導(dǎo)語：如何才能寫好一篇纖維素，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1、纖維素（cellulose）是由葡萄糖組成的大分子多糖。不溶于水及一般有機(jī)溶劑。是植物細(xì)胞壁的主要成分。纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，占植物界碳含量的50%以上。棉花的纖維素含量接近100%，為天然的最純纖維素來源。一般木材中，纖維素占40～50%，還有10～30%的半纖維素和20～30%的木質(zhì)素。

2、纖維素是地球上最古老、最豐富的天然高分子，是取之不盡用之不竭的，人類最寶貴的天然可再生資源。纖維素化學(xué)與工業(yè)始于一百六十多年前，是高分子化學(xué)誕生及發(fā)展時期的主要研究對象，纖維素及其衍生物的研究成果為高分子物理及化學(xué)學(xué)科的創(chuàng)立、發(fā)展和豐富作出了重大貢獻(xiàn)。

3、生理作用，人體內(nèi)沒有β-糖苷酶，不能對纖維素進(jìn)行分解與利用，但纖維素卻具有吸附大量水分，增加糞便量，促進(jìn)腸蠕動，加快糞便的排泄，使致癌物質(zhì)在腸道內(nèi)的停留時間縮短，對腸道的不良刺激減少的作用，從而可以預(yù)防腸癌發(fā)生。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇2

纖維素復(fù)合材料有很多種，按照組成成分區(qū)分，可分為纖維素/合成高分子復(fù)合材料、纖維素/導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料等；按照功能區(qū)分，可分為力學(xué)材料、光學(xué)材料、電學(xué)材料。現(xiàn)簡要介紹有特點的功能性纖維素復(fù)合材料。

1.1具有光電活性的纖維素復(fù)合材料通過相關(guān)學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，如果將氫氧化鈉/尿素水溶液作為溶劑制備纖維素或染料復(fù)合膜，那么，這種材料會顯示出較強(qiáng)的發(fā)光性能或熒光性能。其中，復(fù)合膜還有較強(qiáng)的透明性，透光率能夠達(dá)到90%.試驗發(fā)現(xiàn)，復(fù)合膜的力學(xué)性能很高，拉伸強(qiáng)度能夠達(dá)到138MPa。如果將天然纖維素浸泡在發(fā)光溶劑中進(jìn)行離心干燥，經(jīng)過一段時間后，能夠得到光致發(fā)光紙。這種材料不僅展現(xiàn)了發(fā)光劑的吸附能力，還提供了復(fù)合紙的發(fā)光性能。因此，這些纖維素發(fā)光材料可以用于發(fā)光二極管和包裝等領(lǐng)域。

1.2纖維素/碳納米管復(fù)合材料從纖維素先進(jìn)功能材料的研究、分析中發(fā)現(xiàn)，碳納米管具有非常優(yōu)秀的力學(xué)性能和電性能，受到人們的高度重視，并被廣泛應(yīng)用于電子器件中。隨著科技的不斷發(fā)展，這種材料在生物傳感和復(fù)合材料中占有重要位置。

2化學(xué)法制備纖維素功能材料

因為天然纖維素很難溶解，所以，不適用于工業(yè)生產(chǎn)中。它作為一種天然高分子，在性能上也有一定的不足，例如，這種纖維素耐化學(xué)腐蝕性很差、強(qiáng)度較低、穩(wěn)定性不高。所以，相關(guān)人員可以通過化學(xué)方法改善天然纖維素的缺陷，強(qiáng)化其溶解性和強(qiáng)度，并賦予它新的性能，不斷拓展纖維素的應(yīng)用領(lǐng)域。因為纖維素分子鏈上有很多羥基，所以，可以利用這種方法制備出各種各樣的纖維素衍生物。近幾年，纖維素衍生物材料被廣泛應(yīng)用于日用化工、涂料和食品等領(lǐng)域。其中，纖維素的制備方法主要有均相法和非均相法。因為纖維素很難溶解，所以，在工業(yè)生產(chǎn)中，都是利用非均相法制備纖維素衍生物。但是，在這個過程中，纖維素衍生物存在結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一和不可控的缺點，同時，還會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物，所以，纖維素衍生物的種類較少。相關(guān)人員嘗試?yán)美w維素在不同溶液中的反應(yīng)生產(chǎn)纖維素衍生物。

