生態學在紡織工程中的應用與發展

沈 燕

（互太(番禺)紡織印染有限公司，廣東廣州511462）

前言

隨著經濟全球化的發展，中國紡織品在世界上的需求量日益增多，紡織工程的發展越來越受到國家的重視。在紡織產業中，生態技術的應用成為紡織工程發展不可阻擋的方向，我國紡織工程的發展綱要里多次談到生態學的應用作為一項強有力的技術帶動紡織產業的發展和進步。紡織生態學是最近幾年發展興盛的一門學科，它是以生態學理論為基礎，是應用生態學的一種。1992年頒布的Oeko-Tex standard 100 (生態紡織品標準100）是世界上最早的一部具有科學性和完整性的生態紡織品標準，它的誕生標志著紡織生態學的問世。為了了解紡織生態學的發展情況和發展成果，本文將介紹幾種生態纖維，并對生態學在紡織工程中的應用與發展進行探討，闡述我國生態紡織品的發展現狀，以期引發同行業的思考。

1 生態紡織品的定義

紡織生態學屬于應用生態學的范疇，一般來說可以將生態紡織品劃分為兩種，也就是狹義的生態紡織品和廣義的生態紡織品。所謂狹義的生態紡織品又被人們稱作為半生態紡織品，或者部分生態紡織品。狹義的生態紡織品主要是通過對現有的科學技術水平的利用選擇對周圍環境少害或者無害的原材料，從而制作而成的符合國際性生態紡織品標準或者對人體無害的這樣一種產品。狹義的生態紡織品的主要側重點就是人類消費、處理、生產的一種具有一定生態性的紡織品。而廣義的生態紡織品又被人們稱作為全生態紡織品。廣義的生態紡織品主要指的是從制造到運輸原材料、生態產品、消費產品、回收利用產品、廢棄處理產品的整個生命周期都必須要具備生態性，除了要保證不會對人體健康產生危害之外，也不會對生態平衡起到破壞作用。廣義的生態紡織品必須具備4 個方面的條件： 首先是采用可再生以及可重復利用的資源制作而成；在具體的制作過程中不會對環境產生污染；在對紡織品進行穿著和使用的時候，不會危害到人體；在將紡制品廢棄之后，其能夠在環境中實現自然降解，不會對環境產生污染。也就是說廣義的生態紡織品必須要具備省能源、低污染以及可回收等一系列的特點。有機紡織品主要指的是加工銷售及后處理紡織品的各個過程都具有無污染以及環保的特點，所以有機紡織品就是廣義的生態紡織品。比如我們都知道的有機棉產品，不管是種子也好，還是產品的整個生產過程也好，有機棉都具有全天然以及無污染的特點，其主要的種植方式是自然耕作管理，不使用任何轉基因產品、化肥和殺蟲劑等。由于廣義的生態紡織品具有非常嚴格的要求，所以目前其在應用和推廣方面存在著一定的問題，仍然需要人們進一步的研究真正意義上的有機紡織品，從而促進生態紡織品的不斷發展。

2 生態纖維的種類

生態纖維包括天然纖維素纖維、天然蛋白質纖維、loycell 纖維、大豆蛋白纖維、再生蛋白質纖維、竹纖維、聚乳酸纖維等。天然纖維素纖維又包括棉纖維、亞麻與苧麻纖維、羅布麻纖維、天然彩色棉花。天然蛋白質纖維則包括羊毛纖維、蠶絲纖維、甲殼素纖維。在此主要闡述天然纖維素纖維和天然蛋白質纖維。

2.1 天然纖維素纖維

2.1.1 棉纖維

棉纖維是由碳水化合物構成的，屬于植物纖維素纖維的一種，也是全速降解纖維。棉纖維擁有較好的生態性和較易生物降解的特點，無毒無害。此外，棉纖維制品可以回收經過加工處理以后進行再利用，這樣就在很大程度上減輕了廢棄物對環境的污染和資源的浪費[1]。

2.1.2 亞麻與苧麻纖維

亞麻與苧麻纖維和棉纖維一樣是植物纖維素纖維，同時也屬于全速降解纖維，具有生態性好、生物降解容易和可循環利用的特點。作為紡織品服飾的主要面料原料，亞麻與苧麻纖維是無毒無害的，所以不會影響人體健康，也不會污染環境。要想麻纖維不受污染，就需要注意在栽種和培育亞麻與苧麻纖維的過程中對肥料、植物保護劑和生長調節劑進行合理的選擇和使用。

