天然彩棉的性能分析及发展趋势

毕研伟

(大连工业大学，辽宁 大连 116034)

天然彩棉的性能分析及发展趋势

毕研伟

(大连工业大学，辽宁 大连 116034)

文章以天然彩棉为研究对象，综合分析了其性能特点及研究现状，并以天然彩棉应用过程中存在的问题为出发点，提出了天然彩棉的研究重点与发展趋势，为其进一步的研究和发展提供一定理论基础。

天然彩棉；零污染；性能；发展趋势

随着现代科技的进步，纺织纤维材料逐步向功能化、智能化、化学纤维环保化、天然纤维无害化的方向发展。其中天然彩棉纤维作为环保型天然纤维，具有“零污染”的显著特点，属于新型绿色纺织材料，在大众消费市场中得到诸多好评，具有极大的市场发展潜力。

天然彩棉制品在原料种植和生产加工方面实现了无“过程污染”，属于真正的绿色环保纺织产品，但是由于天然彩棉自身性能的不稳定性限制了其进一步的发展。针对这一问题，文章以天然彩棉纤维的性能为切入点，总结了天然彩棉性能特征以及应用过程中所遇到的问题，从而归纳出天然彩棉的发展趋势，为天然彩棉的深入研究提供一定的理论基础，并为彩棉纤维改性技术的研究提供参考方向。

1 天然彩棉的概述

1.1 天然彩棉的发展

天然彩棉最早在4000年前的秘鲁种植，20世纪末通过将天然彩棉纤维与羊毛进行混纺的方式，将其首次应用在衬衣上，达到降低面料成本，控制缩水率的目的，由于这类制品光泽性与后整理效果较好，得到了大规模的开发与应用。当今世界各地的棉花育种专家都开始研究天然彩棉，彩棉品种的有效改进与物理性能的增强，扩大了天然彩棉的应用范围[1]。现在，其种植范围已遍及各个大洲，其中我国新疆已成为世界上最大的彩棉生产基地，产量占到中国彩棉产量的95%和世界彩棉产量的60%，种植规模、总产、单产均居世界第一。据国际有机农业委员会预测：未来30年内，全球棉花总产量中将有30%被彩棉和有机棉所代替，21世纪全世界将有60%～70%的人口使用天然彩棉制品[2]，由此可见天然彩棉在我国具有广阔的市场前景。

1.2 天然彩棉纤维的形态特征

天然彩棉是指自然生长的带有颜色的棉花，可利用基因改性技术培育，通过对棉花植株植入不同颜色的基因，从而使棉桃在生长过程中具有不同的颜色[3]。目前，用于实际生产的有棕、绿两个品系[4]。针对这两类彩棉的形态结构进行分析，发现彩棉纤维与白棉纤维在形态结构上基本相同，但也存在不同之处，其形态特征对比见表1。

1.3 天然彩棉制品的特性分析

天然彩棉制品具有颜色朴实，手感舒适细腻的特点，倍受消费者青睐，被广泛应用于婴幼儿服装、与皮肤直接接触的内衣以及床上用品。其产品具有鲜明的特点：

1.3.1 无污染

天然彩棉在生产加工过程中不需要进行染色、漂白、煮炼等化学过程，这使天然彩棉的织物内不残留有害化学物质，也不含任何有毒有害的物质，避免了对人体的危害和对环境的破坏。

1.3.2 弱酸性

人体的皮肤表面pH值呈弱酸性，天然彩棉纤维pH值也呈现弱酸性，两者pH值相符合，所以天然彩棉纤维具有保健护肤的功用，作为服装长期的贴身穿着可以起到止痒、亲和皮肤的特殊效果，这种性能特点较适合婴幼儿等皮肤脆弱的人群使用。

表1 彩棉纤维微观形态特征对比表

1.3.3 抗静电性

天然彩棉纤维具有较高的回潮率，其与皮肤接触时不易产生静电，产品的抗静电性能强，并且具有不起球、不易变形的特点。

1.3.4 抗紫外线性

对天然彩棉制品进行抗紫外线性能测试得出，彩棉制品的紫外线透过率远远低于白棉制品，这说明天然彩棉抗紫外线性能优良，尤其是对皮肤损害最大的UVA和UVB屏蔽效果显著。

