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植物纖維化學范文第1篇

【關鍵詞】中毒　危害　保護環境

目前世界上大約有800萬種化學物質，其中常用的化學品就有7萬多種，每年還有上千種新的化學品問世。在自然界品種繁多的化學品中，有很多有毒有害物質與我們日常生活關系較密切，在生產、使用、貯存和運輸過程中有可能對人體產生危害，甚至危及人的生命，造成巨大災難性事故。因此，了解和掌握有毒化學物質對人體危害的基本知識，對于加強有毒化學物質的管理，防止其對人體的危害和中毒事故的發生，無論是對管理人員還是一線工人，都是非常必要的。

有毒物質對人體的危害主要為引起中毒。中毒分為急性、亞急性和慢性。毒物一次短時間內大量進入人體后可引起急性中毒；小量毒物長期進入人體所引起的中毒稱為慢性中毒；介于兩者之間者，稱之為亞急性中毒。接觸毒物不同，中毒后的病狀不一樣，下面介紹了常見的有毒化學物質。

1.金屬和類金屬中毒。常見的金屬和類金屬毒物有鉛、汞、鈹、鎘、錳、鎳、砷、磷及其化合物等。其中鉛和汞及其化合物為主要污染物。

1.1　鉛及其化合物是指存在于總懸浮顆粒物中的鉛及其化合物。主要來源于汽車排出的廢氣。鉛進入人體，可大部分蓄積于人的骨骼中，損害骨骼造血系統和神經系統，對男性的生殖腺也有一定的損害。引起臨床癥狀為貧血、末梢神經炎，出現運動和感覺異常。過量攝入鉛有可能導致大腦損傷、器官功能障礙、甚至是死亡。

1.2　汞及其化合物屬于劇毒物質，可在體內蓄積。水體中的汞主要來源于貴金屬冶煉、儀器儀表制造、食鹽電解、化工、農藥、塑料等工業廢水，其次是空氣、土壤中的汞經雨水淋溶沖刷而遷入水體。水體中汞對人體的危害主要表現為頭痛、頭暈、肢體麻木和疼痛等。總汞中的甲基汞在人體內極易被肝和腎吸收，其中只有15％被腦吸收，但首先受損是腦組織，并且難以治療，往往促使死亡或遺患終生。

1953和1956年水俁病事件，日本熊本縣水俁鎮一家氮肥公司排放的廢水中含有汞，這些廢水排入海灣后經過某些生物的轉化，形成甲基汞。這些汞在海水、底泥和魚類中富集，又經過食物鏈使人中毒。當時，最先發病的是愛吃魚的貓。中毒后的貓發瘋痙攣，紛紛跳海自殺。沒有幾年，水俁地區連貓的蹤影都不見了。1956年，出現了與貓的癥狀相似的病人。因為開始病因不清，所以用當地地名命名。1991年，日本環境廳公布的中毒病人仍有2248人，其中1004人死亡。

1986年11月1日，瑞士巴塞爾市桑多茲化工廠倉庫失火，近30噸劇毒的硫化物、磷化物與含有水銀的化工產品隨滅火劑和水流入萊茵河。順流而下150公里內，60多萬條魚被毒死，500公里以內河岸兩側的井水不能飲用，靠近河邊的自來水廠關閉，啤酒廠停產。有毒物沉積在河底，將使萊茵河因此而“死亡”20年。

1.3　慢性鈹中毒常伴有尿路結石，重金屬都可能受對泌尿系統各部位產生損害。經腎隨尿排出是有毒物質排出體外的最重要的途徑，加之腎血流量豐富，所以易對腎損害。

1.4　鎘是人體不需要的元素。在1955、1972年日本富山縣的一些鉛鋅礦在采礦和冶煉中排放廢水，廢水在河流中積累了重金屬“鎘”。人長期飲用這樣的河水，食用澆灌含鎘河水生產的稻谷，就會得“骨痛病”。病人骨骼嚴重畸形、劇痛，身長縮短，骨脆易折。

2.刺激性毒物中毒。刺激性氣體是指對眼和呼吸道粘膜有刺激作用的氣體，它是化學工業常遇到的有毒氣體。刺激性氣體的種類甚多，最常見的有二氧化硫、氮氧化物、氨、氟化物、氯、光氣、三氧化硫和硫酸二甲酯等。

2.1　二氧化硫。二氧化硫主要由燃煤及燃料油等含硫物質燃燒產生，其次是來自自然界，如火山爆發、森林起火等產生。

二氧化硫對人體的結膜和上呼吸道粘膜有強烈刺激性，可損傷呼吸氣管可致支氣管炎、肺炎，甚至肺水腫呼吸麻痹。短期接觸二氧化硫濃度為0．5毫克，立方米空氣的老年或慢性病人死亡率增高，濃度高于0.25毫克／立方米，可使呼吸道疾病患者病情惡化。長期接觸濃度為0.1毫克／立方米空氣的人群呼吸系統病癥增加。另外，二氧化硫對金屬材料、房屋建筑、棉紡化纖織品、皮革紙張等制品容易引起腐蝕，剝落、褪色而損壞。還可使植物葉片變黃甚至枯死。煤炭燃燒排放的二氧化硫和機動車排放的氮氧化物是形成酸雨的主要因素。

1952年12月的倫敦煙霧事件，5天內有4000多人死亡，兩個月內又有8000多人死去。

2.2 氮氧化物。空氣中含氮的氧化物有一氧化二氮(N20)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(N02)、三氧化二氮(N202)等，其中占主要成分的是一氧化氮和二氧化氮，以NOx(氮氧化物)表示。NOx污染主要來源于生產、生活中所用的煤、石油等燃料燃燒的產物(包括汽車及一切內燃機燃燒排放的NOx)；其次是來自生產或使用硝酸的工廠排放的尾氣。當NOx與碳氫化物共存于空氣中時，經陽光紫外線照射，發生光化學反應，產生一種光化學煙霧，它是一種有毒性的二次污染物。

N02比NO的毒性高4倍，可引起肺損害，甚至造成肺水腫。慢性中毒可致氣管、肺病變。吸入NO，可引起變性血紅蛋白的形成并對中樞神經系統產生影響。NOx對動物的影響濃度大致為1.0毫克／立方米，對患者的影響濃度大致為0.2毫克，立方米。

2.3氨。氨是指以氨或銨離子形式存在的化合氨。氨主要來源于人和動物的排泄物，生活污水中平均含氨量每人每年可達2.5～4.5公斤。雨水徑流以及農用化肥的流失也是氨的重要來源。另外，氨還來自化工、冶金、石油化工、油漆顏料、煤氣、煉焦、鞣革、化肥等工業廢水中。當氨溶于水時，其中一部分氨與水反應生成銨離子，一部分形成水合氨，也稱非離子氨。非離子氨是引起水生生物毒害的主要因子，而氨離子相對基本無毒。

2.4　氟化物。氟化物指以氣態與顆粒態形成存在的無機氟化物。主要來源于含氟產品的生產、磷肥廠、鋼鐵廠、冶鋁廠等工業生產過程。氟化物對眼睛及呼吸器官有強烈刺激，吸入高濃度的氟化物氣體時，可引起肺水腫和支氣管炎。長期吸入低濃度的氟化物氣體會引起慢性中毒和氟骨癥，使骨骼中的鈣質減少，導致骨質硬化和骨質疏松。