2.1纖維素酯纖維素酯是纖維素與強(qiáng)酸或羧酸衍生物，通過酯化反應(yīng)得到的一種纖維素衍生物。這種衍生物的種類較多，并有較高的附加值，能夠在生物、材料、食品中廣泛應(yīng)用。利用這種方式，相關(guān)人員可以合成一些具有新功能性的纖維素酯。相關(guān)人員通過酯化反應(yīng)將卟啉分子連接在纖維素上，得到了光電轉(zhuǎn)換材料，卟啉分子還給予了纖維素材料全新的抗菌性能。所以，通過酯化反應(yīng)，能夠在乙基纖維素上連接三苯基胺，然后得到溶致變色的纖維素衍生物，并顯現(xiàn)出藍(lán)-綠熒光。這種衍生物在溶液中的量子效率為65%，所以，它還被應(yīng)用在光電器件領(lǐng)域。

2.2纖維素醚從傳統(tǒng)意義上講，纖維素醚類的種類很多，并有很多性能。這種物質(zhì)被廣泛應(yīng)用于石油開采中，還有食品、紡織和日用化學(xué)品等方面，所以，相關(guān)人員可以引進(jìn)新的基因功能，以得到新型的功能性纖維素醚。一些學(xué)者合成了纖維素咔唑醚，它能夠用于存儲信息，并在OLED的空穴中傳輸材料；還有一些學(xué)者利用醚化反應(yīng)，在纖維素上連接聯(lián)苯液晶分子，從而得到對紫外光吸收能力較強(qiáng)的纖維素材料。近年來，相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)了一些新型、高效的纖維素溶劑，為纖維素的再生產(chǎn)提供了新介質(zhì)。在纖維素溶液中進(jìn)行衍生化反應(yīng)，能夠得到結(jié)構(gòu)統(tǒng)一、可調(diào)控的功能性纖維素衍生物，例如纖維素酯、纖維素醚等。這些分子或衍生物的反應(yīng)快速、高效、容易分離，為相關(guān)行業(yè)的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。

3結(jié)束語

篇3

關(guān)鍵詞：細(xì)菌纖維素纖維；成形工藝；性質(zhì)研究

細(xì)菌纖維素(Bacterial cellulose,簡稱BC)是由部分細(xì)菌產(chǎn)生的一類高分子化合物，為了與植物來源的纖維素相區(qū)別，將其稱之為“微生物纖維素”或“細(xì)菌纖維素”。細(xì)菌纖維素和植物纖維素在化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)上沒有明顯區(qū)別，都是由很多β－D－吡喃葡萄糖通過β－1，4糖苷鍵連接而形成的一種大分子直鏈聚合物，但與植物纖維素相比，細(xì)菌纖維素在純度、吸水性、物理和機(jī)械性能等方面具有眾多優(yōu)良性能，人們十分重視它在各個領(lǐng)域的應(yīng)用研究，尤其是在食品、新型傷口包扎材料、人造皮膚、聲音振動膜、高強(qiáng)度紙等領(lǐng)域已進(jìn)入實用化階段，在其他領(lǐng)域也顯示出十分廣泛的商業(yè)化應(yīng)用潛力。

目前，我國細(xì)菌纖維素產(chǎn)量低、成本高，人們對細(xì)菌纖維素的開發(fā)潛能認(rèn)識還不夠，細(xì)菌纖維素在紡織上的應(yīng)用還遠(yuǎn)沒有得到挖掘，開發(fā)細(xì)菌纖維素纖維及利用細(xì)菌纖維素纖維進(jìn)一步開發(fā)高附加值的下游產(chǎn)品具有重要意義，前景十分廣闊。本文對細(xì)菌纖維素纖維的成形工藝及性能進(jìn)行了研究。本工藝以水為凝固劑，在較低溫度下制備了力學(xué)性能優(yōu)良的細(xì)菌纖維素纖維。

1　試驗部分

1.1　試驗藥品、材料及儀器

1.1.1　試驗藥品

氯化鋰(分析純，天津市廣成化學(xué)試劑有限公司)：二甲基乙酰胺(DMAc，分析純，天津市博迪化工有限公司)：乙二胺(分析純，山東萊陽經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)精細(xì)化工廠)：甲醇(分析純，山東萊陽經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)精細(xì)化工廠)。