2.1.3 羅布麻纖維

羅布麻作為一種天然綠色紡織品是較為理想的新的紡織原料，它的可紡性強、生態性好并且本身擁有抗菌、除臭和遠紅外的功能，因此被授予 “野生纖維之王”的稱號。因羅布麻纖維紡織制作的衣服具有透氣性好、吸濕性強、易洗滌、易燙熨、柔軟、抑菌、冬暖夏涼等優點，所以受到人們的喜歡和追捧。

2.1.4 天然彩色棉花

天然彩色棉花在紡織的過程中不需要印染，并且用彩棉紡織制成的面料親和皮膚，減輕了布料對人體健康的危害和對環境的污染，符合人們 “綠色發展”的口號。天然彩色棉花是一種天然的綠色紡織品原料，符合紡織品的國際發展趨勢[2]。

2.2 天然蛋白質纖維

2.2.1 羊毛纖維

羊的皮膚經過變形以后就形成了羊毛纖維。在自然生態環境中，羊毛纖維很容易就會被降解，這是因為羊毛的鱗片層和細胞間質里含有大量的非角脘物質，這種物質的化學穩定性特別差，容易被酸解和萃取。正因為羊毛纖維的生態性好和易被降解的特點所以不會給環境帶來污染。羊毛纖維的鉤接強度為70%，結節強度為92% ～100%，回潮率為9%，比量為1.50～1.54。

2.2.2 蠶絲纖維

蠶絲纖維是由絲脘和絲膠構成的，絲脘和絲膠這兩種物質的耐酸性和耐堿性都很差，在日光的照射下容易被分解也容易被氧化，所以蠶絲的降解速度快且分解物無毒無害。蠶絲是一種天然長絲，屬于天然蛋白質類纖維，具有柔順、光潔度高、彈性好、穿著安全等優點。蠶絲纖維的鉤接強度為30% ～60%，結節強度為45% ～60%，回潮率為13%，比量為1.46 ～1.52。

2.2.3 甲殼素纖維

甲殼素纖維制成的衣服具有吸濕性強、透氣性好、抗菌、防臭的特點，這主要是由于甲殼素纖維的主要成分是一種天然的有機高分子多糖。此外，堿性甲殼素纖維的化學活性非常高，會被生物酶降解，最后產生氨基葡萄糖。

2.2.4 loycell 纖維

loycell 纖維是英國COUR TAULDS 公司生產的Tencel 纖維的學名。loycell 纖維的原料是速生木材的木漿，它具有無污染、手感好、吸濕性強、制成品柔軟、舒適、堅韌、防靜電、穩定性好、褶皺恢復性好等優點。生產loycell 纖維產生的氧化胺溶劑的可回收率達到99.5%，其濕強力達到干強力的90%，遠超于一般纖維。loycell 纖維的結晶度達到30%，聚合度為300，具有良好的回潮率和吸水速度。

2.2.5 大豆蛋白纖維

大豆蛋白纖維是依據濕法紡絲的方法通過豆粕浸泡、分離來提取出大豆蛋白質，經過添加功能輔助劑、改變大豆蛋白質的空間結構，然后再與羥基高聚物接枝共聚來生產出大豆蛋白纖維的。大豆蛋白纖維的物理、化學和機械性能都特別好，其生產過程不僅實現無污染，同時還使廢棄的資源得到有效利用。豆蛋白纖維能夠在148 ℃以下保持穩定，其鉤接強度為75%～85%，結節強度為85%，回潮率為8.6%，比量為1.29[3]。

2.2.6 再生蛋白質纖維

再生蛋白質纖維是人們利用豬毛、人發、雞毛、山羊毛等這些不可紡的蛋白質纖維與一些廢棄的蛋白質纖維結合制作而成的再生蛋白質纖維。再生蛋白質纖維的原料豐富而廣泛，并且生態性和降解性都比較好，不僅價格便宜，而且具有蛋白質纖維和纖維素纖維的優點。

2.2.7 其他新型生態纖維

除了以上介紹的生態纖維以外還有酪素纖維（俗稱牛奶纖維）、蜘蛛絲、香蕉纖維、木棉纖維、構樹纖維和一些可能降解的合成纖維。這些纖維具有一定的優點，同時也有不可忽視的缺點，我們要盡可能的發揮它們的優勢，讓這些生態纖維的制作和生產促進生態學在紡織工程中的應用與發展。