2.5　光氣。光氣是窒息性毒劑的一種，學名二氯化碳酰，又稱碳酰氯，是一種毒性很強的氣體。常溫下為無色氣體，有爛干草或爛蘋果氣味，但濃度較高時氣味辛辣。在工

業上主要用于塑料、制革、制藥等。據專家介紹，光氣遇水會分解成為一氧化碳和鹽酸。因為人的肺部濕潤，吸入光氣后相當于遇水分解。一氧化碳能使人窒息，而鹽酸會腐蝕人的肺部。因此，光氣中毒主要是傷害呼吸器官。人吸入光氣后，一般有2～24小時的潛伏期。吸入量越多，則潛伏期越短，病情越嚴重。人吸入濃度較低的光氣時，局部刺激癥狀可不明顯，但經過一段潛伏期后，則可直接損害毛細血管內膜，出現肺水腫。當吸入較高濃度光氣時，中毒者可發生支氣管痙攣，有些中毒者可在肺水腫出現之前即出現窒息癥狀。

3.窒息性毒物中毒。窒息性毒物主要是：一氧化碳、氰化氫、甲烷、乙烷、乙烯、丙烯腈、硝基苯的蒸氣、硫化氫等。

3.1　一氧化碳是無色、無味的氣體。主要來源于含碳燃料、卷煙的不完全燃燒，其次是煉焦、煉鋼、煉鐵等工業生產過程所產生的。人體吸入一氧化碳易與血紅蛋白相結合生成碳氧血紅蛋白，而降低血流載氧能力，導致意識力減弱，中樞神經功能減弱，心臟和肺呼吸功能減弱；受害人感到頭昏、頭痛、惡心、乏力，甚至昏迷死亡。長期接觸一氧化碳可促進動脈粥樣硬化。

3.2　氰化氫。氰化物包括無機氰化物、有機氰化物和絡合狀氰化物。水體中氰化物主要來源于冶金、化工、電鍍、焦化、石油煉制、石油化工、染料、藥品生產以及化纖等工業廢水。氰化物具有劇毒。氰化氫對人的致死量平均為50微克；氰化鈉約100微克；氰化鉀約120微克。氰化物經口、呼吸道或皮膚進入人體，極易被人體吸收。急性中毒癥狀表現為呼吸困難、痙攣、呼吸衰竭，導致死亡。

4.農藥。農藥包括殺蟲劑、殺菌劑、殺螨劑、除草劑等，農藥的使用對保證農作物的增產起著重要作用，但如生產、運輸、使用和貯存過程中未采取有效的預防措施，可引起中毒。

人們進食殘留有農藥的食物后是否會出現中毒癥狀及出現癥狀的輕重程度要依農藥的種類及進入體內農藥的量來定。并不是所有農藥污染的食品都引起中毒，如果污染較輕，人吃入的量較小時可不出現明顯的癥狀，但往往有頭痛、頭昏、無力、惡心、精神差等一般性表現，當農藥污染較重，進入體內的農藥量較多時可出現明顯的不適，如乏力、嘔吐、腹瀉、肌顫、心慌等表現。嚴重者可出現全身抽搐、昏迷、心力衰竭等表現，可引起死亡。中毒的表現也依賴于毒物的種類，殘留農藥引起中毒的主要品種有：甲胺磷、對硫磷(1605)、甲基對硫磷、甲拌磷、氧化樂果、呋喃丹等。

5.有毒有機化合物。有機化合物大多數屬有毒有害物質，例如應用廣泛的有機化合物中的苯、二甲苯、二硫化碳、汽油、甲醇、丙酮、甲醛、酚等，苯的氨基和硝基化合物，如苯胺、硝基苯等。

5.1　苯能引起貧血，苯、巰基乙酸等能引起粒細胞減少癥；苯的氨基和硝基化合物(如苯胺、硝基苯)可引起高鐵血紅蛋白血癥，患者突出的表現為皮膚、粘膜青紫；氧化砷可破壞紅細胞，引起溶血；苯、三硝基甲苯、砷化合物、四氯化碳等可抑制造血機能，引起血液中紅細胞、白細胞和血小板減少，發生再生障礙性貧血；苯可致白血癥已得到公認，其發病率為14／10萬。苯中毒需要治療的時間很長，往往花費大筆醫療費還難以治愈。

5.2　甲醛是一種無色易溶的刺激性氣體，在居家的天花板，墻壁貼面使用的塑料，隔熱材料及塑料家具和油漆涂料中一般都含甲醛，甲醛為細胞原漿毒，可經呼吸道，消化道及皮膚吸收，對皮膚有強烈的刺激作用，可引起組織蛋白的凝固壞死，長期接觸低劑量甲醛還可引起呼吸道疾病，引起新生兒體質降低，染色體異常，甚至引起鼻咽癌。

5.3　揮發酚。水體中的酚類化合物主要來源于含酚廢水，如焦化廠、煤氣廠、煤氣發生站、石油煉廠、木材千餾、合成樹脂、合成纖維、染料、醫藥、香料、農藥、玻璃纖維、油漆、消毒劑、化學試劑等工業廢水。酚類屬有毒污染物，但其毒性較低。酚類化合物對魚類有毒害作用，魚肉中帶有煤油味就是受酚污染的結果。

1968年，日本米糠油事件，先是幾十萬只雞吃了有毒飼料后死亡。人們沒深究毒的來源，繼而在北九州一帶有13000多人受害。這些雞和人都是吃了含有多氯聯苯的米糠油而遭難的。病人開始眼皮發腫，手掌出汗，全身起紅疙瘩，接著肝功能下降，全身肌肉疼痛，咳嗽不止。

1984年12月3日，美國聯合碳化公司在印度博帕爾市的農藥廠因管理混亂，運作不當，致使地下儲罐內劇毒的甲基異氰酸脂因壓力升高而爆炸外泄。45噸毒氣形成一股濃密的煙霧，以每小時5000米的速度襲擊了博帕爾市區。死亡近兩萬人，受害20多萬人，5萬人失明，孕婦流產或產下死嬰，受害面積40平方公里，數千頭牲畜被毒死。

植物纖維化學范文第2篇

關鍵詞：蔗渣纖維；緩沖包裝材料；發泡方法

作者簡介：鄒君，女，工程師，本科學歷，高分子材料專業，現任職廣西化學>！

1　前言

隨著工業的高速發展，對包裝材料的需求量越來越大，尤其是具有緩沖性能的包裝材料泡沫聚苯乙烯(EPS)。家用電器、電子儀器、玻璃器皿等產品的包裝一直采用EPS，然而由于塑料發泡材料的廢棄物在自然界中長期不能生物降解，給環境造成嚴重的“白色污染”，已經被許多國家禁止使用，我國也將逐步禁止使用。目前EPS的替代產品是紙漿模塑防震內襯制品，是以廢舊報紙、紙箱紙等植物纖維為主要原料，經水力機械碎漿、模具真空吸附成型，再經干燥而成。此類產品的抗震耐沖擊性能主要是通過制品的幾何結構來保證，由于受到模具結構及加工的影響，制品受到很大的制約，只能制作小型家電產品的包裝襯墊，而制作大型家電產品的包裝襯墊及填充仍然采用EPS發泡制品，同時由于紙漿模塑成本比EPS泡沫制品的成本要高，因而也極大地限制了紙漿模塑制品的發展。這幾年，一種新型的包裝材料——植物纖維發泡包裝制品及其成型技術正在研究開發中，該制品以植物纖維通過發泡，添加淀粉粘合劑助劑等材料制作而成。由于主要原料是蔗渣、麥秸、稻草等纖維材料以及工業淀粉，不會對環境和回收造成障礙，能重復使用、循環再生和自然降解。綠色緩沖包裝材料的研制與應用已經成為21世紀的必然趨勢，因此開展利用新型的綠色包裝材料代替泡沫塑料緩沖材料的研究具有非常重要的意義。

