研發歷史
自然界存在的天然纖維主要有,棉花,麻類,蠶絲和動物毛。其中棉花和麻類的分子成份主要是纖維素,而蠶絲和毛類的分子成份主要是蛋白質(呈聚酰胺高分子形式存在)。
人類使用天然纖維的歷史可以追溯到遠古時代,據中國科學技術史記載,我國于4000-5000年前已出現蠶絲及麻類織物,3000年前出現毛布,2000年前出現棉類織物。
天然界除棉花、麻類外,樹木、草類也大量生長著纖維素高分子,然而樹木、草類生長的纖維素,不是呈長纖維狀態存在,不能直接當作纖維來應用。將這些天然纖維素高分子經過化學處理,不改變它的化學結構,僅僅改變天然纖維素的物理結構,從而制造出來可以作為纖維應用的而且性能更好的纖維素纖維,這個技術稱為人造纖維技術。人造纖維是化學纖維的一種,合成纖維是化學纖維的另一種。目前的人造纖維僅有“粘膠絲”(稱人造棉)一個種類,它的化學成份是纖維素高分子。
以造紙漿粕的纖維素高分子為原料的 “人造纖維”最早出現于19世紀未葉,1890年出現了將纖維素分子硝化改性后溶于乙醇或乙醚做成溶液,而后經噴絲板擠出成絲,在凝固浴中凝固成型的濕法紡絲“人造纖維”技術。1905年進一步改進成將纖維素分子直接溶于堿性二硫化碳溶液,然后再濕法紡絲的技術,這種纖維稱為粘膠絲。之后又出現銅氨溶液技術。以二硫化碳為溶劑的紡絲技術和銅氨溶液技術一直應用到上世紀60~70年代,后因所用溶劑的環境污染問題,而漸漸被淘汰。上世紀80年代初,歐洲出現了可溶解纖維素高分子的“N-甲基嗎啉氮氧化合物”的新溶劑,這種溶劑無毒而且可以回收,因此出現了對環境無污染的“綠色粘膠絲”新工藝(Lyocell)的研發,并于90年代初工業化。我國的綠色粘膠絲技術(Lyocell),從2000年起開始逐步產業化。
產品應用
天然纖維主要用作衣物及各種紡織品。粘膠絲主要用于代替部分棉花,做各種織物及服裝等。粘膠絲纖維還可用做碳纖維的原料,來燒制高強度高模量碳纖維,還可以在成纖過程中將纖維素溶液紡制成“中空”的管狀纖維,用做污水處理,飲用水凈化技術(制作飲用“礦泉水”)中的膜分離材料。
天然纖維及人造纖維產業主要在紡織領域,研發各種適于市場需求的物美價廉紡織產品及服裝制品等,是紡織行業的主要目標之一。而天然纖維作為高分子來講,研究它的化學改性及高分子資源的綜合利用,是天然纖維資源另一方面的研究課題。
(撰稿 胡漢杰)
主要參考文獻:
1,《高分子科學今天與明天》(P.104,213) 施良和 胡漢杰 主編 1994年出版
2.《高分子科學技術發展的簡史》 錢保功 王洛禮 王霞瑜 編著 1994年出版