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生物质纤维在针织行业的应用,80%的人不完全了解!

2018/11/20 9:37:00 来源: 纺织面料平台评论(0)149

生物质纤维再生纤维素纤维再生蛋白质纤维

  生物质纤维是再生纤维,是以天然聚合物为原料,经化学和机械方法制成的、化学组成原高聚物基本相同的化学纤维,分为再生纤维素纤维和再生蛋白质纤维两种。

  近年来,我国生物质纤维即再生纤维素纤维和再生蛋白质纤维有很大的发展,主要表现在量的发展上,但在质的提升上没有明显的改变。本文主要针对再生纤维素纤维和再生蛋白质纤维的发展现状及存在问题和应对方法进行分析探讨。

再生纤维素纤维

  再生纤维素纤维是以木材、棉短绒、蔗渣等生物质纤维素为原料制成的结构为纤维素Ⅱ的再生纤维,如黏胶纤维、天丝纤维、铜氨纤维等。

  国外情况

  奥地利兰精集团(Lenzing Group)是世界上生产再生纤维素纤维的领军企业,是一家大型跨国企业,始建于1938年,总部位于奥地利,其纤维素纤维产量占全球市场份额达25%以上。

  此外,日本早在20世纪80年代开发出牛奶纤维、竹纤维、谷物纤维等,21世纪初,又向功能性方向发展,先后开发出吸湿发热、凉感、抗菌等功能性纤维,如EKS吸湿发热纤维、丽赛纤维(改性黏胶纤维)等。德国科恩公司研发出维勒夫特纤维素纤维等。美国太空署Outlast公司研发的新型智能纤维即相变调温纤维,1988年研发成功,1997年在户外服装使用,21世纪初进入我国。

  国内情况

  兰精公司的莫代尔、天丝的进入刺激和促进了我国再生纤维素纤维的发展。21世纪初,随着我国改革开放的深入,国际上优秀的纤维素纤维莫代尔和天丝进入我国纺织市场,其优异的品质和先进的纤维技术,很快赢得了市场并快速发展,极大地刺激了国内的纤维企业。通过仿效模拟以及努力创新,10多年里,国内开发出一系列被冠以新型的再生纤维素纤维和再生蛋白质纤维。

  按种类分

  a. 植物类

  如棉浆(普通黏胶纤维、高湿模量黏胶纤维、细旦和超细旦黏胶纤维、中强和高强黏胶纤维,主要生产商为吉林化纤集团和恒天海龙股份公司)、木浆(纽代尔纤维,恒天海龙股份公司;雅赛尔强力生物基纤维,宜宾丝丽雅集团有限公司;博拉木代尔,湖北襄阳;中国台湾木代尔)、麻浆(麻赛尔纤维,恒天海龙股份公司;圣麻纤维,河北吉藁化纤有限责任公司)、竹浆(再生竹纤维、竹黏纤维,河北吉藁化纤有限责任公司)、其他(椰炭黏胶纤维、菠萝炭黏胶纤维)。

  b. 蛋白质类

  动物蛋白类如毛浆(再生动物蛋白纤维,商品名为艾丝纶纤维,恒天海龙股份公司,以羊毛等动物毛纤维为基础原料制成浆粕)、蚕蛹(蚕蛹蛋白纤维,宜宾丝丽雅集团有限公司,蛋白质含量为10%~20%)、牛奶(牛奶蛋白纤维,上海正家牛奶丝科技有限公司、山西恒天纺织新纤维科技有限公司、黑龙江华强公司),植物蛋白质类如大豆(大豆蛋白纤维,河南濮阳华康公司)。

  c. 甲壳素类

  Chitin(甲壳素)纤维是由虾、蟹、昆虫的外壳及菌类、藻类的细胞壁中提炼出的一种天然生物高聚物,天然直链状氨基多糖(又称甲壳质、几丁质),经化学方法制备成浆液,用黏胶纺丝法纺成的纤维素纤维。Chitosan(壳聚糖)纤维是甲壳质经浓碱处理后脱去乙酰基的产物。