當前無論在國內還是國外，對植物纖維緩沖包裝材料的研究基本上還是處在實驗室階段，還沒達到實現工業化大規模連續生產的要求。蔗渣在廣西來源集中，產量大，是取之不盡，用之不竭的再生性資源。因此開展以蔗渣為原料，經粉碎、發泡、成型等多種工藝研制緩沖包裝材料的研究，為蔗渣的合理利用開辟了更廣闊的前景。

2　蔗渣纖維緩沖包裝材料的性能特點

利用蔗渣作緩沖包裝材料是一種新型環保包裝材料，是塑料泡沫包裝材料的極佳替代品。該新型包裝制品材料和其它植物纖維發泡包裝制品一樣具有以下性能特點：（1）植物纖維發泡包裝制品的主要原料是廢紙(蔗渣、麥秸、稻草等)以及工業淀粉，不會對環境和回收造成障礙，有利于生產商的產品出口。（2)）植物纖維發泡包裝制品適用范圍廣泛。隨著植物纖維發泡技術的進步，現在使用EPS泡沫做內襯及填充包裝的產品都可以被替代。（3)）綜合成本低。植物纖維發泡產品與紙漿模塑產品相比，工藝簡單，無須形狀復雜的成型模及熱壓模，生產時間及周期短，能耗和原料成本低。（4）防靜電、防腐蝕性能優于EPS發泡材料，防震隔震性能則優于紙漿模塑產品，與發泡塑料制品的緩沖性能基本相當，而無須象紙模制品通過其復雜的幾何形狀構成的力學結構形成的緩沖性，降低了制品的制作難度。（5）在力值檢測中吸震和抗震均優于紙漿模塑產品，并可按不同被包裝產品的要求加入施強劑、柔性劑、防水劑、防油劑、阻燃劑等多種輔助添加劑，實現多種功能。（6）可制作大型家電產品及電子產品的包裝襯墊及填充，可填補紙漿模塑產品至今還無法制作該類包裝產品空缺[1]。

3蔗渣纖維緩沖包裝材料研制的理論基礎

蔗渣主要化學成份與木材相近，由纖維素、木質素和半纖維素等部分構成，纖維素的實驗式為C6H10O5，其大分子的2，3，6位置上有3個游離羥基-OH，一根微纖絲由300~500個葡萄糖基組成，纖維束含有大量微纖絲，纖維束尾端的活性羥基基團可以通過“帚化”使其更多地顯露出來[2]。不同纖維上活性基團之間次價鍵力(氫鍵力、范德華力)的相互作用，具有使纖維相互聯結架橋的作用。理想的植物纖維泡沫材料的結構應為立體網狀結構，這一結構的強度取決于纖維束自身的強度和纖維束之間的聯結強度。為保證這一結構的實現，應使離散狀態的纖維在一定介質的作用下架成網狀結構，并使纖維間相互聯結，當介質除去后形成人們所期待的植物纖維泡沫材料。蔗渣纖維發泡制品的發泡技術是該項目的關鍵技術，根據現有的技術條件，發泡工藝主要有兩種：使用化學發泡劑和不使用化學發泡劑。目前，歐美及日本等國家所采用的方法主要集中在不添加化學發泡劑的工藝，原料是通過水蒸汽的作用發泡，形成顆粒型發泡紙漿，該制作比采用添加化學發泡劑的工藝方法難度大，但生產和使用對環境無污染。國內也有幾所院校及單位正進行這方面技術的研究和開發，所研究開發的植物纖維發泡制品的工藝方法主要集中在使用添加化學發泡劑，原料通過化學發泡劑的作用發泡，形成顆粒型發泡紙漿。使用發泡劑的工藝比不用發泡劑的工藝較為簡單，但如發泡劑選擇不當，該類植物纖維發泡的方法及制品在生產過程和使用后處理對環境有可能造成一些不利影響，故該技術還有待改進和提高。在綜合了目前國內外研究植物纖維發泡技術的單一性的基礎上，采用機械和化學兩種方法相互結合的二次發泡以促進并控制氣泡的形成，在蔗渣纖維中加入一定量的水形成高濃度的纖維漿料，并在機械攪拌的同時，通入少量氣體形成溶于漿料中的小氣核，隨后加入化學發泡劑、粘合劑和泡沫穩定劑，由于在第一次發泡過程中形成的微小氣泡成為第二次發泡的泡核，促進了氣泡的迅速生成，同時增加了氣泡的細度。當發泡過程穩定、攪拌結束后，纖維在氣泡的頂托力和次價鍵力的作用下，構成了“立體網”[3]。二次發泡能更好地促進并控制氣泡的形成，以提高材料的穩定性。將發泡好的漿料送入專用的金屬模具中，在金屬模具中進行加壓加熱，根據需要生產制作精度和壁厚與金屬模相應的、不同形狀的包裝制品材料。

4　蔗渣纖維緩沖包裝材料的發展前景

蔗渣在廣西的來源非常豐富，年產量達上億噸，除了用來造紙外，還有很多沒有得到充分利用，目前以蔗渣為原料的快餐飯盒已經問世，可代替一次性泡沫塑料快餐盒，但作為家用電器、電子儀器、玻璃器皿等產品的包裝材料一直采用泡沫塑料，尤其以泡沫PS用量最大，這些材料是白色大污染源之一。隨著家用電器市場的快速發展，由包裝材料造成白色污染日趨嚴重，要真正消除白色污染，除禁止一次性泡沫塑料快餐盒外，還必須盡快淘汰泡沫塑料內包裝材料，用可降解的綠色緩沖包裝材料取以代之。開發以蔗渣為原料的綠色包裝材料，對改進機電產品包裝，節約能源，保護環境具有十分深遠意義，對機電產品與國際接軌，進一步擴大機電產品具有重要意義，符合國際包裝發展趨勢。因此蔗渣綠色緩沖包裝材料的使用不僅可以降低成本，保護環境緩解自然資源，而且對增加出口競爭力都具有重大貢獻。

參考文獻

[1]王友能.植物纖維發泡制品的性能和特點[J].中國包裝工業,20__,103(1):24-25.

植物纖維化學范文第3篇

本研究測定龍竹的灰分、水分、綜纖維素含量、1％氫氧化鈉抽出物含量、冷水抽出物含量、熱水抽出物含量、酸不溶木質素含量、酸溶木質素含量、多戊糖含量、乙醚抽出物含量、苯醇抽出物含量等11項指標。各指標均按照造紙原料分析方法國家標準進行測定（GB／T742－2008，GB／T2677．2－2011，GB／T2677．10－1995，GB／T2677．5－93，GB／T2677．4－93，GB／T2677．8－94，GB／T10337－2008，GB／T2677．9－94，GB／T2677．6－94，GB／T2677．7－81）。

2結果與分析

2．1測試結果

對龍竹稈材化學成分測定結果詳見表1。其中，參比纖維原料慈竹、毛白楊、云杉、麥草等化學組分相關數據來源于《植物纖維化學》［7］，甜龍竹化學組分相關數據來源于課題組此前相關報道［8］。