1.1.2　試驗材料

細(xì)菌纖維素(食品級，海南億德食品有限公司)。

1.1.3　試驗儀器

小型濕法紡絲機(jī)(自制)：JBSO－D型電動攪拌機(jī)(上海標(biāo)本模型廠)：DF－101F型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(鄭州長城科工貿(mào)有限公司)：DZF型真空干燥箱(北京市永光明儀器廠)：LTY－06型單纖維強(qiáng)力機(jī)(萊州市電子儀器有限公司)：NICOLET5700型紅外光譜儀(美國熱電公司)：DMAX-250型x－射線衍射儀(日本理學(xué)株式會社)：IB－3型離子鍍金儀(日本EIKO公司)：JSM－6390LV型掃描電子顯微鏡(日本JEOL公司)：TG-209型熱重分析儀(德國NETZSCH公司)。

1.2　細(xì)菌纖維素纖維的制備

將用乙二胺活化后的細(xì)菌纖維素溶解在Licl/DMAc中，真空脫泡后，采用濕法紡絲工藝(見圖1)，以水為凝固浴來制備細(xì)菌纖維素纖維。

首先將溶解好的細(xì)菌纖維素紡絲原液投放于溶解釜(1)內(nèi)，在壓力的作用下，原液通過過濾器(2)，將原料含有的凝膠粒等物去除后進(jìn)入貯漿桶(3)。紡絲時，原液在壓力作用下經(jīng)過計量泵(4)、燭形過濾器(5)后從噴絲板(6)噴出，進(jìn)入凝固浴(7)，再經(jīng)過水淋洗(9)和烘箱脫水(11)、卷繞(12)，干燥后便得到細(xì)菌纖維素纖維。試驗中采用二段牽伸工藝，對細(xì)菌纖維素纖維進(jìn)行分段拉伸。其中第一段牽伸發(fā)生在噴絲口至受絲輥之間，牽伸倍數(shù)為5.21：第二段牽伸發(fā)生在受絲輥與拉伸輥之間，牽伸倍數(shù)為1.08。相關(guān)工藝參數(shù)如下：

計量泵流量：50 r/min，0.6 mL/r；

噴絲板：孔徑φ為0.075 mm，孔數(shù)為100孔：截面積為0.4415 mm2：

受絲輥：直徑為353 mm，速度為35.45m/min；

拉伸輥：直徑為353 mm，速度為38.18 m/min。

1.3　成形工藝條件的確定

本試驗以纖維斷裂強(qiáng)度為指標(biāo)，利用LTY-06型電子單纖維強(qiáng)力儀，測試?yán)w維單絲的斷裂強(qiáng)度。分別考察紡絲液濃度、凝固浴溫度和凝固時間對纖維斷裂強(qiáng)度的影響，以確定最佳的工藝條件。

1.4　細(xì)菌纖維素纖維的表征

1.4.1　纖維的微觀形貌

采用JSM－6390LV型掃描電子顯微鏡對纖維素纖維進(jìn)行表面形態(tài)觀察。分別取一束細(xì)菌纖維素纖維用哈式切片器切片，然后噴金，觀察拍攝纖維的縱向和橫向斷面照片。

1.4.2　纖維的紅外光譜分析

取細(xì)菌纖維素纖維與KBr混勻磨細(xì)，壓成薄片，采用Nicolet5700型紅外光譜儀進(jìn)行測試。儀器參數(shù)：儀器分辨率為4 cm-1：掃描速度為0.2 cm/s：掃描次數(shù)為16次：波數(shù)掃描范圍為500cm-1～4000 cm-1。

1.4.3　纖維的XRD分析

采用x－射線衍射儀，將細(xì)菌纖維素纖維平整固定在框架上，Cu靶，管壓40kV，管流300 mA，進(jìn)行2θ=0～60°大范圍掃描。

1.4.4　細(xì)菌纖維素纖維的熱性能分析

采用熱重分析儀測試細(xì)菌纖維素纖維的熱性能。儀器參數(shù)為氮氣保護(hù)：流速為20mL/min：升溫速率為10℃/min。

2　結(jié)果與討論

2.1　成形工藝條件的確定

2.1.1　溶液濃度對纖維強(qiáng)度的影響

影響纖維成形的因素很多，幾乎每一個工序的變動都會給成形帶來影響。纖維素溶液的組成，在很大程度上決定了纖維素的特性。本試驗研究了35℃下，浸沒長度為2.5 m，紡絲速度和凝固、牽伸條件一致時，溶液濃度對纖維機(jī)械性能的影響，如圖2所示。

