生态学在纺织工程中的应用与发展

沈 燕

（互太(番禺)纺织印染有限公司，广东广州511462）

前言

随着经济全球化的发展，中国纺织品在世界上的需求量日益增多，纺织工程的发展越来越受到国家的重视。在纺织产业中，生态技术的应用成为纺织工程发展不可阻挡的方向，我国纺织工程的发展纲要里多次谈到生态学的应用作为一项强有力的技术带动纺织产业的发展和进步。纺织生态学是最近几年发展兴盛的一门学科，它是以生态学理论为基础，是应用生态学的一种。1992年颁布的Oeko-Tex standard 100 (生态纺织品标准100）是世界上最早的一部具有科学性和完整性的生态纺织品标准，它的诞生标志着纺织生态学的问世。为了了解纺织生态学的发展情况和发展成果，本文将介绍几种生态纤维，并对生态学在纺织工程中的应用与发展进行探讨，阐述我国生态纺织品的发展现状，以期引发同行业的思考。

1 生态纺织品的定义

纺织生态学属于应用生态学的范畴，一般来说可以将生态纺织品划分为两种，也就是狭义的生态纺织品和广义的生态纺织品。所谓狭义的生态纺织品又被人们称作为半生态纺织品，或者部分生态纺织品。狭义的生态纺织品主要是通过对现有的科学技术水平的利用选择对周围环境少害或者无害的原材料，从而制作而成的符合国际性生态纺织品标准或者对人体无害的这样一种产品。狭义的生态纺织品的主要侧重点就是人类消费、处理、生产的一种具有一定生态性的纺织品。而广义的生态纺织品又被人们称作为全生态纺织品。广义的生态纺织品主要指的是从制造到运输原材料、生态产品、消费产品、回收利用产品、废弃处理产品的整个生命周期都必须要具备生态性，除了要保证不会对人体健康产生危害之外，也不会对生态平衡起到破坏作用。广义的生态纺织品必须具备4 个方面的条件： 首先是采用可再生以及可重复利用的资源制作而成；在具体的制作过程中不会对环境产生污染；在对纺织品进行穿着和使用的时候，不会危害到人体；在将纺制品废弃之后，其能够在环境中实现自然降解，不会对环境产生污染。也就是说广义的生态纺织品必须要具备省能源、低污染以及可回收等一系列的特点。有机纺织品主要指的是加工销售及后处理纺织品的各个过程都具有无污染以及环保的特点，所以有机纺织品就是广义的生态纺织品。比如我们都知道的有机棉产品，不管是种子也好，还是产品的整个生产过程也好，有机棉都具有全天然以及无污染的特点，其主要的种植方式是自然耕作管理，不使用任何转基因产品、化肥和杀虫剂等。由于广义的生态纺织品具有非常严格的要求，所以目前其在应用和推广方面存在着一定的问题，仍然需要人们进一步的研究真正意义上的有机纺织品，从而促进生态纺织品的不断发展。

2 生态纤维的种类

生态纤维包括天然纤维素纤维、天然蛋白质纤维、loycell 纤维、大豆蛋白纤维、再生蛋白质纤维、竹纤维、聚乳酸纤维等。天然纤维素纤维又包括棉纤维、亚麻与苎麻纤维、罗布麻纤维、天然彩色棉花。天然蛋白质纤维则包括羊毛纤维、蚕丝纤维、甲壳素纤维。在此主要阐述天然纤维素纤维和天然蛋白质纤维。

2.1 天然纤维素纤维

2.1.1 棉纤维

棉纤维是由碳水化合物构成的，属于植物纤维素纤维的一种，也是全速降解纤维。棉纤维拥有较好的生态性和较易生物降解的特点，无毒无害。此外，棉纤维制品可以回收经过加工处理以后进行再利用，这样就在很大程度上减轻了废弃物对环境的污染和资源的浪费[1]。

2.1.2 亚麻与苎麻纤维

亚麻与苎麻纤维和棉纤维一样是植物纤维素纤维，同时也属于全速降解纤维，具有生态性好、生物降解容易和可循环利用的特点。作为纺织品服饰的主要面料原料，亚麻与苎麻纤维是无毒无害的，所以不会影响人体健康，也不会污染环境。要想麻纤维不受污染，就需要注意在栽种和培育亚麻与苎麻纤维的过程中对肥料、植物保护剂和生长调节剂进行合理的选择和使用。