2．2測試結果分析

2．2．1木質素木質素是苯基丙烷單元通過碳碳鍵和醚鍵聚合而成的三維結構天然高分子化合物［9］。在化學法制漿造紙過程中，木質素是需要去除的主要成分，在蒸煮以及漂白過程中，木質素的含量越高，化學藥品的消耗越大，紙漿的得率越低，生產成本越高；若化學制漿過程中木質素殘留量多，則非常容易引起紙張返黃［10］。試驗測得龍竹稈材木質素平均含量為23．87％，梢部、中部、根部的木質素含量相差不大。龍竹的木質素含量低于慈竹、甜龍竹、云杉等常用制漿造紙原料，與毛白楊和麥草木質素含量接近，說明在化學法制漿的蒸煮、漂白等生產工藝中除去龍竹原料中木質素的成本相對較低。2．2．2綜纖維素綜纖維素是造紙植物纖維原料除去抽出物和木質素后所留下的部分。綜纖維素含量是衡量木質纖維原料的重要經濟指標，綜纖維素含量的高低對紙漿的得率有很大影響［11－12］。試驗測得龍竹稈材綜纖維素平均含量為67．64％，其中梢部70．73％、中部67．14％、根部65．05％，在稈材由下到上方向呈遞增分布趨勢。這一結果與本課題組此前對甜龍竹棕纖維素含量及其在稈材不同部位分布規律的測定結果相一致［8］，也與杜凡［13］等報道的龍竹稈材從基部到梢部維管束密度和纖維比量逐步遞增這一結論相吻合。與毛白楊、甜龍竹等原料相比，龍竹的稈材的綜纖維素含量較低。若將龍竹作為化學漿生產原料，則紙漿得率可能略低于表1中的其他幾種參比原料。2．2．3多戊糖多戊糖是半纖維素的一種主要成分，是由五碳糖單元構成的聚糖混合物，半纖維素含量可以用原料中的多戊糖含量來衡量。在制漿造紙過程中，多戊糖會影響打漿性能和成紙的透明性［14］。較高的多戊糖含量，利于纖維水化，利于分絲帚化，纖維結合的機械強度也相應較好［15－16］。龍竹稈材多戊糖的平均含量為15．88％，高于云杉、甜龍竹，低于其他幾種原料，處于中等水平。龍竹稈材中適量多戊糖的存在，對于將其用作紙漿原料是有益處的。2．2．4灰分灰分是竹子纖維經過灼燒后殘留的無機物，是表示竹材無機成分總量的一項指標，其主要元素有Ca、Mg、K、Na、Si、P、Fe、Al、I等［7］。對制漿造紙工藝來說，太高灰分會導致堿液不易處理，污染環境［17－18］。從灰分在竹稈的縱向分布來看，龍竹的梢部、中部、根部灰分含量分別為1．09％、1．16％、2．73％，由稈材自上而下呈現出明顯的遞增分布趨勢。究其原因，可能是竹材生長過程中，竹材根部礦物質和硅化細胞不斷沉積的結果。此外，通過對比可知，龍竹的灰分含量略高于慈竹、甜龍竹，明顯高于毛白楊和云杉，遠低于麥草。因此，若以龍竹為造紙原料，應盡可能將竹材不同部位分開處理。2．2．5抽出物抽出物就是植物纖維原料中的非細胞壁物質，分布在細胞內外液中［7］，不同的溶劑對抽出物有不同的溶解度。2．2．5．1冷水、熱水抽出物冷水抽出物中主要包含親水性低分子物質。熱水抽出物包含了冷水抽出物和一些多糖類物質，也屬于親水性物質。龍竹稈材冷水抽出物含量為11．28％，熱水抽出物含量為11．81％，二者非常接近。該分析結果一方面表明龍竹稈材中單糖、低聚糖、氨基酸、可溶性礦物質等低分子親水性成分含量顯著高于慈竹、甜龍竹、毛白楊、云杉和麥草等原料；另一方面也表明龍竹稈材中淀粉、樹膠等多糖組分含量低。淀粉、樹膠等組分含量低對于竹材原料儲存過程中防蟲、防霉是十分有利的。2．2．5．21％NaOH抽出物1％NaOH抽出物主要成分是熱水抽出物和脂肪酸及降解過后的半纖維和木質素。1％NaOH抽提物含量高說明竹材中小分子量的半纖維素、木質素及蠟等物質的含量高。龍竹1％NaOH抽出物含量為27．24％，高于毛白楊、云杉和甜龍竹，低于麥草和慈竹。說明龍竹稈材中低分子量半纖維素和木質素等化合物含量沒有麥草和慈竹原料高。2．2．5．3乙醚抽出物乙醚抽出物主要是脂類化合物。在堿法蒸煮中，乙醚抽出物過多會產生皂化物；在酸性蒸煮中，乙醚抽出物可能妨礙藥液滲透。在蒸煮工藝中，如果原料中乙醚抽提物太多，可能導致糊網，粘紙輥，成紙強度低［10］。龍竹的乙醚抽出物含量為0．44％，對制漿無較大影響。2．2．5．4苯醇抽出物苯醇抽出物包含乙醚抽出物和弱、中極性物質，又稱“樹脂”。在制漿時，苯醇抽出物會影響化學藥品用量、蒸煮時間以及紙漿顏色。龍竹的苯醇抽出物含量為4．80％，高于毛白楊、甜龍竹和麥草。因此，用龍竹作為原料制備化學漿時，應該適量增加蒸煮化學藥品用量或適當延長蒸煮時間。

3結論

植物纖維化學范文第4篇

歐洲生物塑料協會主席弗朗索瓦?比耶指出：“大力發展生物基纖維，未來紡織化纖工業的相關技術、工藝、設備、人才、經營模式等方面都要隨之發生深刻變化。生物基纖維產業將帶給紡織行業欣欣向榮的前景與潛力無窮的提升空間。”。

依據歐洲生物塑料協會的研究報告，生物基纖維是指原料來源于可再生物質的一類纖維，包括天然動植物纖維、再生纖維及來源于生物質的合成纖維，被視為工業時代下天然纖維的延續。生物基纖維具有綠色、環境友好、原料可再生以及生物降解等優良特性，有助于解決當前全球經濟社會發展所面臨的嚴重的資源和能源短缺以及環境污染等問題。因為生物基纖維采用農、林、海洋廢棄物、副產物加工而成，是來源于可再生生物質的一類纖維，體現了資源的綜合利用與現代纖維加工技術完美融合，其纖維紡織品及其他產品親和人體，環境友好，并有特有的多方面功能，引領全球紡織品及其他產品新一輪的消費趨勢。而各國豐富的生物質原料資源儲量， 也為生物基纖維的開發開了綠燈。其中，再生生物基纖維以針葉樹、木材下腳料、毛竹、麻類、藻類、蝦、蟹等水產品和昆蟲等節肢動物的外殼為原料，原料廣且環保自然。合成生物基纖維采用農林副產物為原材料，經發酵制得生物基原料，制得生物基聚酯類、生物基聚酰胺類等，它們都是極具發展前景的紡織材料。

生物基纖維的發展歷程

自古以來，人類的生活就與纖維密切相關。公元前就已在世界范圍內得到了應用的麻、棉、絲、毛等，實際上均是生物基纖維。所謂生物基纖維（Bio based fiber），是指利用生物體或生物提取物制成的纖維，即來源于利用大氣、水、土地等通過光合作用而產生的可再生生物基的一類纖維。生物基纖維的品種很多，為了研究和使用上的方便，可以從不同角度對它們進行分類。根據原料來源和生產過程，生物基纖維可分為三大類：生物基原生纖維，即用自然界的天然動植物纖維經物理方法處理加工成的纖維；生物基再生纖維，即以天然動植物為原料制備的化學纖維；生物基合成纖維，即來源于生物基的合成纖維。

與生物基原生纖維悠久的歷史相比，生物基再生纖維的歷史還較短。最早問世的生物基再生纖維是硝酸纖維素纖維，1883年由J.W.Swan和Chardonnet分別獲得專利，1891年規模化生產。隨后，各種形式的生物基再生纖維（包括銅氨纖維、粘膠纖維和醋酯纖維）相繼問世。從20世紀初期起，還出現了各種再生蛋白基纖維，其中日本東洋紡公司的酪素蛋白基纖維“Chinon”1968年成為世界化學纖維的十大發明之一。可以說，從19世紀末至20世紀30年代是生物基化學纖維的創新與起步階段。但隨著20世紀40年代至50年代，一些以煤化工和石油工業為基礎的礦物源合成纖維品種的陸續問世，生物基化學纖維的產量雖然仍在增加，但從60年代中期起增加的速率趨于平穩。由于石油化工為合成纖維提供了大量廉價的原料，從而促進了合成纖維的大發展，其產量于1968年首次超過生物基化學纖維。

