第08章绿色纤维与绿色纺织

授课人：汪朝阳第八章绿色纤维与绿色纺织8.1绿色纺织品的兴起8.2植物绿色纤维8.3动物绿色纤维8.4合成绿色纤维8.5绿色纺织整染技术一、纤维材料的发展合成纤维材料包括：聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维等几大合成纤维领域。纺丝技术也由熔融纺丝、溶液纺丝扩展到液晶纺丝、凝胶纺丝、闪蒸纺丝以及静电纺丝等。合成纤维的快速发展，为我们的生活提供便利。但不可降解的纤维废弃物对人类赖以生存的自然环境产生不可忽视的负面影响。不仅如此，在服装、装饰材料等的制备过程中，传统的整、染技术也产生大量的废水、废气和固体残留物。二、绿色纤维的特征绿色纤维也被叫做环保纤维（Environment-friendlyFiber）、环境友好纤维（EnvironmentallyFriendlyFiber）绿色纤维至少应具备以下特征中的一项或多项：（1）纤维产品的原材料无污染（或少污染），或尽可能是可持续发展的绿色资源。（2）合成纤维产品的合成过程节能、降耗、减污，符合环保和可持续发展的要求。（3）纤维产品的加工过程，特别是印染、整理等加工过程，尽可能使用无毒、可自然降解的浆料、染料、整理剂等，以及利用高新技术进行清洁生产。（4）纤维产品的消费、使用中，对人体友好、舒适，若带有某种特殊功能更好。（5）纤维产品的消费使用后，不会因遗弃或处理带来环境问题，最好能循环利用，或回归自然。二、绿色纤维的特征绿色纤维按其来源划分：植物绿色纤维动物绿色纤维绿色合成纤维二、绿色纤维的特征三、绿色纺织的内容绿色纺织的含义：（1）原材料的绿色化：指原材料应该是对环境无污染、无毒、可回收利用，同时有利于人类健康的原材料，即绿色纤维；（2）绿色纺织的生产：考虑环境、资源的影响，整个生产过程力求对环境气、液、固体无污染，能源利用率最高。一、绿色棉纤维二、天然麻纤维三、竹纤维四、再生纤维素纤维五、植物蛋白纤维六、果蔬类植物绿色纤维一、绿色棉纤维绿色有机棉纤维：在棉花种植过程中，采用有机耕作，多施有机肥料，对棉铃虫害等采用生态防治方法，尽量少用或不用非生态农药和化肥。是一种从源头上去除污染的棉纤维，即做到了纤维产品的原材料无污染（或少污染）。有机棉生产的核心是建立和恢复农业生态系统的生物多样性和良性循环，以保持和促进农业的可持续发展。（一）有机棉纤维（二）天然彩色棉纤维（上）纤维产品的染色加工往往会造成环境污染，因此科学家们试图采用转基因技术，培育出具有颜色的棉花，从而获得彩色棉。1972年，美国科学家在这方面的努力获得成功。随着彩色棉种植面积的不断扩大，用彩色棉加工生产的服装在欧美、日本市场大为走俏。1994年，我国引进此项技术，现已经成功地种植出棕、绿、红、黄、橙、紫、灰等色泽的彩色棉品种，亩产已达95kg~113kg，其品质优于美国最好的品种，具有国际领先水平。（二）天然彩色棉纤维（中）由于彩色棉是一种具有天然色彩的新型棉花，无须漂染加工，可以免去繁杂的漂染工序，而且避免漂白、印染中的重金属离子和有害化学物质污染环境、损害人体健康。因此，在降低生产成本的同时，减少了化学物质对人体的伤害和对自然环境的破坏，是名副其实的环保产品。彩色棉废弃后可由自然界循环再生，故其真正实现了从纤维生产到成衣加工全过程的“零污染”。因此，它是绿色棉纺织品的首选原料，天然彩色棉纺织品将是本世纪最受消费者信赖、最具市场潜力的绿色纺织品之一。（二）天然彩色棉纤维（下）彩色棉类产品穿着舒适、无静电，被称为“人类第二健康皮肤”、“天然羊绒”，特别是采用有机农业栽培模式生产的有机彩棉生态纺织品更是如此。因此，天然彩棉最适宜用作婴幼儿、贴近人体皮肤的纺织品等。目前，我国用天然彩棉己开发出毛巾被、线毯、浴巾、内衣、睡衣、衬衫、婴幼儿系列服装等。天然彩棉价格昂贵，可用纤维切片法来鉴别彩色棉花的真伪：由于彩棉的色彩是棉花本身的一种生物学特征，彩色棉花纤维横截面上的颜色，从截面中心至边缘逐渐变淡；而染色棉纤维截面颜色与此刚好相反，即纤维切片边缘颜色最深，至中心颜色逐渐变淡。