  d. 聚乳酸类

  聚乳酸纤维(PLA)是由聚乳酸或由谷物、甜菜中的天然糖类得到的聚乳酸酯制成的合成纤维,是以天然资源为基础原料的环保型纤维,又称谷物纤维,亦叫玉米纤维。

  按功能分

  a. 保暖类

  如竹炭纤维(黏胶类和涤纶类)、咖啡炭纤维(黏胶类和涤纶类,中国台湾华懋生物技术股份公司)。

  b. 调温类

  如相变储能调温黏胶纤维(由恒天海龙股份公司和北京宇田公司合作开发)、相变调温黏胶纤维(河北吉藁化纤有限责任公司)。

  c. 阻燃类

  如安芙丽阻燃黏胶纤维(磷系阻燃剂,恒天海龙股份公司)、海藻纤维(青岛康通海洋纤维公司,极限氧指数LOI≥45%)、玉米纤维(极限氧指数LOI≥27%)。

  d. 抗菌类

  如麻赛尔纤维、竹纤维(包括原生竹纤维、竹黏纤维、竹炭黏胶纤维)、咖啡炭纤维、甲壳素纤维、壳聚糖纤维、玉米纤维、植物源抗菌功能黏胶纤维(绿茶黏胶纤维、薄荷黏胶纤维、草珊瑚黏胶纤维、大青叶黏胶纤维、银杏叶黏胶纤维、罗布麻黏胶纤维、金樱子黏胶纤维、芦荟黏胶纤维等)、纳米珍珠再生纤维素纤维、纳米铜再生纤维素纤维。

  e. 其他

  如护肤类薰衣草黏胶纤维、光致变色再生纤维素纤维、芳香类天然菊酯芳香纤维(采用中空皮芯复合纺丝技术,皮层选用常规聚酯,芯层制成中空型,从草本植物菊花中提取出的天然菊酯,通过纺丝新型加工技术填充到中空部分)。

再生纤维素纤维的基本特征和功能表现

  基本特征

  数量多

  再生纤维素纤维品种多达几十种,尤其是21世纪以来,在国外再生纤维素纤维先进性和科学性的推动下,我国的再生纤维素纤维数量发展迅猛。

  种类全

  种类涉及到生物界的各个领域,植物界和动物界的很多种类都成为再生纤维素纤维的基础资源。生物质成为再生纤维素纤维取之不尽、用之不竭的源泉。

  具有黏胶纤维的基本特性

  在基本特性的基础上,通过改性、共混、共聚、添加以及其他科学方法,呈现多种特性。黏胶纤维的基本特征为滑爽、透气、抗静电、染色性佳、回潮率好且在13%左右。例如:竹黏纤维既保持黏胶纤维的基本特征,又有自己独特的竹纤维的特性,即凉爽、抗菌、抑菌、抗紫外线等。

  显著的热舒适性

  吸湿发热性明显,再生纤维素纤维的回潮率均保持在12%~14%左右,有的超过14%。当其纯纺或与其他纤维按恰当比例合理混纺时,一般都能具有良好的吸湿发热性能。

  兼具智能特征

  大多数再生纤维素纤维往往带有一种或两种以上的功能,有的兼具智能特征。例如:海藻纤维具有阻燃功能,这是其具备的一种主要功能;玉米纤维既具有阻燃功能,又具有抗菌功能;而恒天海龙公司与北京宇田公司共同研发的相变储能调温黏胶纤维已具备了由功能向智能转变的趋势要素。

  功能表现

  制浆法

  根据生物质基础原料具备的天然的功能特点,加以直接利用制成浆料,通过黏胶法和其他方法制成纤维,放大或集中突显基础原料的天然功能。

  提取法

  运用某种技术,从基础原料中提取所要求的有效成分,再用某种制备技术制成纺丝液,使有效成分转化为某种功能。

  添加法

  采用科学方法从基础原料中获得某种要求的有效成分或使用达到某种要求的化学物质,添加到黏胶纺丝液中,制成经添加后具有某些功能的纤维素纤维。

  生物质纤维的发展态势和趋势

  3.1 发展态势

  再生纤维素纤维的基础原料取自大自然,生物质是再生纤维素纤维最主要的基础原料,包括植物、动物和微生物。所谓生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体,即一切有生命的可以生长的有机物质。