由于合成纖維以不可再生的石油資源為基礎，其大部分廢棄物不可降解，因此不符合可持續發展的要求。于是，從上世紀60年代開始，歐美發達國家開始重新開始重視對生物基化學纖維的研究。1962年，美國Cyanamid公司用聚乳酸制成了性能優異的可吸收縫合線。1969年，美國Eastmann Kodak取得了纖維素新溶劑甲基嗎啉氧化物（NM-IVIO）的專利。20世紀90年代以來，已經有一批新型生物基化學纖維實現了工業化。其中最有代表性的是萊賽爾（Lyocell）纖維和聚乳酸纖維。此外甲殼素和殼聚糖纖維、膠原纖維、海藻酸纖維等雖然在服裝領域的用量不大，但在醫療領域已經取得重要地位。而曾經在三四十年代曇花一現的大豆蛋白基纖維等再生蛋白基纖維，也因為具有生態纖維的特征而重新受到重視。

本世紀以來，以植物/農作物為原料，運用生物技術制備成纖聚合物的單體，是生物基纖維的主要研究方向之一。而傳統合成纖維的成纖聚合物單體一般采用化學方法合成。近年來，纖維科學研究者十分重視運用生物技術合成成纖聚合物的單體的研究。例如日本富士通與本田公司從蓖麻秸稈中研發出新的生物基纖維聚合體用于汽車內飾用織物。法國羅地亞公司采用蓖麻秸稈原料制成了聚酰胺610纖維。其中最重要的生物基化學纖維聚乳酸，其成纖聚合物的單體L-乳酸則是以玉米、山芋等為原料，采用發酵法生產的。美國杜邦公司已在用玉米淀粉制備聚對苯二甲酸丙二醇酯的單體丙二醇（PDO）的技術上取得了重大突破。美國農業集團卡吉爾（CargiⅡ）公司組建了一家新公司，利用生物柴油生產過程中的副產品甘油來生產丙二醇。杜邦公司還開展了用生物技術合成己二腈，再轉化為尼龍6和尼龍66的單體己內酰胺和己二酸的研究。

政策導向戰略發展

據美國儒士咨詢公司最近報告指出，20世紀形成了石油經濟和技術體系，2l世紀將會出現生物基經濟產業。以生物基工程技術為核心的新型生物基纖維的快速發展，將成為引領化纖工業發展的新潮流。該報告認為，在生物基產業發展初期，社會、環境和戰略價值要大于經濟價值，國家目標、政府的引導和聯盟組織等的支持是取得成功的必要條件，發達國家政府在政策和資金方面的支持強度越來越大。現在世界各國特別是發達國家在恢復經濟的長遠規劃中，均把發展生物產業作為走出困境、爭奪高新技術制高點、重新走向繁榮的國家戰略。另一方面，重新定義生物基纖維材料不僅是服裝、家紡、產業用紡織品的原料，而且是重要的基礎材料和工程材料。他們不斷進行產業結構調整，逐步把纖維產業轉向利潤更高、受資源或環境影響更小的高性能生物基纖維的研發和生產。

另據歐洲生物塑料協會的調查資料顯示，生物基纖維作為有助于解決當前全球經濟社會發展所面臨的嚴重的資源和能源短缺以及環境污染等問題，目前在歐美等發達國家和地區紛紛鼓勵開發與使用生物基纖維。如美國能源部和美國農業部贊助的“2020年植物/農作物可再生性資源技術發展計劃”，提出了2020年從可再生的植物衍生物中獲得10%的基本化學原材料。為支持生物基纖維材料的研發應用，美國能源署（DOE）最近向兩個大型研究項目撥款1130萬美元。據悉，這兩個項目旨在以農業廢棄物或木質生物質為原料，研制出造價低廉、性能優異的再生碳纖維材料。據悉，該種材料一旦成功問世，將會有效降低生產成本。此前，為鼓勵生產企業用生物基TPU代替傳統的聚丙烯腈為原料生產生物基纖維，DOE還向陶氏化學公司、美國橡樹嶺國家實驗室長期提供研究經費援助。

一向以功能性纖維見長的日本化纖制造商正全力聚焦于個人健康、衛生與舒適性的生物基纖維與紡織品方面的發展。2002年6月，日本政府統合了“纖維制品新機能評價協議（JAFET）”。JAFET針對經過生物基技術生產、加工、紡織的化學纖維及成纖聚合物制品的表示用語、評價方法、評定基準等進行了統一，并確立了標志的認證制度，以通過“新機能生物基纖維產品”改善國民生活為最終目的。統合后的新組織具備評定標準部門、試驗檢查部門、標志推進部門、制品認證部門4個主要部門進行工作推進，以滿足生物基市場新需求的高性能、新功能，并且兼顧與環境相協調的新型生物基纖維及其制品日益受到工業企業和消費者的青睞。

在歐洲，意大利政府頒布的《環境保護和減排規劃》規定：到2025年服裝鞋帽產業與紡織業必須全面使用天然纖維與生物基纖維。而德國、比利時、荷蘭等國家也紛紛效仿并制定稅收上的優惠政策鼓勵生物基纖維的應用，大大促進了生物基纖維行業的快速發展，市場前景一片大好。2011年歐洲共同體就生物聚合物及其纖維的潛在市場制定了有針對性的生物紡織（Biotext）研究計劃。組織了德國的ITA、ITCF和Dechema，比利時的Centxbel以及西班牙的Aitex等5家知名的公司與研究所，選擇生物聚合物PLA、PHB和淀粉基聚合物為研究對象，開展單絲、扁絲、復絲（BCF、FDY和POY）以及生物增強復合材料的應用研究，將開展共混聚合物的性能界定，實驗室規模的驗證，探索與確定生物聚合物的改進目標以及確定產品的最適宜使用領域等。Biotext研究計劃的目的是為生物高分子材料在高端紡織品上的使用提供技術支持。

另外，雀巢、可口可樂、達能集團、福特、亨氏食品公司、耐克、P&G和 聯合利華等跨國公司已攜手聯合創立“生物基纖維開發產業聯盟”。聯盟成立的目標是引導負責任地挑選和收割農作物材料，如甘蔗、玉米、蘆葦和柳枝等用于制造生物基纖維，并將呼吁行業、學術界和社會各界的專家共同幫助推進工作的實施。旨在鑒定生物基纖維行業的潛在影響及促進這些影響的可能性措施，使生物基纖維行業新興供應鏈朝著積極向上的方向發展。

生物基纖維開發應用動向

據德國創恒斯泰技術咨詢公司的調研報告，當前在國際利用生物基技術的開發中，最熱門也最有市場應用潛力的生物基纖維材料包括纖維素聚合物、生物基聚酯類（PLA、PHB、PTT、PBT、PET等）、生物基聚酰胺類（PAll、PA6、PA66、PA69、PA610）、生物基聚乙烯類、生物基聚丙烯類、生物基PVC類、生物基TPU類以及淀粉基聚合物等。該報告還闡述了這些生物基纖維在環保、節能、康健、親膚與安全應用領域的無限效益與功能。

例如Regenerated biological basis纖維（RBB-再生生物基），具有優良的人體親和性，可廣泛應用于貼身內衣、家紡、襯衫、襪類、服裝、休閑等領域。在RBB纖維開發的紡織品中，以Chitosan纖維（殼聚糖纖維）為例，目前海斯摩爾純殼聚糖纖維等生物基纖維已突破關鍵技術并具備工業化產能基礎，總體技術水平達到國際領先。Chitosan纖維除了用于醫用紡織品與勞動防護用品外，在紡織服裝領域，Chitosan纖維吸濕排汗、抗靜電、抑菌防霉等功能性，使其特別適合做床上用品、內衣、襪子、毛巾等直接接觸皮膚的產品。