1.3.5 透湿性

天然彩棉制品通过快速吸附人体皮肤上的汗水，从而调节身体的温度，使体温迅速恢复正常，保持体温的恒定，其吸湿排汗性较好。

1.3.6 易清洗性

天然彩棉在遇到血渍、污渍后极易清洗，这种特性被广泛应用于医疗过程及创伤包扎中，是性能良好的医疗卫生材料。

1.3.7 阻燃性

天然彩棉有较好的抗病虫害和耐旱、耐碱性能，具有一定的阻燃性[6]。

1.4 天然彩棉的应用

天然彩棉被称为“零污染”绿色环保纤维，它除了“零污染”的特性外还具有良好的保暖性、弹性和透气性等。作为医疗卫生材料，天然彩棉制品是良好的创伤包扎材料，具有抗菌性与易清洗性；作为绿色健康纺织品用于婴幼儿的被褥、睡袋、衣物中，特别是婴幼儿的被褥，可以很大程度上避免化学毒素经宝宝皮肤、呼吸、啃食进入体内，危害健康；天然彩棉还广泛应用于床上用品，具有良好的保健性。当今世界已经进入“绿色时代”，发展天然彩棉及其纺织品是经济发展和环境保护协调统筹发展的必然结果，也是时代的要求和市场的需要[7]。

2 天然彩棉在应用中遇到的问题

天然彩棉虽具有良好的物理化学性能与低碳环保的属性，但天然彩棉自身的局限性与对天然彩棉的研究开发仍处于初级阶段的现状，限制了天然彩棉的进一步应用与发展。

2.1 天然彩棉的色泽

2.1.1 纤维色泽不均匀

在天然彩色棉纤维上，不同区域颜色的深浅不一致，通过显微镜观察彩棉纤维的结构形态可知：从纤维的截面来看，主要是由初生层、次生层及中腔等部分构成，其中次生层的胞壁内具有天然彩棉的色素，由于中间部分纤维成熟较好，两端成熟度较差，导致中间部分纤维颜色深且一致，但是两端的颜色浅，这也直接导致了一根纤维上的不同区域颜色存在差异性的问题。

2.1.2 加工过程中的色泽不稳定

天然彩棉的色泽稳定性较差，在纺织生产加工过程中，高温处理、碱处理等特殊工序，都会对其颜色产生不同程度的影响，并且由于纺织过程中纤维处理的时间、温度、试剂浓度等条件各有差异，导致天然彩棉色泽的变化程度也各不相同，产品质量难以保证。

2.1.3 服用过程中色泽的不稳定

在服用过程中，天然彩棉制品在水中进行浸泡和洗涤时，容易出现掉色的现象。这是由于天然彩棉纤维的色泽不稳定，导致天然彩棉制品的掉色与沾色较为明显。天然色素的稳定性较差的问题，直接影响彩棉及织物的色泽与品质，也是限制其发展的重要原因之一。

2.1.4 天然彩棉的色彩单调

目前，天然彩棉色彩较为单调，真正用于实际生产的只有棕、绿两个品系，难以满足广大消费者的需求，其色彩创新性研究已经成为国内外的研究热点。

2.2 天然彩棉的产量品质

天然彩棉的生长对于环境要求较高，种植困难、产量低，品质较差，且由于遗传性极不稳定，易出现杂交现象，需要进行严格的防杂保纯措施[8]。天然彩棉纤维短且细，强度低，这种结构特点使它的可纺性较差，难以纺织成纱线，并且终端加工问题较多。天然彩棉的单产量较低，仅仅是普通棉花的3/4，产品进入消费市场因其成本偏高，定价也高于普通棉织物，但又与普通印花棉布、人造棉难以区分，使彩棉产品利润远远低于白棉[8]。

