新型天然纤维的性能与应用现状

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新型天然纤维的性能与应用现状

岳新霞

（广西工学院，广西

种天然纤维的资源和特性，可提高纺织业的综合效益。

【关键词】植物纤维；动物纤维；脱胶；新型纺织材料中图分类号：TS102

文献标识码：A

柳州545006）

【摘要】介绍了纺织用新型天然植物纤维和动物纤维的性能、研发现状以及在纺织产业中的应用状况。充分利用各

众所周知，传统的纺织天然纤维是棉花、麻纤维，动物纤维是毛纤维和蚕丝，人类对这些纤维的使用已有相当久远的历史。随着科学技术的发展，生物工程、基因工程、纳米技术等新兴学科与纺织科学技术之间的融合不断增加。在天然纤维领域，专家们在充分发挥其优势的前提下，不断采用物理、化学、生物等高新技术对其进行改性处理或者开发出新型的纺织用天然纤维，来满足人们对纺织材料舒适性、美观性、安全性、环保性的需求。现就目前所开发和使用的新型天然纤维的性能及应用作一论述。

体、御寒的纺织纤维。大麻在生长和存放中极少受虫害。纤维截面呈不规则圆形或多角形，表面粗糙，纵向有许多裂隙和孔洞，并与中腔相连。因此大麻纤维具有高吸附性和吸湿排汗性能，大麻织物吸、放湿性能优良，其服装穿着舒爽、透气。大麻单纤维很细，纺织品手感滑爽柔软，无需特别处理就可避免其他麻类纺织品特有的刺痒感和粗糙感。另外，大麻纺织品对金黄色葡萄球菌、大肠胞念球菌等有明显的抑菌效果。杆菌、

长期以来，由于大麻纺纱的前处理脱胶工艺未能突破，纤维整齐度差，束纤维间不易抱合，给纺纱带来一定难度。20世纪80年代解决了大麻脱胶工艺之后，其已据报道，目前国内大麻／纯棉／成为重要的天然纺织原料。

彩色棉混纺休闲面料结合大麻的特性开发的一些休闲装系列产品，具有面料柔软、色泽淡雅、风格粗犷等特点，深受人们的欢迎。大麻与其它纺织纤维混纺性能良好，大麻／毛混纺织物可防虫蛀。大麻纺织品有一定的保健功能，适合做袜子、鞋垫、内衣、床上用品等。1.3罗布麻纤维

罗布麻又称野麻、茶叶花，是一种野生植物纤维，具有麻类纤维的吸湿性好、透气性强、强度高等特点，另外滑爽、具有丝绸感，可以用其开发高档罗布麻纤维柔软、纺织品。纤维横截面呈圆形或椭圆形，纵向有竖纹横节，长度15~70mm，细度17~23μm ，断裂强度7.0~7.9cN/dtex ，断裂伸长率3％~4％。现代科学实验发现，罗布麻纤维富含多种药物成份，与叶、花基本相同，具有天然的远红外功能和天然的抑菌作用，穿着罗布麻纤维制品，可提高人体免疫力。因此，利用该纤维来开发具有医疗保健功效的服装、床上用品等，可提高产品附加值。罗布麻纤维较短粗，需用工艺纤维纺纱，且纤维表面光滑无卷曲、抱合力小、伸长率较低，常与棉、Tencel 等纤维混纺生产高档纺织品。日本是罗布麻纺织品最大的消费市场。我国国内已有一些彩色棉公司开发罗布麻和彩色棉的混纺织物。近年来，罗