又如Elastic biological basis纖維（EBB-彈性生物基），特殊的花生殼截面使EBB纖維具有優良的吸濕排汗功能，具有抗氯性能，能經受一般彈力牛仔布所不能采用的漂白和洗滌環境。EBB纖維用來生產四面彈力織物，高檔針織面料，高彈牛仔面料，在牛仔服裝、運動服裝、襯衣、休閑裝、女性套裝、褲子等方面得到了廣泛應用。

Poly lactic acid纖維（PLA-聚乳酸），這是一種可生物降解的熱塑性脂肪族聚酯，它來源于可再生資源如玉米淀粉、甘蔗等。它最大的優點還在于它的環保性，兼有天然纖維和合成纖維的特點， 吸濕排汗均勻、快干、阻燃性低、煙塵小、熱散發小、無毒性、熔點低、回彈性好、折射指數低、色彩鮮艷、不滋長細菌和氣味保留指數低等。德國亞琛大學紡織研 究所選擇生物聚酯為原料進行了系統的紡絲成型試驗。在共混紡絲試驗中，使用PLA（80%）和PHB（20%）兩種組分，制得的長絲紗單絲直徑達20?m，其紡織品展現了十分好的使用性能，如優良的滲透性，高吸濕性和良好的水汽穿透性能。

生物基聚酯PTT（聚對苯二甲酸丙二醇酯）作為一種新型生物基聚酯產品，具有其他材料無法比擬的綜合性能：它有尼龍（PA）的柔軟性，且有更好的色澤度；也有腈綸（PAN）的蓬松性，且避免了磨損傾向；還有滌綸（PET）的抗污性，更有很好的手感；加上本身固有的回彈性和抗靜電性，它不僅可以廣泛應用于服裝和其他紡織品，在醫療非織造領域也有較大的市場發展潛力。據了解，目前，杜邦公司是PDO產品的最大生產商，其PDO產品主要用于生產PTT纖維材料。杜邦已經掌握了PTT纖維產業鏈的頂端技術――PTT聚酯切片的生產技術。中國盛虹控股集團與清華大學合作，用粗淀粉或生物柴油的副產品――甘油，分別采用兩步法和一步法來發酵生產PDO和BDO（1.4丁二醇），開發的新工藝已經提高了克雷伯氏菌的生物量和乙二醇的總產量，并通過添加適量的反丁烯二酸，可增加PDO的生產力度。

在動物基成纖聚合物的生物技術制備方面，蜘蛛絲是力學性能十分優異的天然纖維。近年來，美國杜邦公司運用計算機模擬技術，首先建立蜘蛛絲蛋白基各種成分的分子模型，然后運用遺傳學基因合成技術，把遺傳基因植入Escherichia coli細菌和P.pastoris酵母菌，可分泌出高分子量的蜘蛛絲蛋白，從而仿制出長度可達1000個氨基酸的蜘蛛拉索絲。

加拿大Nexia公司則使用生物反應器技術，在蜘蛛體外獲得了蛛絲蛋白。方法是將能復制蜘蛛絲蛋白的合成基因移植到山羊，山羊生產的羊奶中就含有類似于蜘蛛絲蛋白的蛋白質，這種羊奶中含有經基因重組的蛋白質2g/L～15g/L，用這種蛋白質生產的纖維取名生物鋼（Biosteel），其強度比芳綸大3.5倍。該公司正研究如何將羊奶中的蛋白質進行紡絲的問題。他們已和加拿大國防部簽署了用這種纖維生產防彈材料的協議，還和美國軍隊及美國航天局（NASA）達成了有關合作。

為了蜘蛛絲的生產量，一些科研項目已經利用植物來生產蜘蛛絲蛋白。這種方法是將能生產蜘蛛絲蛋白的合成基因移植給植物，如花生、煙草和土豆等作物，使這些植物能大量生產類似于蜘蛛絲蛋白的蛋白質，然后將蛋白質提取出來作為生產仿蜘蛛絲的原料。如德國植物遺傳與栽培研究所將能復制Nephila clavipes蜘蛛拉索絲的蜘蛛絲蛋白的合成基因移植給土豆，所培植出的轉基因土豆含有可觀數量的蜘蛛絲蛋白質，90%以上的蛋白質含有420～3600個堿基對，其基因編碼與蜘蛛絲蛋白相似。由于這種經基因重組的蛋白質有極好的耐熱性，使其提純與精制手續簡單而有效。

通過仿生紡絲技術開發高性能纖維和智能纖維，也是令人矚目的開發應用方向。日本科學家研究了蠶吐蜘蛛絲的機理。東華大學胡學超等進行了以蠶絲為原料，模仿蜘 蛛的吐絲，通過干法絲制備人造蜘蛛絲的研究。日本科學家還研究模仿酶、神經、肌肉等生物體分子纖維的功能，開發功能更高纖維的技術。例如，通過人工酶加工技術開發消臭+殺菌、止癢+消炎+抗過敏纖維；通過模仿神經開發合成高分子或天然高分子人工肌肉，并應用在調節器等功能設備中。將天然高分子與其他材料復合制備新型復合纖維，例如，絲纖朊/纖維素復合纖維、明膠/纖維素復合纖維、殼聚糖/究蘭等天然離子復合纖維等的開發和應用，在日本也是開發的熱點。

在紡絲技術的革新應用方面，以植物纖維素為原料的粘膠纖維采用濕法紡絲工藝，不但生產流程長、能源消耗大，而且污染環境。如果采用新型溶劑如NMMO得到的Lyocell纖維，該纖維具有較高的干強、濕強和濕模量，優良的尺寸穩定性，被譽為“21世紀的綠色纖維”。日本東麗公司和京都大學共同研究開發的纖維素纖維“熔融紡絲法”，在維持纖維素特性的條件下能夠自由控制分子間氫的結合強度。由于是通過熔融絲進行纖維化，可得到異形截面纖維，并可與異種聚合物生成復合纖維，應用復合紡絲技術，可生產出比天然纖維中最細的海島棉纖維（1.3dtex）更細的纖維，最細可達0.1dtex。 該公司還通過在纖維素中加入第三成分，緩解氫鍵結合強度并賦予其熱塑性，紡絲后，再除去第三成分，從而維持纖維素所具有的吸濕性、放濕性、顯色性及柔軟的手感。他們還成功生產出由天然高分子組成的纖維素類纖維絲，利用該技術不僅能夠輕松地得到異形剖面等任意剖面形狀的纖維絲，而且還能簡單地生產出與異種聚合物復合而成的混紡纖維絲等材料。因此，將纖維素改性后所得到的纖維素衍生物在一定條件下進行熔融紡絲，可最大程度地降低環境負荷，提高紡絲效率，省去溶劑使用和回收利用的步驟，縮短流程。因此，再生纖維素熔融紡絲法是最具長遠競爭力的技術創新加工方法。

生物基纖維市場發展趨勢

隨著全球經濟快速發展，能源危機與環境污染越來越受到人們的關注。如何保持經濟的可持續發展是目前需要迫切解決的問題，而生物技術的持續發展以及生物基纖維材料在常規和高性能產品的日益拓展，將會不斷進入更多新的應用領域。

