民用新纤维新应用中国化纤信息网吴永萍1 前言新世纪来临，随着我国加入世贸组织的实现，我国的纺织行业作为一种传统行业，正面临着新的形势，新形势下既有许多我们期待已久的新机遇，也有我们从未面对过的新挑战。而在新的市场冲击下，我们将有很多传统产品因缺乏新面貌、新功能而难以适应新时期的要求，有的产品甚至将面临着被市场淘汰的命运。因此，要适应国际市场的竞争，国内纺织业应重视应用新材料、开发新的品种。下面是一些近期已经进入工业化生产或比较热门的新纤维及其应用，在坐各位均是纺织领域的专家，在一些新纤维的实际应用方面比我们更为熟悉，在此我们仅是把它们作为信息介绍给大家，希望能起到抛砖引玉的作用。2 彩色棉花随着人们对环境保护的重视，自我安全健康意识的提高，国际上已经认识到，延续了将近2 0 0 年的纺织品和服装的生产、加工过程实际是一个典型的化学处理过程，不仅造成严重的环境污染，破坏了生态，而且难免使有害物质附着或残留在衣物上，直接危害人们的身体健康。棉纺染色中的环境污染问题使企业界大伤脑筋，天然彩色棉的出现，给企业界带来了意想不到的惊喜。天然彩色棉又称有色棉，在棉花的半野生种里就有棕、绿、紫、黄等色，只是由于其纤维性状达不到纺织工业的要求，加之随着工业革命的到来，化学染料的出现，白色棉就成为棉花生产的主要栽培种。而彩色棉由于其纤维自身具有天然色彩，在纺织制衣过程中不需要漂白、印染，这就消除了在印染过程中产生的有害物质对环境的污染，避免了有害与致癌物质残存于纺织品造成对人体的直接危害。加之天然彩色棉的色泽自然柔和、古朴典雅，纺织品质地因未经化学物质处理，故比普通白棉的纺织品更加柔软，富有弹性，手感好，穿着舒适，特别适合制作接触皮肤的衣物和婴幼J L 用品。正是这些背景，使天然彩色棉被重新重视，引起世界主要产棉国相继开展研究开发。2 1 彩棉的性能与特性2 1 1 天然彩棉的形态特征由于现代彩棉是用原始有色棉与现代所种植的白色陆地棉( 即细绒棉) 标准系，通过远缘杂交等现代育种技术以及采用诱变技术、生物技术等高新技术与常规育种技术相结合的方法改造培育而成的。所有大多数天然彩棉的植株形态特征与白色陆地棉基本一致，只有极少数的为紫茎紫叶。2 1 2 彩棉纤维的形态特征据目测和显微镜观察，彩色棉纤维除颜色外，其余均与白棉纤维基本一样。成熟的纤维呈扃管状，前端尖实，中部及基部有细胞腔，外围有增厚的细胞壁。纤维有许多忽左忽右的扭转( 称转曲或称捻曲) 。2 1 3 纤维长度天然彩棉的纤维长度依品种不同而有差异。目前国内外多数彩棉的纤维主体长度在2 5 - 2 7 m m ，也有达到2 9 3 1 m m 甚至更长的。2 1 4 马克隆值根据美国H V l 9 0 0 系列纤维测试仪分析，天然彩棉的马克隆值在2 4 4 4 范围内，其中绿色棉为2 4 3 0 ，棕色棉为3 4 - 4 4 。在已定型的彩棉品种( 系) 中，棕色棉多为3 4 4 0 绿色棉多为2 6 2 8 。2 1 5 比强度目前天然彩棉的纤维比强度在】5 - 2 4 C N t e x 范围内，其中棕色棉为1 8 - 2 4 C N t e x 。绿色棉为1 5 1 8 C N r e x 。在已定型的彩棉品种( 系) 中，棕色棉多为1 9 2 0 C N t e x ，绿色棉多为1 6 - 1 7 C N t e x 。2 1 6 色调尽管世界各彩棉研发国家宣传其天然彩棉的颜色有红、黄、褐、绿等色，但总的说，目前无论国外还是国4 6内已投人商业生产的天然彩棉只有棕、绿两大色调。只是由于色饱和度的差异，在这两个色调中根据颜色深浅不同而分为红棕色、咖啡色、褐色、驼色、浅棕色、黄色、米色以及深绿、蓝绿、浅绿等色。而纯正的蓝色、黑色，红色还在研究之中。 