1新型植物纤维的性能及应用

1.1天然彩棉纤维

天然彩棉纤维是利用转基因技术将彩色棉基因移

植在原棉DNA 中，这样人们可以得到天然的彩色棉纤维。彩棉纺织品不需要漂白、染色，符合人们追求生态色彩多元化的需求，符合环保和回归自然的潮流。彩棉与

品质不如白棉，彩棉纤维长度偏白棉相比，产量较低、

短，强度偏低，马克隆值低，整齐度差异大，短绒率高。天然彩棉纺织品服用性能优良，其产品手感柔软、有弹性，具有良好的舒适性和安全性，适宜制作直接与皮肤接触的内衣、T 恤、衬衫、婴幼儿服装、毛巾、床上用品等。我国大面积种植和应用的彩棉有棕色和绿色两种，市场上常见的彩棉纺织品也是绿色和棕色。彩棉在使用中存在色素不稳定的问题，张瑞萍、詹少华等人研究了棕色彩棉的色素变化性能。相信随着对彩棉的进一步研究，彩棉纤维的不足一定会得到改善。1.2大麻纤维

大麻，又称汉麻、火麻，是我国最早种植并赖以裹

收稿日期：2009-07-05作者简介：岳新霞（1975－），女，陕西人，讲师，现主要从事纺织材料和纺织品开发方面的研究与教学工作。

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布麻纺织品正向多功能复合保健方向发展。1.4竹原纤维

竹原纤维是指采用机械、物理的方法从竹子中直接分离出来的纤维，保持竹子原有的特性，具有一定的细度、长度和强力，达到纺纱的技术要求。竹纤维单纤维长

度较短，只有2mm 左右，因此必须采用工艺纤维纺纱。目前采用的脱胶工艺借鉴苎麻脱胶工艺，木质素的去除

成为最难解决的问题，所制取的束纤维较粗硬，木质素残余较多。竹原纤维与竹浆粘胶纤维有着本质上的区别，前者是纯粹的天然纤维，具有特殊的风格，服用性能好，有一定的保健功效，为区别于竹浆粘胶纤维，故取名竹原纤维；而后者则属于再生纤维素纤维，竹纤维中的某些抑菌成分在化学加工中受到影响，加之化学加工造成的污染，所以已不是真正意义上的环保纤维。竹原纤维的化学成分主要是纤维素、半纤维素和木

质素，总量占纤维干重的90％以上，其次是蛋白质、

脂肪、果胶、单宁、色素、灰分等。经扫描电镜观察，竹原纤维纵向有横节，粗细分布很不均匀，纤维表面有微细凹槽。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，故被誉为“会呼吸的纤维”，用竹原纤维纺织成面料及加工制成的服装服饰产品吸湿性强、

透气性好，有清凉感。竹原纤维具有较强的抗菌和杀菌作用，天然、环保、持久、保健等特点。由于竹原纤维中含有叶绿素铜钠，因而具有良好的除臭作用和防紫外线功效。实验表明，竹原纤维织物对氨气的

除臭率为70％～72％，

对酸臭的除臭率达到93％～95％。由于竹原纤维具有优良的服用性能和保健作用，可开发成具有卫生、医疗等功能性产品、床上用品。由这种原料生产的纱线，柔软而又略带骨感，柔中显脆，织物具有清脆、滑爽的手感，不粘身。优良的吸湿、透气性，是夏秋季服装的首选材料。由湖南株洲雪松麻业有限责任公司开发的竹原纤维纯纺与混纺产品，已有数十个品种机织面料、服装和针织产品推向市场。

竹纤维的开发及应用目前仍处于初始阶段，竹原纤维上染得色率不高、木质素和胶质含量高、弹性差等缺点限制了其产品的应用。竹原纤维的许多基础研究工作还有待探索，以便为竹原纤维纺织产品的开发和生产提供理论指导依据，生产出真正体现竹子优良服用性能和风格的纺织产品。竹浆纤维也存在一些问题，如纤维的湿强低、纤维易脆断，纤维的规格和品种少，限制了最终

产品的开发。

因此，加强竹纤维的开发和应用研究，特别是加大对竹原纤维的开发利用，可以减少纺织原料对石

油的依赖，减少能源消耗和环境污染，实现可持续发展。

1.5桑皮纤维

桑皮纤维，是从桑树修剪下来的枝条中而经过脱胶处理提取出来的，国内用桑皮提取纤维的报道始见于上世纪90年代。1995年，殷立德、申传起等人就桑皮纤维的制取申请了专利。桑皮纤维提取过程包括去除表皮、化学煮练、机械制取、漂洗、酸洗、增柔、干燥、梳理等步骤，最终桑皮纤维的平均长度为31.50mm ，断裂强度为5.30cN/dtex，产品优于或类似于棉纤维的性能，并具有