據歐洲生物塑料協會的調研報告顯示，2013年全球生物基塑料產能約160萬噸，而今后生物塑料將在此基礎上逐年攀升，尤其是未來4年，全球生物塑料產能將實現劇增，生物基塑料2018年的年產量將達到670萬噸，是2013年產量的4倍左右。該調研報告指出，目前生物基聚合物占世界塑料市場的份額不足2%，但生物技術吸引了全球眾多企業的濃厚興趣，它們爭相投入了巨大的人力和財力，并取得了長足的進步。目前在數十種已商業化使用的PA材料中，取之于可再生資源的生物基纖維系列產品，包括PA6、PA66、PA69、PA11、PA610、PA1010及其制品的研究與開發均已相繼展開。從美國Rennovia公司基于全球葡萄糖類原料的供給現狀以及通過化學催化技術制備生物基己二胺及己二酸技術的商業化現實判斷，2022年全球生物基PA66纖維產量將突破100萬噸大關。

另據世界著名IHS咨詢公司的最新研究報告稱，日益增加的消費者壓力和日趨嚴格的法規，將刺激北美、歐洲和亞洲市場對再生纖維素纖維的需求，而再生纖維素纖維資源十分豐富。據統計，目前世界上每年木材的循環量達到1.5 億噸，可用于再生纖維素加工的材料達到1500萬噸以上；竹材循環量達到4000萬噸，可用于再生纖維素纖維加工的約500萬噸；棉纖維產量達到2400 萬噸左右，可用于再生纖維素加工的棉短絨等100萬噸左右；麻類纖維材料產量達到300萬噸以上，難以直接紡織利用的麻類以及麻稈等都可用作再生纖維資源。

又據美國儒士咨詢公司的最新預測報告指出，生物基纖維材料研究的發展與社會、經濟和資源、環境的發展緊密相關，所以新的生長點和交叉點不斷涌現，并不斷向其他相關學科延伸和滲透，這既促進了生物基纖維的發展又豐富了新材料科學的內涵。其發展趨勢有：

一是研發對象不斷發展。從傳統的木材擴展到竹藤、秸稈、草本植物和藻類植物；從天然纖維材料擴展到蛋白基材料以及生物礦物材料；從可再生材料的利用擴展到可 再生能源的利用；從宏觀材料的簡單初級利用到微觀化學成分的提純、分離的再加工利用：從低價值利用到高附加值的利用。所以近年來生物基產業在主要原料定位上的發展趨勢是：由以玉米淀粉、大豆油脂等農產品為主要原料來源向著非食物性木基纖維素等植物殘體（Residues）和農林廢棄有機物基為主要原料來源的方向發展，以減少對農田的壓力和降低原料成本。

二是研發范圍不斷擴大。未來生物基纖維材料研究與相關學科不斷交叉、滲透，新的學科增長點不斷出現，從傳統的生物學科及其相關的物理、化學學科滲透到材料學科、能源學科、復合材料學等領域。

三是更加注重材料的環保性能。自然界生物在長期進化過程中，利用最簡單的成分、最普通的條件獲得了最穩定的材料結構，人們可以從這種分級結構中得到啟發，通 過生物擬態或者仿生設計制備出性能優越的復合材料，充分發揮生物基材料可再生、可降解利用的優勢，特別是節約、降耗、降能是未來材料發展的必然趨勢。

四是更加重視材料基本性基的設計要求。未來的生物基材料研究不但注重其基本性基的改進，還注重賦予其新的功能，注重復合化、高性能化、功能化。

五是構筑生物基經濟產業。未來將會出現生物基經濟產業，生物基產業必將有非常廣闊的發展前景。必須指出的是，在生物基產業發展初期，社會、環境和戰略價值要 大于經濟價值，國家目標、政府的引導和支持是取得成功的必要條件，適時制定符合生物基纖維發展的戰略，保證生物基產業的發展從量增長到基的提高。

最近歐洲生物塑料協會指出，亞洲作為生物塑料主要生產中心的地位更受重視，因為當前規劃的項目大多將在泰國、印度和中國實施。盡管從中國或全世界看，天然生 物材料的開發利用都處于剛起步階段，生物基纖維在整個材料結構中所占的比重還很小，但是，生物基材料產業的發展潛力不可估量。中國擁有全球最大的化纖產量和纖維消費市場，目前中國的化纖總產量已占世界55%，是美國和日本等發達國家的5～10倍。因此，從國民經濟發展與產業安全、可持續發展的角度考慮，中國化學纖維的品種結構調整迫在眉睫。

植物纖維化學范文第5篇

論述了近年來竹纖維鑒別方法的研究現狀,分析了各種鑒別方法的特點,并對竹纖維鑒別方法的發展進行了展望。

關鍵詞:竹纖維;竹漿纖維;竹原纖維;鑒別方法;研究進展

Abstract: The recent studies on the methods of determining bamboo fiber are reviewed in this article.The characteristics and developments of different determination methods are analyzed.

Key words:Bamboo Fiber;Natural Bamboo Fiber;Bamboo Pulp Fiber;Determination Methods;Research Progress

竹纖維是我國自行研發并產業化的新型纖維素纖維,按加工方法不同,有竹原纖維和竹漿纖維兩類。竹原纖維采用物理方法進行加工,不添加任何化學試劑,為100%的天然纖維[1]。竹漿纖維采用化學方法加工,經水解(堿法)及多段漂白制成漿粕,再由化纖廠進行紡絲制成竹漿纖維[2-3],是類似粘膠纖維的一個化學紡絲過程。

竹纖維作為一種來源豐富、可再生、可降解的資源性纖維,開發利用前景廣闊,受到了越來越多人的關注。人們對竹纖維的基本化學組成、組織形態、理化性能進行了大量的基礎研究[4-8],并通過不同方法對竹纖維及其產品進行了開發[9-11]。竹原纖維為純天然纖維,纖維性能優異,產品具有特殊的風格,并且具有優異的抗菌性能,夏季干爽舒適性好。竹漿纖維則由于紡絲過程而在性能上受到很大損傷,強力低、結晶度低、大分子排列較稀疏,回潮率高,屬于與普通粘膠纖維相似的再生纖維素纖維[12]。竹漿纖維雖然改善了竹原纖維的強度不勻率,伸長率、纖維韌性和耐磨性等都有所增加,但其一些天然特性也遭到破壞,纖維的除臭、抗菌、防紫外線功能出現一定程度的下降,濕強力也下降較多[13]。

由于竹原纖維與麻類纖維、竹漿纖維與粘膠纖維的形態結構和理化性質相近[14-15],給鑒別工作帶來很大困難。國內外有關竹纖維鑒別方面的標準,只有SN/T 1901―2007《七種紡織纖維的系列鑒別方法》中提及竹漿纖維及另外6種纖維的定性鑒別方法。但是沒有說明如何鑒別與其結構、性能相近的粘膠纖維、竹原纖維、麻類纖維及其混紡產品。

1竹漿與竹原纖維的鑒別方法

竹原纖維和竹漿纖維雖然都以竹作為基礎原料,但制作工藝完全不同,性能差異很大。周建萍[4]通過對竹原纖維和竹漿纖維的對比認為,竹漿纖維的性能更為優越,表現為強伸度變異系數小、伸長率大,纖維韌性、耐磨性、可紡性較好。其對兩種竹纖維化學和熱學性能研究結果見表1。

王越平等[12]、孫居娟等[16]研究發現,從結構上看,竹原纖維屬典型的纖維素I型結晶,結晶度高,大分子排列規整;截面形態呈腰子形,有中腔,壁上有裂紋。而竹漿纖維屬典型的纖維素II型結晶,結晶度低,截面形態與普通粘膠纖維沒有差別,呈多邊形不規則狀,邊緣呈鋸齒形,縱向表面有許多凹槽,使得竹漿纖維具有較好的吸濕、放濕性,同時增強了纖維之間的抱合力,有利于紡紗加工。從性能上看,竹原纖維的結晶度、熱穩定性和抗菌性能均好于竹漿纖維;竹原纖維屬高強低伸型纖維,而竹漿纖維屬低強高伸的柔弱型纖維;竹漿纖維的回潮率與粘膠一致為13%,而竹原纖維的回潮率為6%~7%。