3 生態學在紡織工程中的應用與發展

3.1 生態紡織品質量認證

紡織品的質量極大地影響著消費者的使用效果和產品銷售量水平，因此現在很多外國的客商在信用條款里列進了質量這一標準，因此紡織品的市場需求開始從注重外在視覺效果轉向關注內在品質。紡織品對質量的要求較為嚴格，在客商與廠家簽下的合同中，紡織品的使用性能、質量指標、染色牢固度等都非常重要，紡織品質量的要求也從實用性、美觀性和耐用性轉變為更加注重安全性和衛生性，為了更好地實施對進出口紡織品的安全和衛生檢測，歐美一些發達國家制定了許多法律法規和標準，比如Oeko-Tex standard 100、歐盟1992年頒布的生態標志認證Eco-Label、國際生態紡織品研究和檢驗協會推出的STeP by OEKO-TEX可持續紡織生產認證等等[4]。

我國環保部門的HJIB3O 單獨生態紡織品標簽、圖案和管理辦法是依據Oeko2-Tex standard 100 制定的，要求我國生態紡織品形象在對內對外保持統一。此外紡織品的技術法規、內銷和進出口三位一體的紡織品技術法規的建立不僅有利于我國 “綠色產品”的開發，還有利于加速我國在環境和生態保護方面國際化發展的步伐。雖然我國紡織企業在綠色生態紡織品的發展道路上才邁出小小的一步，但是只要轉變封閉意識，加快更新大量落后設施，最終獲得環境標志認證的企業在我國將會越來越多。

3.2 我國生態紡織品發展現狀

雖然綠色環保在我國紡織行業還不能很快地實現，但是中國要想在國際競爭中占有一席之地就必須要以環保作為通行證，將紡織品嚴格按照對外銷售的質量要求進行檢查，從注重外在視覺效果轉向關注內在質量。我國紡織行業發展水平不是很高，很多都是中型和小型企業，所以紡織企業不愿意在綠色環保建設中投入大量資金。這就要求我國政府和媒體大力宣傳，讓我國紡織企業從長遠的角度出發看到綠色環保生產所帶來的巨大收益和回報，通過這種方法讓紡織企業自覺自愿的實施綠色環保行為[5]。

3.3 生態紡織品發展建議

首先，為了營造良好的客觀環境，我國要跨行業成立貿易委員會并在此委員會下面設立紡織分會，要加快建立綠色技術防線為我國紡織品服務，同時制定環保法律法規來提高企業的環保意識。其次，要提高企業的紡織生產技術，保證紡織生產的環保性，為了減少貿易中不必要的損失，紡織企業要時刻關注國際技術標準和法規的變更動態，以便于采取對應措施。在制作原料上要采用彩色棉纖維、麻類纖維、Tencel 纖維等綠色環保型纖維。提高染整加工技術、使用無毒無害化學助劑、開發易降解染料都是發展生態紡織品必不可少的條件，此外使用生物酶處理技術、涂料印花、噴墨印花、數字（碼）印花、轉移印花和超臨界二氧化碳染色（無水染色法）工藝可減輕紡織品生產中的污染情況，為了做好空氣凈化和印染廢水凈化工作可將多元羧酸型無醛整理劑（如BT － CA）運用到“免燙”整理中等等。

4 結語

生態學在紡織工程中的應用使紡織產業得到飛躍性的發展，使我國的紡織產業在國際貿易競爭中處于優勢地位。紡織品出口的可持續發展是我國紡織工程的發展方向，這就要求我國必須走生態紡織的道路。為了能夠促進生態紡織品的發展，除了要營造良好的發展環境之外，還要提高企業的紡織生產技術，保證紡織生產的環保性，從而全面提升我國生態紡織品的質量和水平，使我國的紡織企業實現健康、穩定和可持續發展。

[1]王璟, 周雪松, 肖惠寧.ATRP 在纖維素基材上接枝共聚的應用[J].高分子通報.2011（2）: 92-100.

[2]韓晶, 程發, 魏玉萍.原子轉移自由基聚合方法在纖維素及其衍生物改性方面的應用Ⅱ[J].高分子通報，2010（1）: 11-18.

[3]胡衛林, 邢鐵玲.ATRP 法在真絲表面接枝HEMA的研究[J].絲綢, 2011, 48（2）: 514-515.

[4]李時偉, 邢鐵玲, 李戰雄, 等.TRP 方法在蠶絲織物表面接枝含氟丙烯酸酯的拒水整理工藝條件優化試驗[J].蠶業科學, 2013, 39（2）: 400-402.

[5]汪永彬.原子轉移自由基聚合(ATRP)的研究進展[J].化學推進劑與高分子材料,2014, 12（1）:32-37.