由圖2可以看出，當(dāng)其他條件不變時，細(xì)菌纖維素含量越高，結(jié)構(gòu)黏度也較高，纖維素凝膠結(jié)構(gòu)較緊密，有利于成品纖維強(qiáng)度的提高。因此，濃度為3％的紡絲液單纖維強(qiáng)度平均為2.47 CN/dtex，較濃度為2.5％的單纖維強(qiáng)力(2.05 cN/dtex)提高20％。

2.1.2　凝固浴溫度對纖維強(qiáng)度的影響

圖3為不同濃度的紡絲液，在水凝固浴下，溫度對纖維斷裂強(qiáng)度的影響。

從圖中可以看出，纖維的斷裂強(qiáng)度隨凝固浴溫度的升高先升后降。這是因為凝固浴溫度上升，分子運動劇烈，溶劑DMAc/LiCl與凝固浴H2O的雙擴(kuò)散過程加快，成形速度亦快，為后面纖維的牽伸取向提供了較好的成形條件。因此，試驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)凝固浴溫度從室溫提高到35℃時，纖維的斷裂強(qiáng)度明顯提高。但是當(dāng)溫度繼續(xù)上升后，凝固浴凝固能力太強(qiáng)，致使細(xì)流表面過快地形成皮層，使雙擴(kuò)散減慢，從而阻礙了皮層的進(jìn)一步增厚，皮層較薄，纖維得不到充分的凝固，因此得到的纖維強(qiáng)度開始下降。試驗中還發(fā)現(xiàn)：距離噴絲頭0.5 mm處是成形的重要區(qū)域，單纖維的疵點或斷頭大都在此發(fā)生，粘膠液流在此處凝固層的厚度，是可紡性的重要因素之一，凝固層厚度越大，單 纖維越不容易斷裂，可紡性也越好。因此，在此處的凝固浴溫度應(yīng)比其他區(qū)域的溫度偏高1℃為宜。

總之，提高凝固浴溫度，可加快各種化學(xué)反應(yīng)速度、雙擴(kuò)散速度和凝固速度。同時注意保證浴溫的均勻性，以保持纖維的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的穩(wěn)定。

2.1.3　凝固時間對纖維強(qiáng)度的影響

在噴絲板孔徑不變，紡絲原液流量不變，卷絲輥速度不變的情況下，凝固時間取決于纖維在凝固浴槽內(nèi)所經(jīng)過的距離。本試驗采用了兩種規(guī)格的凝固浴槽，纖維在凝固浴中的浸沒長度分別為1 m(浸沒時間為2.1s)和2.5 m(浸沒時間為5.2s)，在室溫下對纖維的成形過程進(jìn)行了比較，結(jié)果見表1。

由表1中數(shù)據(jù)可知：絲條的浸沒長度越長，纖維的成形就越均勻，并且當(dāng)其他條件相同時，纖維的強(qiáng)度和柔軟性也越高。經(jīng)測算，當(dāng)噴絲速度為6.8 m/min，卷繞輥速度為35.45 m/min時，細(xì)菌纖維素纖維細(xì)流在凝固浴中的浸沒時間分別為2.1 s和5.2 s。因此，凝固時間的延長使溶劑與凝固浴交換充分，成形過程趨于緩慢，有利于均勻結(jié)構(gòu)的形成，對纖維的物理機(jī)械性能是有益處的。但是浸浴長度過長，在規(guī)模化生產(chǎn)中將使機(jī)件過大，操作不便：而且隨著浸浴長度的加長，絲束在凝固浴內(nèi)所受到的阻力也加大，絲束受到了附加的拉伸，纖維的強(qiáng)度有所提高，但是伸長略有下降。

2.2　細(xì)菌纖維素纖維的表征

2.2.1　細(xì)菌纖維素纖維的微觀形貌

從圖中可以看出，纖維結(jié)構(gòu)致密，表面光澤度較好，截面接近圓形，纖維粗細(xì)均勻且縱向表面較光滑，這說明纖維成形比較充分，無較厚的皮層存在，接近全芯層結(jié)構(gòu)纖維。細(xì)菌纖維素纖維的這種微觀形貌說明凝固條件較緩和，纖維成形比較充分，形成的纖維比較均勻，物理機(jī)械性能良好。

橫截面形狀是纖維的重要結(jié)構(gòu)特征之一，凝固條件對它有很明顯的影響。纖維的截面形狀一般取決于雙擴(kuò)散中物質(zhì)的凈流量及剛成形絲條皮層的硬度。當(dāng)溶劑自溶液細(xì)流擴(kuò)散至凝固浴的量小于凝固浴各組分?jǐn)U散進(jìn)入溶液細(xì)流的量時，絲條被溶脹，橫截面一般是圓形：反之，如擴(kuò)散至凝固浴的量大于凝固浴進(jìn)入粘膠細(xì)流的量，這時橫截面形狀主要決定于皮層的硬度。若皮層較嫩，容易產(chǎn)生形變，則所得纖維的橫截面基本上屬于圓形：若皮層較硬，則形成非圓形橫截面。

