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天然原料蕴藏巨大潜能
http://www.soubu.cn 2009年07月21日13:35 中国纺织报

    据预测,2040年人类使用纤维的总量将突破每年1亿吨大关,而地球上已经没有更多的土地可用于棉花的种植和绵羊的养殖。化纤已经成为模拟天然纤维的主力纤维原料,差别化纤维提升了产业能级,为纺织品的升级提供基础。而后差别化时代,纤维走向是回归自然的天然纤维。虽然当前纺织用纤维仍是群雄并举的格局,但是随着越来越鲜明的世界资源结构重组,可循环利用的天然材料将逐步替代以石油为原料的合成纤维。人类只有依靠自己将天然资源进一步优化,为人类服务。

    原料的拓展
               
     由于每年世界天然纤维素材料循环总量达到1000亿吨,可用于再生纤维素加工的材料达到50亿吨以上。除了应用成熟的棉浆和木浆之外,竹材、麻等制浆原料逐步得到开发,如何转化这些天然纤维素资源成为了一个全新的课题。
               
    竹材结构的3/4是高聚糖,高聚糖除了是竹材细胞壁主要成分的纤维素和半纤维外,还有少量的淀粉、果胶等;酚类物质的大部分是竹材细胞壁主要成分之一的高分子木质素,在竹材中约占23%~30%;此外,还有少量的单宁、色素、木聚糖等。竹材可以经过生化机械组合精细化加工,生成竹原纤维,成为麻纤维家族的一员;而经过制浆获得的浆粕,经过再生纤维素纤维制作流程加工,将获得异于棉浆、木浆的粘胶类纤维。竹纤维中以木质素形式存在的酚类物质会影响到竹纤维强度,但这些物质是抗微生物的主要元素。
               
    麻纤维已经由传统的亚麻、苎麻、大麻,向黄麻、水果(菠萝、香蕉)麻、罗布麻等领域拓展,麻家族在不断扩充。麻纤维由于纤维结构的原因,在制成率上存在较大的限制,而再生纤维素纤维的制造为这些下脚料提供了广阔的利用空间。
               
    亚麻纤维中纤维素70~80%,半纤维素12~15%,果胶物质1.4~5.7%,木质素2.5~5%,含氮物质0.3~0.6%,脂肪蜡质1.2~1.8%,聚合度约3360(粘度法),为所有麻纤维中最高。大麻的化学成分十分复杂,已知的化学物质有400多种,其中仅大麻酚类衍生物就有60多种,最主要的精神活性成分是四氢大麻酚和大麻双酚,均为强力抗氧化剂,具有良好的抗菌效果。黄麻纤维素含量为59~63%,半纤维素含量为22~26%,木质素(圆果种)11~16.9%、(长果种)10.7~13.1%,果胶10%左右,脂肪和蜡质0.4~2.2%,含氮物质0.2~0.4%,是麻纤维中产量最高的一个品种。水果麻纤维主要由菠萝麻和香蕉麻两类,其中的菠萝麻中提取出来的两种菠萝朊酶分子,具有阻止肿瘤增生的功能;而香蕉麻的纤维细长、柔韧、拉力强、细胞组织松软,非常容易加工成浆粕。

    性能的优化

    再生纤维素纤维除了在浆粕原料的更新和补充上有重大进展,在原先的性能及其功能上也将得到提高,才能满足新时代对于纺织面料的应用需求。
               
    目前再生纤维素纤维具有工艺带来不可弥补的缺陷:结构稳定性较差,湿强是干强的38~42%,尤其是纺织品缩水率达到10%以上;强力低,常规的粘胶纤维强力最高不超过3.2g/d,一般在2.8g/d以下,低于2.2g/d的纤维难以正常纺纱。因此,增加纤维强力已经成为未来再生纤维素纤维取代涤纶类合成纤维,满足面料需求的关键课题之一。另外,常规粘胶生产路线都存在着大量废气、废水的排放问题,虽然在治“废”技术上有所改进,但远未达到治本的效果。
               
    未来,在浆粕制备、纺丝助剂选配、纺丝液配制、纺丝工艺优化等方面将实现重大突破,纤维强度大于3.2g/d,以满足生产效率的提高和使用寿命的保证。再生纤维素纤维在保持纤维素材料高吸湿超柔软的性能外,主要在防紫外线、阻燃、舒肤性、易护理性等方面进行系列化性能的提高,以满足现代生活的要求。

    着力的方向点

    在关注上述问题的同时,未来主要解决的问题集中在以下三点:功能性物质与纤维强力的矛盾、功能性物质的植入技术研究、结构差别化。
               
    通常为保证再生纤维的强力,要大量祛除木质素等低分子量物质,同时也会将竹子、亚麻、大麻中具有抑菌抗菌作用的酚类物质、菠萝麻中能有效抑制致癌物质RAS的CCS物质、香蕉麻中的K、Ca、Fe等物质大量去除,削弱了天然材料的有效内容,降低了资源优化应用的水平。
               
    诸多天然物质(如壳聚糖等),要研究专有的非共混接枝技术,将有益物质进行提炼,在浆粕里面做适当保留。该技术的研究将为未来再生纤维素纤维的技术含量提高、优化天然材料的应用提供结实的技术保障。
               
    合成纤维的差别化已经部分达到超越天然纤维功能的程度,而再生纤维素纤维的差别化还远未启动。结构差别化在再生纤维素纤维体系里有一定的技术难度,尤其在本身强度较低的情况下,差别化将会加重加工难度。采用交联、合成等组合技术进行新型粘胶纤维的加工,探索一条全新的纤维加工路线,差别化再生纤维素纤维前景无限。(编辑 羽熙)

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