  生物质有广义和狭义之分。广义生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其产生的废弃物;狭义生物质主要指农业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素(简称木质素)、农产品加工后的下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。生物质的特点是可再生、低污染、分布广泛、资源丰富。

  再生纤维素纤维是可再生能源的重要组成部分,它的高效开发利用对解决能源、生态环境问题起到十分积极的作用,同时,对生物质的开发利用正是顺应了能源开发的时代潮流,具有强大的生命力。

  再生纤维素纤维的发展态势主要表现在以下3方面。

  广泛性

  对生物质中植物的开发方面,视野开阔,种类多样,广泛撷取植物界尤其是农作物及其废弃物中的有效成分进行有选择地开发利用。

  对生物质中动物的开发方面,思维敏锐,目标集中,主要挖掘动物中蛋白质有效成分,有针对性地开发利用。

  对生物质中微生物的开发利用上,到目前为止,还未见有明显的研发。

  功能性

  以黏胶纤维为基础纤维,采用生物质中的有效成分,即生物质中的某种功能特质,研发出各种功能性再生纤维素纤维,已经成为再生纤维素纤维发展的新常态,成为再生纤维素纤维发展的普遍态势。在现有开发的再生纤维素纤维中,除黏胶纤维、莫代尔、天丝等基本纤维外,我国研发的再生纤维素纤维大多带有一种或几种功能,这种态势在纤维的发展中显得越来越突出,如恒天海龙股份有限公司最近研发的麻赛尔蛋白纤维素纤维,既有天然麻抗菌、除臭、透气的功能,又有吸湿发热、保暖的特性,还有蛋白质养肤亲肤的功效,一种纤维兼具了多种功能。

  可持续性

  随着石油资源的日益枯竭和棉花耕地面积的不断减少,再生纤维素纤维显现出强劲的发展势头。由于其原料的可再生性,以及成本低廉、低污染性、资源丰富,促使再生纤维素纤维的发展具备极大的可持续性,使其成为棉纤维和涤、腈、锦纶等化学纤维的一个强有力的补充。

  发展趋势

  基础原料由生物质向矿物质发展

  如纳米铜再生纤维素纤维、纳米珍珠再生纤维素纤维,还有以陶瓷粉为基础原料的再生纤维素纤维等。

  基础原料由陆地向海洋发展

  如海藻纤维是从海洋生物棕色藻类植物中提取海藻酸制得。所谓海藻,主要指海带、紫菜、裙带菜、石花菜等海洋藻类。此外,甲壳素纤维的基础原料如虾、蟹的外壳大部分也来自海洋生物。

  由单一功能向多功能发展

  功能性向智能化的发展已初露端倪,功能性由单一功能向多功能发展,表现在以下两方面。

  a. 恒天海龙公司和北京宇田公司共同研发的相变储能调温纤维,运用相变微胶囊材料,具有储存、释放热量的功能,但这种功能已经带有某种智能的性质。美国Outlast调温纤维原本是航天飞行员宇航服材料,这种能适应太空生活的智能材料转化到民用上,如何让调温智能适应大众生活是再生纤维素纤维智能化的重要研究课题。目前,这两家公司正在做相变微胶囊调温的基础试验,积极准备制订相变材料的鉴别方法和标准的准备工作。

  b. 光致变色再生纤维素纤维也具有某种智能的性质,它是运用光致变色材料使再生纤维素纤维在受到光源激发时能够发生颜色变化,从而获得了某种智能的可能。

  智能化是指由现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控制技术汇集而成的针对某一个方面的应用。从感觉到记忆再到思维这一过程称为智慧,智慧的结果产生了行为和语言,将行为和语言的表达过程称为能力,两者合称智能。