2.2.2　細(xì)菌纖維素纖維的紅外光譜

圖5為細(xì)菌纖維素纖維的紅外譜圖。

從圖中可以看出，纖維在3415 cm-1處是O－H的伸縮振動吸收峰，說明分子中含有大量－OH：2895 cm-1處的吸收峰則是由C－H伸縮振動產(chǎn)生的，1650 cm-1處的吸收峰是由纖維素4’端的半縮醛基引起的，1063 cm-1處的吸收峰，是由C－O鍵的伸縮振動引起的，是纖維素分子的特征峰。由此可以說明，BC在溶解紡絲過程中并沒有發(fā)生衍生化，制備的纖維成分仍是纖維素。

2.2.3　細(xì)菌纖維素纖維的XRD

圖6為細(xì)菌纖維素纖維的XRD曲線圖譜。

從圖中可以看出，BC纖維表現(xiàn)出典型的纖維素ll型特征峰，衍射角2θ=11.89°、19.97°和21.63°分別對應(yīng)結(jié)晶的(101)、(10i)和(002)平面。纖維素(10i)平面主要由葡萄糖環(huán)的疏水作用堆砌而成，且(10i)面的分子間氫鍵主要位于纖維素的C6位，纖維在成形過程中的拉伸作用對結(jié)晶具有一定的促進(jìn)作用，所以在(10i)面的結(jié)晶峰仍比較明顯，經(jīng)分峰軟件計算，初生纖維的結(jié)晶度達(dá)到41％。

據(jù)文獻(xiàn)介紹：Lyocell纖維的結(jié)晶度約為53％，普通粘膠纖維的結(jié)晶度為30％，變化型高濕模量纖維的結(jié)晶度為44％，富強(qiáng)纖維的結(jié)晶度為48％161。細(xì)菌纖維素纖維的結(jié)晶度與高濕模量纖維接近，說明纖維在成形過程中大分子排列有序，取向度較好。

2.2.4　細(xì)菌纖維素纖維的熱性能

圖7為細(xì)菌纖維素纖維的TG-DTG曲線。

由圖7可以看出，細(xì)菌纖維素纖維的熱分解分三步進(jìn)行。其中第一步發(fā)生在20℃～150℃之間，我們認(rèn)為第一步分解應(yīng)為纖維內(nèi)失去內(nèi)部結(jié)合水的過程。細(xì)菌纖維素纖維的第二步熱分解發(fā)生在200℃～380℃之間，這是纖維的分解造成的，在此過程中纖維發(fā)生了各種復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的分解產(chǎn)物，放出大量的熱。第三步發(fā)生在400℃以后，這是纖維分解產(chǎn)物的燃燒階段，揮發(fā)物質(zhì)進(jìn)一步減少，為放熱階段，纖維素樣品質(zhì)量下降緩慢，進(jìn)入平穩(wěn)期，到升溫終點880℃附近，纖維素失重率分別達(dá)到91.83％，殘渣剩余率分別為8.17％。

3　結(jié)論

1)細(xì)菌纖維素纖維的濕法紡絲工藝條件如下：細(xì)菌纖維素濃度為3％，凝固浴為水，溫度為35℃。浸沒長度2.5 m，浸沒時間5.2 s。

2)提高凝固浴溫度，延長凝固時間(增加浸沒長度)可加快成形過程中的雙擴(kuò)散速度和凝固速度，使成形過程更加均勻，有利于提高纖維的強(qiáng)度。

篇4

本文主要介紹了再生纖維素纖維和棉纖維常用的3種定量分析方法，即手工分離法、纖維投影分析法、化學(xué)分析法，并詳細(xì)分析了3種方法的特點和應(yīng)用局限。