丝绸的光泽。

桑皮纤维单纤维较短，采用工艺纤维纺纱。束纤维长度为27~39mm，线密度3.25~4tex，断裂强度为

15~29cN/tex，断裂伸长率为4%~12％。国外尚未有过利用桑树韧皮提取桑皮纤维的研究与开发报道。桑皮纤维的纤维素含量低于剑麻、大麻、黄麻、菠萝叶纤维，果胶含量远远大于其他几种植物纤维。桑皮纤维的脱胶、制纤工艺可参考大麻纤维的工艺进行加工处

理，可采用化学脱胶法、

生物酶脱胶、生物化学联合脱胶法等。其制备过程为：桑皮除杂→水浸→锤洗→碱煮→水洗→漂白→酸洗→水洗→烘干→给油→甩干→烘干→预开松→开松。

据报道，2003年由四川省丝绸进出口公司和四川大学联合开发出了桑皮纤维，该项目包括原材料的组织、调选、纤维的制取、纤维结构性能研究、纺纱工艺及其专用设备的研制与开发，它标志着我国在新型天然纺织材料研发领域的一次新突破。我国桑树资源丰富，如能从修剪下来的桑树枝条中提取桑皮纤维，将提高桑蚕产业的产值，并丰富韧皮纤维的种类，具有可观的社会效益和经济效益。1.6菠萝叶纤维

菠萝叶纤维取自于菠萝的叶片，与剑麻一样属于叶片类麻纤维，故我国也称菠萝麻，是一种天然绿色纤维。菠萝叶纤维是一种新的麻种，在纤维处理技术上也取得了阶段性成果。就目前的处理水平而言，菠萝叶纤维的细度、柔软度比亚麻、苎麻要差一些，纺高支纯纺纱还有一定的困难。如果与其他材料混纺，则混纺纱支数高于纯纺纱。

菠萝叶纤维有抑菌性，较适宜开发天然抗菌保健类纺织用品，如袜、垫、内衣等贴身和床上抗菌用品。菠萝叶纤维开发的关键是纤维软化和细化改性处理问题以及其他天然特性的研究和利用。

2新型动物纤维

2.1拉伸细化羊毛

经过拉伸细化处理的羊毛，细度变细、长度增长，具有丝光、柔软效果，其价值明显提高，产品可以实现高档化、轻薄化。

细羊毛的获得，早期主要通过选择细羊毛的羊种饲

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养和增加其存栏只数和单产。但羊毛细化步骤缓慢，且只是增加了18~20μm 细度的羊毛产量。细化羊毛更为有效的方法是纤维的人工拉细加工。羊毛细化技术是以澳大利亚联邦工业与科学研究院（CSIRO ）的研究为代表，其工艺和纤维的注册商标为“Optim ”。该技术包括纤维预处理，机械拉伸，化学定型等一系列专利技术，将毛条中的羊毛纤维拉细，制得Optim 精梳条。用该技术可制得两种纤维：“Optim fine ”纤维的细度可减少3~4μm ，可用以生产光泽好、手感如同真丝、悬垂性优良的轻薄织物；“Optim max ”纤维经缩水后长度可缩短20%~25%，与普通羊毛纤维混纺，最终制得的轻薄型针织物

更加蓬松。

羊毛经拉伸后，具有仿丝光泽，但是断裂伸长率减小。在制造时为确保延伸率，要利用渗透剂和温度

效果，使其充分膨胀。国内对羊毛细化技术和理论的研究单位有东华大学和天津工业大学，其基本流程为预处理———

拉伸———定形———烘干。2.2防缩羊毛（丝光羊毛）羊毛服用性能优良，然而由于羊毛鳞片排列的方向性和纤维的高弹性，使得羊毛具有缩绒性，从而使羊毛服装不易打理，缩绒会使得毛织物尺寸缩小，并影响产品风格。