  存在问题

  4.1 缺乏纤维鉴别方法和标准

  再生纤维素纤维发展至今已有几十年历史,我国的再生纤维素纤维发展迅速,然而,除黏胶纤维、兰精莫代尔、天丝外,大部分再生纤维素纤维没有行业统一的鉴别方法和标准。全国几十种再生纤维素纤维和再生蛋白质纤维,竟然没有一种纤维有统一的鉴别方法和标准(上海正家牛奶丝科技公司拥有FZ/T 52021—2012《牛奶蛋白改性聚丙烯腈短纤维》标准),同样是再生纤维素纤维,为何奥地利兰精的莫代尔纤维和天丝纤维有鉴别方法和标准,中国国产的再生纤维素纤维没有,关于这个问题行业内的检测机构、专家、使用纤维的企业至少呼吁了十几年,至今石沉大海,置若罔闻。

  4.2 鉴别方法和标准缺失的原因

  我国再生纤维素纤维的鉴别技术水平和国外同行相比有明显的差距。事实证明,国外同行的技术全面,研发产品的同时同步研发产品的鉴别标准;国内的技术单一,产品研发的同时在鉴别标准方面没有相应的技术同步跟进。

  科技研发的理念和国外同行存在明显差异。国外同行着眼于科技,而国内着眼于产品,科技仅仅是手段,急功近利导致急于将不成熟的产品推向市场。因此,国外的产品跨国发展,市场份额越来越大,而国内的产品跨不出国门,且国内市场也不大。

  标准制定的相关领导部门和机构没有紧迫感,不重视关键技术的深度研发。其中,鉴别标准是核心技术,只有看到这点,才能努力缩短和国外同行的差距。

  没有意识到鉴别标准的缺失对纤维发展的影响,对于产品的技术缺陷、持续能力和市场认可缺乏判断。

  4.3 鉴别标准缺失的影响

  鉴别方法和标准已经成为再生纤维素纤维发展的最大瓶颈,再生纤维素纤维没有鉴别标准具有以下几方面影响。

  a. 没有鉴别标准的再生纤维素纤维无法命名,没有正式名称,检测结果只能以再生纤维素纤维代替,无法体现新型纤维素纤维的效能和价值,失去了使用该纤维的真正意义。

  b. 没有正式名称的纤维没有市场认可度,随着时间的推移,市场空间会越来越小,甚至会销声匿迹,最典型的案例就是大豆蛋白纤维。

  c. 没有鉴别标准等于没有核心技术,所做的研发以及拥有的技术无法称为创新、发明。

  d. 没有鉴别标准的纤维没有资格进入国际市场,失去和国外同行的竞争力。目前,国外的再生纤维素纤维大幅度进入中国市场,然而我国的再生纤维素纤维几乎没有或很少一部分进入国外市场。

  e. 由于无法鉴别,在贸易过程中,贸易双方容易引起经济纠纷。由于无法鉴别,纤维相混辨别不清,容易被投机者利用而扰乱市场,使纤维失去市场公信力,最终退出市场。

  f. 纤维的功能性无法鉴别和体现,所做的功能研发和技术均无法获得正规的名称显现,失去了功能的本身价值。

  对策和建议

  相关领导部门和机构应转变思路,从国家层面考虑,将制定再生纤维素纤维的鉴别方法和标准列入重点研发计划中,从众多新型再生纤维素纤维中遴选出相对较成熟的品种进行重点研发。

  建议成立专门的攻关专家团队,联合科研机构、大专院校、企业专业人员,集产学研为一体,打破传统的试验方法,借鉴国外同行的经验,运用互联网技术,拓展思维方式,争取打开试验方法的新局面。

  发挥再生纤维素纤维领军企业的优势作用,改变急功近利理念,突破试验方法的瓶颈,摆脱传统经验的束缚,树立新经济时代标准的新理念,在开发新型纤维素纤维的同时,同步研发其鉴别方法和标准,以全面、全新的技术推出可持续发展的产品。

责任编辑:郝林霞
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