2.1.3 罗布麻纤维

罗布麻作为一种天然绿色纺织品是较为理想的新的纺织原料，它的可纺性强、生态性好并且本身拥有抗菌、除臭和远红外的功能，因此被授予 “野生纤维之王”的称号。因罗布麻纤维纺织制作的衣服具有透气性好、吸湿性强、易洗涤、易烫熨、柔软、抑菌、冬暖夏凉等优点，所以受到人们的喜欢和追捧。

2.1.4 天然彩色棉花

天然彩色棉花在纺织的过程中不需要印染，并且用彩棉纺织制成的面料亲和皮肤，减轻了布料对人体健康的危害和对环境的污染，符合人们 “绿色发展”的口号。天然彩色棉花是一种天然的绿色纺织品原料，符合纺织品的国际发展趋势[2]。

2.2 天然蛋白质纤维

2.2.1 羊毛纤维

羊的皮肤经过变形以后就形成了羊毛纤维。在自然生态环境中，羊毛纤维很容易就会被降解，这是因为羊毛的鳞片层和细胞间质里含有大量的非角脘物质，这种物质的化学稳定性特别差，容易被酸解和萃取。正因为羊毛纤维的生态性好和易被降解的特点所以不会给环境带来污染。羊毛纤维的钩接强度为70%，结节强度为92% ～100%，回潮率为9%，比量为1.50～1.54。

2.2.2 蚕丝纤维

蚕丝纤维是由丝脘和丝胶构成的，丝脘和丝胶这两种物质的耐酸性和耐碱性都很差，在日光的照射下容易被分解也容易被氧化，所以蚕丝的降解速度快且分解物无毒无害。蚕丝是一种天然长丝，属于天然蛋白质类纤维，具有柔顺、光洁度高、弹性好、穿着安全等优点。蚕丝纤维的钩接强度为30% ～60%，结节强度为45% ～60%，回潮率为13%，比量为1.46 ～1.52。

2.2.3 甲壳素纤维

甲壳素纤维制成的衣服具有吸湿性强、透气性好、抗菌、防臭的特点，这主要是由于甲壳素纤维的主要成分是一种天然的有机高分子多糖。此外，碱性甲壳素纤维的化学活性非常高，会被生物酶降解，最后产生氨基葡萄糖。

2.2.4 loycell 纤维

loycell 纤维是英国COUR TAULDS 公司生产的Tencel 纤维的学名。loycell 纤维的原料是速生木材的木浆，它具有无污染、手感好、吸湿性强、制成品柔软、舒适、坚韧、防静电、稳定性好、褶皱恢复性好等优点。生产loycell 纤维产生的氧化胺溶剂的可回收率达到99.5%，其湿强力达到干强力的90%，远超于一般纤维。loycell 纤维的结晶度达到30%，聚合度为300，具有良好的回潮率和吸水速度。

2.2.5 大豆蛋白纤维

大豆蛋白纤维是依据湿法纺丝的方法通过豆粕浸泡、分离来提取出大豆蛋白质，经过添加功能辅助剂、改变大豆蛋白质的空间结构，然后再与羟基高聚物接枝共聚来生产出大豆蛋白纤维的。大豆蛋白纤维的物理、化学和机械性能都特别好，其生产过程不仅实现无污染，同时还使废弃的资源得到有效利用。豆蛋白纤维能够在148 ℃以下保持稳定，其钩接强度为75%～85%，结节强度为85%，回潮率为8.6%，比量为1.29[3]。

2.2.6 再生蛋白质纤维

再生蛋白质纤维是人们利用猪毛、人发、鸡毛、山羊毛等这些不可纺的蛋白质纤维与一些废弃的蛋白质纤维结合制作而成的再生蛋白质纤维。再生蛋白质纤维的原料丰富而广泛，并且生态性和降解性都比较好，不仅价格便宜，而且具有蛋白质纤维和纤维素纤维的优点。

2.2.7 其他新型生态纤维

除了以上介绍的生态纤维以外还有酪素纤维（俗称牛奶纤维）、蜘蛛丝、香蕉纤维、木棉纤维、构树纤维和一些可能降解的合成纤维。这些纤维具有一定的优点，同时也有不可忽视的缺点，我们要尽可能的发挥它们的优势，让这些生态纤维的制作和生产促进生态学在纺织工程中的应用与发展。