關(guān)鍵詞：紡織品定量分析；再生纖維素纖維/棉；纖維投影法；手工分離法；化學(xué)溶解法

新型再生纖維素纖維屬于綠色無污染的新型纖維，有著良好的物理化學(xué)等性能，特別引人注目的是Model、Tencel、麗賽等新一代再生纖維素纖維，這類纖維既保持了一般纖維素纖維吸濕、透氣、柔軟、舒適的特點，又克服了天然纖維素纖維和傳統(tǒng)再生纖維素纖維生產(chǎn)和使用中的諸多缺點，同時具有一些新性能，因此越來越受到消費者的青睞。市場上再生纖維素纖維與棉的混紡產(chǎn)品居多，由于再生纖維素纖維和棉纖維的相似化學(xué)成分，加上新的染整助劑的加入，使得對其定量分析存在困難和不準(zhǔn)確性，因此相關(guān)的鑒別方法日益受到重視，目前常用的有手工分離法、顯微鏡投影法以及化學(xué)分析法[1]。

1 手工分離法

手工分離法應(yīng)用于多組分混紡紗中纖維的鑒別，通過紗線退捻等手段，將肉眼可見到的多組分紗線剝離出來[2]，進(jìn)而對混紡紗中的不同組分進(jìn)行定量分析。

取完整組織結(jié)構(gòu)的試樣1g左右，共兩份。用手或借助鑷子等工具將試樣中的纖維完整分離開，分別放在稱量盒中。完全分離的試樣參照平衡法或烘干法進(jìn)行定重：平衡法參照GB 6529―1998《紡織品的調(diào)濕和試驗用標(biāo)準(zhǔn)大氣》將試樣調(diào)濕到吸濕平衡后再稱量定重；烘干法即將試樣放入（105±3）℃的烘箱中進(jìn)行干燥直至質(zhì)量恒定，放入干燥器中冷卻后稱重。

試驗結(jié)果帶入公式（1）和（2）或（3）和（4）中，計算得到不同組分纖維的百分含量。

平衡法：

（1）

（2）

式中：Pi'――第i組分纖維平衡含量百分率，%；

mi'――第i組分纖維平衡質(zhì)量，g；

n――多組分纖維的組分?jǐn)?shù)。

烘干法：

（3）

（4）

式中：Pi ――第i組分在公定回潮率下的質(zhì)量百分率，%；

Pn――第n組分在公定回潮率下的質(zhì)量百分率，%；

mi ――第i組分干燥質(zhì)量，g；

ai――第i組分的公定回潮率，%。

2 纖維投影分析法

纖維投影法即將試樣放在纖維鏡下，通過計數(shù)一定面積內(nèi)纖維根數(shù)，得到具有不同外觀特點的纖維所占的比例。此方法同F(xiàn)Z/T 30003―2000《麻棉混紡產(chǎn)品定量分析方法》[3-4]。

將制好的棉/再生纖維混紡紗的纖維縱向載玻片放在顯微投影儀的載物臺上，根據(jù)棉與再生纖維的縱向結(jié)構(gòu)和表面特征邊觀察識別纖維，并分別以計數(shù)器計算棉和再生纖維素纖維的個數(shù)。當(dāng)載玻片上一個橫列數(shù)完后，將計數(shù)器下移1mm～2mm，從下一行的反向計數(shù)，以此類推數(shù)完試樣上所有的纖維根數(shù)。若纖維根數(shù)不足1000，則需要重新制樣再次計數(shù)。

計數(shù)結(jié)果帶入下述公式（5）和（6）換算得到不同纖維的質(zhì)量百分比例：

（5）

（6）

式中：X1――再生纖維素纖維的質(zhì)量含量百分比例，%；

n1――再生纖維素纖維的計數(shù)根數(shù)，根；

d1――再生纖維素纖維的直徑，μm；

r1――再生纖維素纖維的密度，g/cm3；

X2――棉纖維含量的質(zhì)量百分比例，%；

d2――棉纖維的直徑，μm；

r2――棉纖維的密度，g/cm3。

3 化學(xué)分析法

目前我國棉/再生纖維素纖維混紡織物定量分析的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)主要有 GB/T 2910.5―2009《紡織品 定量化學(xué)分析 第5部分：粘膠纖維、銅氨纖維或莫代爾纖維與棉的混合物（鋅酸鈉法）》和GB/T 2910.6―2009《紡織品 定量化學(xué)分析 第6部分：粘膠纖維、某些銅氨纖維、莫代爾纖維或萊賽爾纖維與棉的混合物（甲酸/氯化鋅法）》。其中鋅酸鈉法的試劑配制比甲酸/氯化鋅法復(fù)雜，甲酸/氯化鋅法適用范圍較廣。檢測方法還包括AATCC20A：2007《紡織品纖維定量分析》和JISL1031.2-2005 《纖維制品的混用率試驗方法》等。