天然彩色棉花与普通细绒棉性能比较项目纤维长度( r a m )马克隆值( 比) 强度色调天然彩棉2 9 3 l2 4 一4 414 - 2 4 C N r e x棕、黄普通细绒棉2 3 3 34 - 52 9 4 - 4 4 1C N 根白2 2 天然彩棉的应用与产品开发天然彩棉由于其环保、健康及纯天然时尚，以及通过现代纺织科技的加工，其开发的产品具有高创汇、高附加值等优势，因此尽管日前色调比较单一，但通过不同颜色彩棉问的配比、混合，以及与其它功能性纤维的混纺，现已有众多纺织企业开发出几十种产品。2 2 1 彩色原棉目前国内通过审定的只有新疆天彩科技股份有限公司生产的“新彩棉l 号”、“新彩棉2 号”这两个品种，该公司另有正在参加新疆棉花区域试验的“绿9 8 0 3 ”、“绿9 8 0 4 ”品系。全世界也仅有四个品种注册。浅棕色原棉：品种为新彩棉1 号，纤维2 5 跨度2 9 4 m m ，整齐度4 8 1 ，比强度2 1 8 6 9 f t e x ，伸长率7 6 ，马克隆值3 4 。棕色原棉：品种为新彩棉2 号，纤维2 5 跨度2 8 3 r a m ，跨长2 5 ，整齐度4 8 9 ，比强度2 0 0 5 西t e x ，伸长率8 1 ，马克隆值3 6 。2 2 2 天然彩色棉纱目前各公司用彩色棉或彩色棉与白棉不同配比混纺，可以纺出色泽处于不同梯度的二十多种彩色棉纱。它可直接用于针织、内衣、婴幼儿用品。其中新疆天彩科技股份有限公司生产的3 2 支棕色、绿色精梳纱获得新疆新产品认证；4 0 支棕色精梳纱获国家科技部等五部委国内新产品认证。2 2 3 天然彩色面料随着人们生活水平的不断提高，环保意识的增强，对环保、健康型的绿色面料更加青睐。目前各公司与纺织企业已可生产多种针织面料、梭织面料。用天然彩色棉加工成的服装，具有透气吸湿性能好，柔软舒适，色调自然柔和，古朴典雅等特点。特别是不经化学漂染，纺织品不含甲醛，偶氮染料等有害物质，是名符其实的“绿色产品”。2 3 天然彩色棉目前存在的问题2 3 1 难以满足高档产品的要求从目前推广种植的彩棉品种纤维品质看，由于其长度与强度问题，目前主要用于纺3 2 - 4 0 支纱的中档产品，其要纺6 0 - 8 0 支纱的难度较大，因此目前还难以满足生产高档面料和高档纱线的要求。2 3 2 色调比较单一目前天然彩色棉的色调只有棕、绿两个色系。有报导已培育出红色、蓝色、黑色等，但均未见商业化生产。为了满足人们多样化、个性化的需求，急需开发出能投入商业化生产的蓝色、红色、黑色等天然彩棉。2 3 3 色泽稳定性较差天然彩棉纤维呈现的不同色调是受基因控制的自然色彩，它在外界光线的照射下，能有选择地吸收一些波长的光而反射出另一些波长的光，使纤维呈现一定的颜色。例如白色棉能反射全部太阳光，因而呈白色，绿色棉能反射绿光而吸收其它颜色的光，因而呈绿色。但是不可见光( 如紫外线) 对彩棉色素会产生影响。据观察：绿色棉在连续长期光照下颜色会变谈。棕色棉在同样条件下会变深。因此彩棉的色泽稳定性较差，其中尤以绿色棉为甚。2 4 彩棉的产量与销售目前新疆天彩公司每年可生产1 2 一1 4 万吨彩棉，其除了在新疆销售外，在西安。山东、成都等地设有销售处。4 73 大豆蛋白纤维大豆蛋白纤维是以将大豆浸出过油的废粕为原料，利用生物工程新技术，把豆粕中的球蛋白提取提纯，通过助剂、生物酶的作用，使提纯的球蛋白改变空间结构，再添加羟基和氰基高聚物，配制成一定浓度的蛋白纺丝液，经熟成后，用湿法纺丝工艺纺成单纤0 9 3 0 d t e x 的丝束，通过醛化稳定纤维的性能，再经过卷曲、热定型、切断即可生产出各种长度规格的纺织用高档纤维。大豆蛋白纤维可称上新世纪的“绿色纤维”。它主要原料为来自于自然界的大豆粕，原料数量大且具有可再生性，不会对资源造成掠夺陛开发。在大豆蛋白纤维生产过程中不会对环境造成污染，由于所使用的辅料、助剂均无毒，且大部分助剂和半成品纤维均可回收重新使用，而提纯蛋白后留下的残渣还可以作为饲料，其生产过程完全符合环保要求。