3 生态学在纺织工程中的应用与发展

3.1 生态纺织品质量认证

纺织品的质量极大地影响着消费者的使用效果和产品销售量水平，因此现在很多外国的客商在信用条款里列进了质量这一标准，因此纺织品的市场需求开始从注重外在视觉效果转向关注内在品质。纺织品对质量的要求较为严格，在客商与厂家签下的合同中，纺织品的使用性能、质量指标、染色牢固度等都非常重要，纺织品质量的要求也从实用性、美观性和耐用性转变为更加注重安全性和卫生性，为了更好地实施对进出口纺织品的安全和卫生检测，欧美一些发达国家制定了许多法律法规和标准，比如Oeko-Tex standard 100、欧盟1992年颁布的生态标志认证Eco-Label、国际生态纺织品研究和检验协会推出的STeP by OEKO-TEX可持续纺织生产认证等等[4]。

我国环保部门的HJIB3O 单独生态纺织品标签、图案和管理办法是依据Oeko2-Tex standard 100 制定的，要求我国生态纺织品形象在对内对外保持统一。此外纺织品的技术法规、内销和进出口三位一体的纺织品技术法规的建立不仅有利于我国 “绿色产品”的开发，还有利于加速我国在环境和生态保护方面国际化发展的步伐。虽然我国纺织企业在绿色生态纺织品的发展道路上才迈出小小的一步，但是只要转变封闭意识，加快更新大量落后设施，最终获得环境标志认证的企业在我国将会越来越多。

3.2 我国生态纺织品发展现状

虽然绿色环保在我国纺织行业还不能很快地实现，但是中国要想在国际竞争中占有一席之地就必须要以环保作为通行证，将纺织品严格按照对外销售的质量要求进行检查，从注重外在视觉效果转向关注内在质量。我国纺织行业发展水平不是很高，很多都是中型和小型企业，所以纺织企业不愿意在绿色环保建设中投入大量资金。这就要求我国政府和媒体大力宣传，让我国纺织企业从长远的角度出发看到绿色环保生产所带来的巨大收益和回报，通过这种方法让纺织企业自觉自愿的实施绿色环保行为[5]。

3.3 生态纺织品发展建议

首先，为了营造良好的客观环境，我国要跨行业成立贸易委员会并在此委员会下面设立纺织分会，要加快建立绿色技术防线为我国纺织品服务，同时制定环保法律法规来提高企业的环保意识。其次，要提高企业的纺织生产技术，保证纺织生产的环保性，为了减少贸易中不必要的损失，纺织企业要时刻关注国际技术标准和法规的变更动态，以便于采取对应措施。在制作原料上要采用彩色棉纤维、麻类纤维、Tencel 纤维等绿色环保型纤维。提高染整加工技术、使用无毒无害化学助剂、开发易降解染料都是发展生态纺织品必不可少的条件，此外使用生物酶处理技术、涂料印花、喷墨印花、数字（码）印花、转移印花和超临界二氧化碳染色（无水染色法）工艺可减轻纺织品生产中的污染情况，为了做好空气净化和印染废水净化工作可将多元羧酸型无醛整理剂（如BT － CA）运用到“免烫”整理中等等。

4 结语

生态学在纺织工程中的应用使纺织产业得到飞跃性的发展，使我国的纺织产业在国际贸易竞争中处于优势地位。纺织品出口的可持续发展是我国纺织工程的发展方向，这就要求我国必须走生态纺织的道路。为了能够促进生态纺织品的发展，除了要营造良好的发展环境之外，还要提高企业的纺织生产技术，保证纺织生产的环保性，从而全面提升我国生态纺织品的质量和水平，使我国的纺织企业实现健康、稳定和可持续发展。

[1]王璟, 周雪松, 肖惠宁.ATRP 在纤维素基材上接枝共聚的应用[J].高分子通报.2011（2）: 92-100.

[2]韩晶, 程发, 魏玉萍.原子转移自由基聚合方法在纤维素及其衍生物改性方面的应用Ⅱ[J].高分子通报，2010（1）: 11-18.

[3]胡卫林, 邢铁玲.ATRP 法在真丝表面接枝HEMA的研究[J].丝绸, 2011, 48（2）: 514-515.

[4]李时伟, 邢铁玲, 李战雄, 等.TRP 方法在蚕丝织物表面接枝含氟丙烯酸酯的拒水整理工艺条件优化试验[J].蚕业科学, 2013, 39（2）: 400-402.

[5]汪永彬.原子转移自由基聚合(ATRP)的研究进展[J].化学推进剂与高分子材料,2014, 12（1）:32-37.