由于再生纖維素纖維都是由纖維素組成的，與天然棉纖維的化學(xué)性質(zhì)具有一定共性，在溶解再生纖維素纖維的同時棉也會受到一定損傷，或者棉的絲光處理破壞了棉纖維結(jié)構(gòu)，溶解時棉發(fā)生了部分降解。因此實際檢測工作中經(jīng)常出現(xiàn)溶解殘留物呈糊狀，甚至?xí)氯釄澹y以操作，也給日常檢測工作帶來很大困難。同時現(xiàn)代先進(jìn)工藝的運用，例如一些染色的處理和助劑的添加，使再生纖維素纖維的溶解性能下降，原來的可溶纖維沒有得到充分溶解，所以常造成測試結(jié)果不準(zhǔn)確。因此對棉/纖維素纖維混紡織物的鑒別需要進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。

3.1 試樣的預(yù)處理

GB/T 2910.6―2009《紡織品定量化學(xué)分析第6部分：粘膠或銅氨纖維或莫代爾纖維或萊賽爾纖維與棉纖維混合物（甲酸/氯化鋅法）》中明確規(guī)定：當(dāng)混合物中的粘膠纖維、銅氨纖維、萊賽爾纖維或莫代爾纖維中存在活性染料，致使這些纖維不能完全溶解時，不適用本標(biāo)準(zhǔn)。所以在棉與再生纖維素纖維混紡深色面料的定量分析中，織物上染料的含量會對檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度造成影響。所以針對這種情況劉艷[5]通過正交試驗法得出用次氯酸鈉加保險粉混合液褪色法，彌補(bǔ)了單獨使用次氯酸鈉法和單獨使用保險粉法褪色的不足，對染料的剝離率較高。找到了再生纖維素纖維與棉混紡產(chǎn)品的定量分析中脫色方法的最佳試驗條件。

3.2 化學(xué)溶解試劑的選擇

化學(xué)分析法中最常用的是溶解法，實驗室一般以采用甲酸氯化鋅法[6]的居多，但該方法也存在一些弊端，甲酸和氯化鋅的濃度對試驗結(jié)果影響顯著，主要的原因是由于甲酸的揮發(fā)性導(dǎo)致甲酸的濃度與標(biāo)簽上的不一致，導(dǎo)致試驗結(jié)果產(chǎn)生偏差，這就需要在配制時先對甲酸的濃度進(jìn)行標(biāo)定，以確保配制出的溶液不會出現(xiàn)濃度偏差。另外一個原因是由于氯化鋅的吸水性較強(qiáng)，氯化鋅極易受潮，使用的氯化鋅若受潮便會導(dǎo)致配制的溶液濃度出現(xiàn)偏差。另外，甲酸氯化鋅溶液對人體有一定的傷害，而且定量分析時耗時2.5小時，時間比較長，使用時一定要做好防護(hù)措施[7]。該方法中規(guī)定，對于溶解溫度的高低由再生纖維素纖維是否是高濕模量纖維來確定，但是在纖維的定性過程中，很難直接確定再生纖維素纖維是否高濕模量纖維，所以溶解溫度高低的確定還是要在定量的過程中進(jìn)行再次確定。而且在檢測過程中也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，樣品中并不是只含有一種再生纖維素纖維，而是粘纖、莫代爾纖維、萊賽爾纖維等多種纖維素纖維同時存在，在這種情況下，溶解溫度的確定更應(yīng)該在溶解的過程中去再次確定。另外，在樣品是織物的時候，需要把織物拆成紗線以后剪成小段（盡可能地短），以便纖維與溶劑的接觸面積盡可能增大，使再生纖維素纖維充分溶解。

3.3 不同化學(xué)分析方法的比較

對于棉/再生纖維素纖維的定量分析，不同的標(biāo)準(zhǔn)采用的方法不同：

在AATCC20A：2007《紡織品纖維定量分析》中，使用59.5%的硫酸作為溶劑，實踐中發(fā)現(xiàn)，該方法在溶解棉與莫代爾纖維混紡產(chǎn)品的過程中，殘留物中莫代爾纖維溶解干凈。但是在溶解棉與萊賽爾混紡產(chǎn)品的過程中殘留物中含有未溶解的萊賽爾纖維，試驗過程中容易出現(xiàn)纖維粘結(jié)等情況。說明該方法對棉與莫代爾纖維混紡產(chǎn)品比較適用，對棉與萊賽爾纖維混紡產(chǎn)品的定量還有待進(jìn)一步進(jìn)行大量的試驗去確定合適的步驟與方法。