周秋寶等[17]報道,竹原纖維與竹漿纖維能溶解于不同濃度的硫酸、鹽酸和硝酸中,溶解速率表現各異,竹漿纖維的耐堿性比竹原纖維要好,都可溶解于氯化鈣與甲酸混合液、次氯酸鈉溶液和銅氨溶液中,而兩者均不溶于其他所試24個有機溶劑。竹原纖維的抗紫外能力明顯高于竹漿纖維,而兩者著色樣的抗紫外性能比原樣有較大提高。楊慶斌等[18]研究了熱處理對竹原纖維和竹漿纖維力學性能的影響。結果表明,竹原纖維具有較高初始模量,濕態時纖維力學性能較之干態有明顯下降。竹漿纖維除斷裂伸長外,其各項拉伸斷裂力學性能指標均遠遠低于竹原纖維。

以上研究表明,竹原纖維和竹漿纖維在結構和性能上有一定的差異,如外觀形態、晶體結構、結晶度、力學性能、熱穩定性、著色性能等方面。但是由于操作復雜或當粘膠和麻類等結構、性能相近的纖維存在時,快速、準確地鑒別這兩種纖維存在較大的困難,至今沒有相應的標準。

2竹漿纖維鑒別方法研究進展

陳寶喜等[19]通過試驗,確定了在硫酸溶液濃度(60±0.5)%、溶解溫度(25±2)℃、溶解時間(20±2)min等條件下可準確、便捷地確定竹漿纖維/棉纖維混紡產品纖維含量。劉蘭芳等[20]提出,37%鹽酸在溫度25℃、時間為10min條件下和甲酸-氯化鋅溶液在溫度50℃、時間90min條件下,可利用溶解法測定棉纖維與竹漿纖維的雙組分紡織品混紡比。

馬順彬等[21]研究表明,竹漿纖維和粘膠纖維的燃燒特征相同,只是在殘渣的顏色上有所區別,竹漿纖維的殘渣顏色是深灰色,粘膠纖維殘渣顏色是灰白色。二者縱向均有溝槽,橫向截面的邊緣有不規則的鋸齒形,只是竹漿纖維無皮芯結構,而粘膠纖維有皮芯結構。二者溶解性能相同、紅外光譜吸收圖譜相似,無法用于鑒別。隋淑英等[3]利用X射線衍射法測得竹漿纖維結晶度為31.6% ,粘膠纖維的結晶度為30% ,二者的結晶度基本相同。閻賀靜等[22]通過掃描電鏡分析發現竹漿纖維橫截面布滿了孔洞,說明它具有優良的吸濕透氣性。粘膠纖維形態結構與竹漿纖維相似,但橫截面沒有孔洞。對纖維的熱失重分析表明,竹漿纖維耐熱分解性能比粘膠纖維差。張濤等[23]通過研究提出粘膠纖維―OH較竹漿纖維活潑性大,竹漿纖維在3450cm-1~3250cm-1處的―OH吸收比粘膠纖維明顯弱,這是鑒別這兩種纖維的有效手段之一。李志紅等[24]提出通過顯微鏡觀察縱向形態特征,可快速區別于Lyocell、棉以及甲殼素纖維;用37%鹽酸,常溫下觀察溶解情況,Modal迅速溶解,普通粘膠纖維溶解但比Modal稍慢,竹漿纖維只有部分溶解。用密度梯度管測定密度,竹纖維密度明顯低于普通粘膠、Lyocell、Modal和棉。楊元[25]通過研究指出可通過著色法和燃燒法或通過比較拉伸性能來區分竹漿纖維和粘膠纖維。楊建平等[26]利用濃度55%―90%的硫酸溶液來定性鑒別竹漿纖維和Modal纖維,并通過對溶液粘度的定量分析鑒定粘膠和竹漿纖維的混合體中竹漿纖維的混合比。

竹漿纖維和棉纖維的定性定量分析方法取得了一定的進展,但是竹漿纖維和粘膠纖維目前正在進行的密度法研究、溶解度法研究、顯微鏡觀察法等研究,因操作復雜或區分效果不明顯,在應用中都有很大的局限性,始終沒有被推廣。

3竹原纖維鑒別方法進展

竹原纖維與麻類纖維的結構及性能相似,其顯微形態與麻類纖維有許多相似之處,不易區分。石紅等[14]研究指出,常規方法中纖維投影法、密度法、溶解法等方法不適合定性鑒別竹原纖維和亞麻纖維。根據亞麻和竹原纖維分子結構中―CH、―CH2、―CH3個數(聚合度)的差異,發現紅外光譜圖在2900cm-1和2850cm-1處存在較為明顯的差異,利用此光譜圖可以定性鑒別亞麻和竹原纖維。田慧敏等[27]指出竹原纖維的表面有明顯的溝槽和節紋,次生層呈三層同心層結構,次生外層的微纖與纖維軸近乎平行排列,內部有大量的空洞。通過紅外光譜計算的結晶度指數表明竹原纖維的結晶度僅次于苧麻纖維,高于亞麻纖維和棉纖維。竹原纖維具有更強的分子間的氫鍵,纖維素的晶型以Iβ為主,其Iβ的含量低于棉纖維,但是高于亞麻纖維。何建新等[28]測得了毛竹與苧麻、亞麻原料的化學組成和單纖維尺寸,見表2。通過X射線衍射表明竹原纖維的結晶度和晶粒的取向度與苧麻相近,高于亞麻和棉纖維,竹原纖維的晶粒尺寸大于其他三種纖維。

高路等[29]對幾種纖維做出了初步鑒別并得出以下結論:纖維長度在3mm左右,截面呈卵圓形且中腔較大、無麻節的可確定為黃麻纖維;單纖維長度大多在80mm~120mm,截面較粗、腰圓形、中腔壓扁、壁上有裂紋、縱向有麻節的為苧麻纖維;截面呈多邊形且中腔較小、縱向有麻節的為亞麻纖維;單纖維粗細差異較大,長度在25mm左右,截面形狀腰圓形、中腔壓扁、縱向表面較粗糙、有橫節豎紋的為大麻纖維;纖維極短,在3mm左右,截面近似圓形且中腔較小、縱向粗糙、似樹皮狀、無竹節的為竹原纖維。但是其又同時指出單纖維的分離效果對纖維尺寸測量結果的準確性起著至關重要的作用,同時也直接影響到纖維縱橫向形態的觀察。蔡玉蘭等[30]通過13C NMR分析結果計算竹原纖維和苧麻、亞麻、棉纖維樣品的晶型含量,與棉纖維和亞麻纖維相比,竹原纖維具有較大的晶粒尺寸,和苧麻纖維接近,見表3。X射線衍射和核磁共振兩種分析結果均顯示,竹原纖維的結晶度與苧麻纖維相近,大于棉纖維和亞麻纖維。

表3由13C NMR圖譜計算的纖維的結晶度和晶型含量[30]

竹原纖維與麻類纖維的鑒別方法,目前正在進行的顯微鏡觀察法、核磁共振法、紅外光譜法研究,由于其制樣難度及準確性等問題,無法實際應用,因此沒有形成相應的鑒別方法標準。

綜上所述,國內外對于竹纖維的鑒別方法雖然進行了大量的研究,但是由于操作復雜或因區分效果不明顯,在應用中都有很大的局限性,始終沒有被推廣。因此,竹纖維快速、簡便、有效的鑒別方法是今后的研究方向。

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