（三）天然“不皱棉花”“不皱棉花”——将能产生PHB（聚羟基丁酸酯）聚合物的细菌的基因导入棉花的细胞，生长出来的新棉花仍保留原有的吸水、柔软等性能，但其保温性、强度、抗皱性均高于普通棉纤维。用这种“不皱棉花”制成的衬衫可免烫，从而消除含有大量甲醛（HCHO）的抗皱剂对人体健康的影响。二、天然麻纤维（上）麻类纤维也是天然植物纤维，属于木质素纤维，其质地优良，具有性凉、抑菌性强、抗静电、不易吸尘等优点。麻类纤维包括：大麻纤维、亚麻纤维、苧麻纤维、罗布麻纤维等。二、天然麻纤维（中）大麻具有不用农药和化肥即可快速生长、产量高、易加工的优势，即大麻纤维是一种利于生态环境的纺织纤维。只要解决了大麻种植过程中THC（一种可以引起幻觉的混合物，毒品之一）的含量控制问题，最终解除禁止种植的法律限制，有人预言大麻纤维将会再次在世界流行。苧麻是一种一年种、多年生、长受益的植物，种植技术简单，投入小，产出快，产出大，山区、高原都可以生长，适宜种植地域广大，我国已有4700多年的种植历史。苧麻素以“中国草”著称于世，产量占世界90%。二、天然麻纤维（下）亚麻纤维以“西方丝绸”、“第二皮肤”的美誉而闻名于世。但我国亚麻纤维的发展也存在类似苧麻纤维的政策问题——亚麻产量占世界第二位，亚麻纺锭仅20多万。虽然如此，但我国仍然具有麻资源优势，除苧麻、亚麻外还有黄红麻和多种野生麻，其品种达百余种，生长地域达21省，总数居世界首位，纤维质量也为世界之最。因此，为了解决纤维原料与粮争地、同其他石化工业争原油的问题，同时满足人们返朴归真、回归大自然的绿色消费需要，以及发展民族特色纺织工业的需要，大力发展苧麻、亚麻等麻纤维产业实在是“一石三鸟”之举。三、竹纤维（一）竹原纤维（上）竹原纤维又称天然竹纤维，竹原纤维与采用化学处理的方法生产的竹浆粘胶纤维（再生纤维素竹纤维）有着本质上的区别。它是采用机械、物理的方法，通过浸煮、软化等多道工序，去除竹子中的木质素、多戊糖、竹粘、果胶等杂质后，从竹竿中直接提取的原生纤维。竹原纤维纵向有横节，粗细分布很不均匀，纤维表面有无数微细凹槽。横向为不规则的椭圆形、腰圆形等，内有中腔，横截面上布满了大大小小的空隙，且边缘有裂纹，与苎麻纤维的截面很相似。竹原纤维的这些空隙、凹槽与裂纹，犹如毛细管，可以在瞬间吸收和蒸发水分，故被专家们誉为“会呼吸的纤维”。三、竹纤维（一）竹原纤维（下）竹原纤维织物特点：强力高，耐磨性、吸湿性、悬垂性俱佳，手感柔软，穿着舒适凉爽，染色性能优良，光泽靓丽。竹原纤维是夏季针织和贴身纺织品的首选。竹子自身有抗菌、抑菌和抗紫外线的物质——“竹醌”，使竹纤维具有天然抗菌和抗紫外线性，且抗菌性不会因为反复洗涤、日晒而失效。（二）竹浆（粘胶）纤维竹浆（粘胶）纤维又称再生竹纤维、竹粘胶纤维。竹浆粘胶纤维属于化学纤维中的再生纤维素纤维（采用传统粘胶工艺生产），不是真正意义上的环保纤维。竹浆纤维的吸湿和放湿速较快，室内相对湿度高时吸收水分子，干燥时可再将水分子释放，起到调节湿度的作用。竹制品具有凉感，尤其适合作内衣、运动服、夏季服饰面料等。四、再生纤维素纤维（一）Lyocell纤维Lyocell纤维是国际人造丝及合成纤维标准协会（BISFA）对以NMMO（N-甲基吗啉-N-氧化物）溶剂法生产的纤维素纤维的总称，包括Tencel（中译名“天赐尔”或“天丝”）、LenzingLyocell、Newcell等。它是以安全的化学品NMMO（N-甲基吗啉-氧-N物化）为溶剂，直接溶解纤维素制成纤维素溶液，再经凝固浴析出制成的Lyocell纤维，并回收NMMO溶剂。（二）CC纤维纤维素氨基甲酸酯（CC）纤维在纤维的制备过程中采用尿素为溶剂，无毒无污染，完全避免了环境污染的问题，对常用的传统粘胶纤维生产设备只需稍作改动便可以实现。CC纤维生产具有绿色环保性、良好的生物可降解性，且优于纤维素及其它衍生物。