因此，对羊毛进行改性处理，加工低毡缩或无毡缩性羊毛成为羊毛改性领域的一项重要内容。

防毡缩羊毛经过特殊处理，其原理是将羊毛表面鳞片部分或全部腐蚀掉，或者在羊毛上涂覆树脂，目的是降低纤维间的摩擦效应而达到防缩。鳞片减量处理，主要有两种方法，即氧化法和蛋白酶剥蚀法。

另外，减量处理还可以细化羊毛。氯氧化法是常用的方法之一，利用含氯氧化剂对毛条进行氧化处理，使鳞片外层蛋白质分解为多肽或水解氨基酸，从而将鳞片层部分或全部刻蚀掉。蛋白酶处理法目前还没有形成独立完善的工艺体系，主要与化学方法或等离子处理技术结合使用，以达到适度地剥除羊毛表面鳞片，来提高羊毛的防毡缩性。利用蛋白酶或者等离子体对羊毛进行丝光化处理，可以减少对环境的污染，应该加大推广应用。丝光羊毛目前在毛针织品中常见，也有用丝光羊毛加工精纺毛织物。2.3天然彩色蚕丝

天然彩色蚕丝是应用生物基因重组技术，导入家蚕彩色茧基因，采用现代育种技术，结合杂交组合、

定向选择等传统育种技术，选育出天然彩色蚕茧实用蚕品种。据报道，西南大学蚕桑学重点实验室在家蚕基因框架图研究成果的基础上，通过精心选育，培育出了红、黄、蓝、粉红等40余个自然彩色蚕茧品种，并在涪陵等地区推广。但由于彩色蚕茧的主要成分是蛋白质，在缫丝的过程中容易被氧化而褪色。西南大学蚕桑学重点实验室通过改良品种和构建新的载体，研发了“蚕茧自然彩色固色技术”，解决了缫丝过程中蚕茧被氧化褪色的难题。因

此，天然蚕丝制成的衣物等用品，像天然彩棉一样健康、

环保，不脱色，是一种天然的绿色环保纤维，其市场前景广阔，特别适合做内衣、裙装、外衣、和服、领带、丝巾等服饰用品。2.4蜘蛛丝纤维

蜘蛛丝强度高，并且具有优异的弹性，其特性很像高强度合成纤维芳纶1414和弹性纤维氨纶。就强度而言，蜘蛛丝甚至优于高性能的Kevlar 纤维，虽然两种纤维都有类似的高强度水平，但Kevlar 纤维在断裂之前仅能延伸其原长的4%，而蜘蛛丝的断裂伸长可达30%。

美国杜邦公司在该领域进行了多年的研究。他们将蜘蛛丝基因植入酵母和细菌，产生蜘蛛丝蛋白的复制品，其结构等同于蜘蛛丝蛋白质，研究人员把这种蛋白质溶解于一种化学溶剂中，溶液通过湿法成型由小孔挤出，纺出了坚固的纤维。研究者通过实验室制造蜘蛛丝的研究，期望得到与蜘蛛丝相同的生物纤维。这些生物纤维质轻、强度高、弹性优良，有许多潜在的用途，如应用于国防、航空航天领域。可用来制造轻量型防弹背心、头盔乃至降落伞绳索；另外，在桥梁建筑、复合材料、生物医学等方面均有应用潜力。

3结语

新型纺织材料的应用，赋予传统纺织工业以生机，加上纺织机电一体化、智能化的推进和新的生产工艺，

使得这一古老产业得以生机盎然、

重新焕发光彩。新型天然纤维的不断开发和使用，既节约了石油等能源，又

减少了环境污染，天然纤维对人体具有一定的亲和性，有些天然纤维还具有医疗保健等功效，随着人们崇尚自然、回归自然的追求不断增长，加大对天然纤维的开发和使用，使其有着更广阔的市场前景。我国的纺织科技人员在对植物天然纤维的开发方面作出了很大贡献，近年来，他们还开发了大豆蛋白纤维、竹纤维、桑皮纤维等。

参考文献

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