上述问题都严重制约着彩棉产品的发展，也是天然彩棉的重点研究方向。

3 天然彩棉的发展趋势

尽管天然彩棉自身存在着诸多问题，但天然彩棉依旧是纺织服装领域的新兴材料，其“零污染”的特性依旧深受消费者的喜爱，具有巨大的市场潜力[8]。针对现阶段天然彩棉所遇到的问题，国内外的研究学者也不断地研究与尝试，试图优化天然彩棉的性能，推动其进一步发展。

3.1 优化色素稳定性

天然彩棉色素的不稳定性，使彩棉制品在遇酸、碱、水浸等情况下，容易出现变色、褪色、掉色的现象。针对这一问题，需通过转基因、分子生物学技术等生物工程技术进行基因重组，从而培育出色素稳定的彩棉新品种。目前对彩棉纤维稳定性研究还不够深入和系统，尤其对彩棉棕色素稳定性的机理缺乏探讨，不能对彩棉色素稳定进行有效控制[9]。

3.2 创新色系品类

现阶段的天然彩棉色彩过于单一，并且色彩相对暗淡，难以满足消费者的实际需求，但因彩棉符合绿色低碳纺织品的定义，也深受消费者的关注。研究人员培育新色系彩棉、提高纤维品质和产量仍是彩棉的发展方向[10]。

3.3 提高产量与品质

天然彩棉纤维长度大约26 mm～31 mm之间，纤维短且细，强度较低，这种特点使它的可纺性较差，难以纺织成纱线，难以满足人们对纺织品轻薄、悬垂、挺拔等特点的追求，所以必须将彩色中长绒棉和长绒棉的选育作为目标，从而提高天然彩棉纺织品的质量和品质[10]。

4 总结

本文通过总结天然彩棉性能特点，指出在当今社会推崇低碳环保的大环境下，天然彩棉必将成为未来绿色纺织材料的代表，存在极大的市场发展潜力。但目前国内外的研究有待进一步完善，研究的重点在于优化色素稳定性、培育新色系彩棉与提高棉纤维产量与品质，从而满足消费者对天然彩棉制品的需求，使天然彩棉制品得到更加广泛的应用与发展。

[1] 董合林.特色棉高产优质栽培技术[M].北京：金盾出版社，2007.

[2] 汤寿伍，刘海峰，宋武，等.中国天然彩色棉产业发展与展望[A].中国棉花学会2007年年会论文汇编[C]，河南：中国棉花杂志社，2007：72—74.

[3] 张镁，胡伯陶，赵向前.天然彩色棉的基础和应用[M].北京：中国纺织出版社，2005.

[4] 张庆辉.天然彩棉的现状及未来的发展规律趋势[J].天津纺织科技，2002，40(3)：2—5.

[5] 关海娣.天然绿色棉的颜色性能研究[D].北京：北京服装学院，2008.

[6] 杜雄明，石玉真.天然彩色棉纤维特性及开发利用[J].针织工业，2002，(1)：29—33.

[7] 胡伯陶.天然彩色棉具有较大的发展潜力[J].纺织信息周刊，2004，(26)：19.

[8] 谭燕玲，周献珠.天然彩棉研究现状及其发展趋势[J].进展与述评，2015，(2)：1—4.

[9] 李海祥，戴志毅，陆少华，等.天然彩色棉色素研究[J].江苏纺织，2011，(11)：46—48.

[10] 邱新棉，苏成付.天然彩色棉研究策略及发展设想[A].中国棉花学会2011年年会论文汇编[C]，河南：中国棉花杂志社，2011：101—104.

Performance Analysis and Development Trend of Natural Colored Cotton

BiYanwei

(Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, China)

In this paper, the performance characteristics and research status of natural colored cotton were analyzed by taking natural colored cotton as a research object. Starting from the existing problems in the application process of natural colored cotton, the paper points out the research emphasis and development trend of natural colored cotton, provides certain theoretical basis for its further research and development.

natural colored cotton; zero pollution; performance; development trend

2017-05-26

毕研伟(1993—)，男，山东淄博人，硕士研究生。

TS102.2+11

A

1009-3028(2017)04-0004-04