ONH2H2N-CO-NH2NH3NaOHCell-OHCell-OHCell-OC—?orH+五、植物蛋白纤维（上）大豆蛋白纤维本色为淡黄色，与人体皮肤亲和性好，且含有多种人体所必需的氨基酸，具有良好的保健作用。五、植物蛋白纤维（下）大豆蛋白纤维：生产过程：大豆粕浸泡后分离出球蛋白，和丙烯腈接枝后纺丝成纤。性能：有羊绒的手感、蚕丝的光泽、棉纤维的导湿、似羊毛的保暖性等优点。我国河南濮阳、浙江、四川等地的企业已开发成功，并有产品问世。六、果蔬类植物绿色纤维（一）藕丝纤维藕丝纤维是利用微生物发酵的方法，从浸渍的荷花茎杆中，经过洗晒、脱胶等工艺提取出的一类天然纤维素纤维。藕丝纤维不但具有良好的吸湿、排汗、防臭、透气和抗霉杀菌功能，而且含有多种对人体健康有益的微量元素。织物表面能释放出一种独特的自然清香气味，且气味持久释放。——制作成佛教服装，泰国、日本、韩国等一些亚洲国家需求量较大。（二）香蕉纤维香蕉纤维蕴藏在香蕉树的韧皮中，属于韧皮纤维类。香蕉纤维的提取方法是经过脱胶处理得到纤维。（三）菠萝纤维菠萝纤维（菠萝叶纤维、凤梨麻）是从菠萝叶片中提取的纤维，属于叶片麻类纤维。可与天然纤维或合成纤维混纺，生产的织物容易印染、吸汗透气、挺括不起皱、穿着舒适。六、果蔬类植物绿色纤维（四）椰壳纤维椰子纤维（椰壳纤维）呈淡黄色，是椰树果实的副产品，可将椰树果实在海水中浸蚀后机械加工处理而得到。纤维具有优良的力学性能，耐湿性、耐热性。由于椰子纤维具有可降解性，对生态环境不会造成危害，故可用作土工布使用。六、果蔬类植物绿色纤维一、动物蛋白类纤维（一）无染色（彩色）羊毛羊毛的主要成分是蛋白质，又称角蛋白、角朊，其在自然界可以降解，因此本身就是天然的绿色纤维。但羊毛的利用通常需要染色处理，这样可能使羊毛制品中有染色化学物质残留，且染色工艺可能带来污染。彩色棉纤维思路——无染色羊毛也是一种利于生态环境的纺织纤维。对绿色纤维无染色羊毛产品，毛织物的颜色就是原来羊的颜色，如奶白色、棕色、灰色等。俄罗斯的畜牧专家目前已成功培育出具有浅红色、浅蓝色、金黄色及浅灰色等彩色绵羊。一、动物蛋白类纤维（二）蚕丝蚕丝又称天然丝，蚕丝是熟蚕结茧时分泌的丝液凝固而成的连续长纤维。作为一种高级纺织原料，它具有较高的强伸度，纤维纤细而柔软、平滑而富有弹性，吸湿性佳。由蚕丝制成的丝绸产品薄如纱、华如锦，具有独特的“丝鸣”感，手感滑爽，穿着舒适，光泽高雅华丽。采用天蚕丝制作的夜礼服，主要由皇家和贵族使用，使穿着者显得格外雍容华贵，象征着穿着者的富有和地位。（三）蜘蛛丝蜘蛛丝与羊毛、蚕丝一样，作为蛋白纤维，在自然界也都可以自动降解，是一种动物性资源的绿色纤维。蜘蛛丝具有卓越的强伸度和高弹性，比制造防弹背心的“凯夫拉”纤维的强度还高得多。因此，蜘蛛丝被视为目前比强比模最高的可降解纤维材料。蜘蛛属于寡居型动物，因此蛛丝的获得不能似养蚕般通过大量的饲养方式。但利用DNA重组技术和转基因技术制备似蜘蛛丝原料已成为可能。一、动物蛋白类纤维（四）奶类蛋白纤维（上）奶类蛋白纤维不仅是可降解的，而且蛋白质类织物与同为蛋白质组成的人类皮肤具有特殊的亲和性。一、动物蛋白类纤维（四）奶类蛋白纤维（下）与植物蛋白纤维一样，动物奶类蛋白纤维的研究也可以追溯到20世纪30年代。到20世纪末期，日本东洋纺公司终于首先在世界上开发出用酪蛋白制造的工业化牛奶蛋白纤维，取名Chinon（法国一城市名）。Chinon外观具有天然丝般的、独特的优雅光泽，触觉柔软干爽，能迅速吸收和干燥汗液，并保持适当的热量。由其织成的衣服柔滑透气，广谱抑菌率达80%以上，兼有天然纤维的舒适性和合成纤维的牢度，穿着轻盈、舒适，深受年轻消费者的青睐。Chinon的制造过程从高纯度牛奶开始，由牛奶蛋白和丙烯腈接技共聚，然后通过纺丝而制得。1立升奶可生产出60gChinon纤维，因此其得率低（仅2%）、成本高。一、动物蛋白类纤维二、甲壳素纤维将虾、蟹甲壳粉碎、干燥后，经脱灰、去蛋白质等提纯和化学处理，得到甲壳素粉末（以N-乙酰基-D-葡萄糖胺为基本单元的氨基多糖类高分子——壳聚