大豆蛋白纤维既具有天然蚕丝的优良性能，又具有合成纤维的机械性能，它的出现既满足了人们对穿着舒适性、美观性的追求，又符合服装免烫、可洗穿的潮流。3 1 大豆蛋白纤维的应用性能由于大豆蛋白纤维的特殊性能，应用大豆蛋白纤维织成的织物有以下特性：3 1 1 织物外观华贵服装面料在外观上给人们的感觉体现在光泽、悬垂性和织纹细腻程度三个方面。大豆蛋白纤维面料，具有真丝般光泽，非常怡人，其悬垂性也极佳，给人以飘逸脱俗的感觉，用高支纱织成的织物，表面纹路细洁、清晰，是高档的衬衣面料。3 1 2 面料舒适性能好大豆蛋白纤维面料不但有优异的视觉效果，而且在穿着舒适性方面更有着不凡特性。以大豆蛋白纤维为原料的针织面料手感柔软、滑爽、轻、如真丝与山羊绒混纺感觉；其吸湿性与棉相当而导湿透气性远优于棉，保证了穿着的舒适与卫生。3 1 3 染色性能好大豆蛋白纤维本色为淡黄色很象柞蚕丝色。它可用酸性染料、活性染料染色，尤其是用活性染料染色，产品颜色鲜艳而有光泽，同时日晒、汗渍牢度又非常好，与真丝产品相比解决了染色鲜艳与染色牢度差的矛盾( 真丝产品日晒、汗渍牢度极差，很容易掉色) 。3 1 4 物理机械性能好大豆蛋白纤维的单纤断裂强度在3 0 c N d t e x 以上，比羊毛、棉、蚕丝的强度都高，仅次于涤纶等高强度纤维，而纤度已可达到0 9 d t e x 。目前，用1 , 2 7 d t e x 的棉型纤维在棉纺设备上已纺出6 d t e x 的高质量纱，可开发高档的高质高密面料。由于大豆蛋白纤维的初始模量偏高，而沸水收缩率低，故面料尺寸稳定性好。在常规洗涤下不必担心织物的收缩，抗皱性也非常出色且易洗快干。3 1 5 具有保健性能大豆蛋白纤维与人体皮肤亲和性好且含有多种人体所必须的氨基酸，具有良好的保健作用。在大豆蛋白纤维纺丝工艺中加入定量的杀菌消炎作用的中草药与蛋白质侧链以化学健相结合，药效显著且持久，避免了棉制品用后整理方法开发的功能性产品药效难以持续的缺点。大豆蛋白纤维的出现填补了我国作为纺织大国在纺织原料开发方面的一项空白。它的出现必将在棉纺、毛纺、绢纺领域掀起新产品开发的浪潮，对纺织企业带来新的发展机遇。3 2 大豆蛋白纤维的开发与应用大豆蛋白纤维是由河南濮阳华康生物化学工程联合集团总公司李官奇专家经过1 0 年的艰苦努力研制、开发并商业化生产的一代新型纤维。这是迄今为止唯一由我国科技人员自主开发并在国际上率先取得工业化试验成功的纤维材料。据报道，国外从1 9 世纪末、2 0 世纪初即开始对再生蛋白质纤维进行研究，1 9 3 5 年意大利科学家、1 9 3 8 年英国I C I 公司、1 9 3 9 年C o mP r o d u c tR e f i n i n g 公司曾分别探讨从牛乳、花生蛋白质、玉米、大豆豆粕中提取蛋白质，再进行纺丝。1 9 4 5 年美国英国研究了大豆蛋白纤维，1 9 4 8 年美国通用汽车公司从豆粕中提取了大豆纤维，但大多因为纤维性能差，无法进行纺织加工而中断研究。我国对大豆蛋白纤维的研制成功并工业化生产，不仅显示了我国科技人员的聪明才智，也为世界纺织工业作出了贡献。目前对大豆蛋白纤维的开发与应用主4 8要有以下几个地方：3 2 1 湖州华源以大豆纤维与真丝交织制成各种真丝面料2 0 0 0 年，湖州华源达昌丝绸公司在河南濮阳华康生物化学工程联合集团开发、生产的大豆蛋白纤维后，即与其联手开发了大豆蛋白纤维及与真丝纤维交织而成的桑绿缎、绿丝绡。保健绸、仿羊绒披巾等符合环保、保健系列产品。这些系列产品采用科学织造方法和印染、整理和特殊处理技术，使产品既保持了真丝绸高雅飘逸、手感柔软、贴体舒适的特性，又具备了能同棉、麻、毛纤维相媲美的吸、放湿性强和健肤等特殊性能。特别是桑绿缎面料，经浙江省丝绸产品监督检验站检测，各项技术指标均达到了设计要求，产品技术已达到了国际水平，可以成为高档、多功能时