在JISL1031.2-2005 《纖維制品的混用率試驗方法》中，使用37%的鹽酸作為溶劑，在25℃的水浴中持續(xù)振蕩25分鐘，把再生纖維素溶解。實踐中發(fā)現(xiàn)，通過該方法檢測溶解的殘留物中，通過顯微鏡觀察再生纖維素纖維溶解干凈，結(jié)果比較準(zhǔn)確，該方法對棉與再生纖維素混紡產(chǎn)品的定量比較適用，而且方法較為簡便。此方法與甲酸氯化鋅相比，溶解時間的控制需要控制準(zhǔn)確，若時間短，纖維溶解不完全；若時間超過，棉纖維又會容易損失。所以，在該方法中37%的鹽酸的濃度、溶解時間和溫度對結(jié)果的影響比較明顯。因此在試驗中必須規(guī)范每一步操作。

除了上述幾種定量分析方法之外，還有其他的分析方法，李燕華、唐莉純等人[8]研究的NMMO法，以無水乙醇改性的NMMO水合物為溶劑，建立了一種溶解法，在含水率為15%的NMMO水溶液中，加入無水乙醇以改善溶液的結(jié)晶性能，以此為溶劑，測定棉與再生纖維素纖維混紡產(chǎn)品的含量。這種方法適用于除天絲外的所有已知再生纖維素纖維與棉的混紡產(chǎn)品。該方法中的核心要素N-甲基嗎啉-N-氧化物（NMMO）是一種新型環(huán)保溶劑，符合保護(hù)環(huán)境的要求。此外，F(xiàn)Z/T 01101―2009《紡織品纖維含量的測定 物理法》也是一種檢測中常用方法。物理法對一些常規(guī)的纖維檢測時結(jié)果比較準(zhǔn)確，如果同一種纖維由于生產(chǎn)工藝的不同，導(dǎo)致外觀形態(tài)，包括纖維的橫截面與縱截面不盡相同時會出現(xiàn)結(jié)果不準(zhǔn)，且物理法人工效率較低，操作過程復(fù)雜。

4 結(jié)語

混紡纖維中對于不同組分纖維的鑒別常見的有手工分離法、顯微鏡投影法和化學(xué)分析法。3種方法各有其特點：手工分離法方法簡單，但一般用于包纏紗、交織織物、機(jī)織物等易于拆紗且可以明確分別出不同組分纖維的情況；顯微鏡投影法實施和計算都較為復(fù)雜，且精度不高，一般用于其他方法不能鑒別的情況（棉/麻織物常用）；化學(xué)分析法應(yīng)用范圍廣，可以鑒別大部分混紡織物中的纖維含量，但實施周期較長（一般1～2天），且長期接觸化學(xué)試劑也會對人體健康產(chǎn)生威脅。

對于再生纖維素纖維/棉混紡織物中成分的定量分析目前以化學(xué)分析法為主，但是由于再生纖維素纖維和棉成分的共性給其定量鑒別帶來了困難。目前改善方法主要集中于試樣的預(yù)處理，溶劑的選擇；但是也有文獻(xiàn)提出，同時利用多種鑒別方法將更科學(xué)，效率更高：如手工分離和化學(xué)溶解法綜合鑒別，先通過手工鑒別將易于分離的纖維分離出，再利用化學(xué)試劑溶解不易肉眼分別的組分。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 陶麗珍. 棉/再生纖維素纖維混紡產(chǎn)品定量分析方法比較[J]. 上海紡織科技，2012，（4）：8-9，24.

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[7] 黃健. 棉與再生纖維素纖維混紡產(chǎn)品定量分析的探討[J]. 中國纖檢，2010，（22）：52-54.

篇5

關(guān)鍵詞：環(huán)境友好；熔法紡再生纖維素纖維；粘膠纖維；銅氨纖維

中圖分類號：TQ341 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract： Cellulose is an important renewable resource for chemical fiber industry. For regenerated cellulose fiber producers， it is an unavoidable responsibility to improve the sustainability of products and reduce the environment impact of the process. Based on eco-friendly concept， this article introduced some advanced technologies and products of regenerated cellulose fiber， including melt spinning cellulose-based fiber， nanofibrillated fibers and high value-added spunbond nonwovens with cuprammonium fiber， etc. Furthermore， the author also gave some suggestions on the sustainable development of domestic regenerated cellulose fiber industry， especially the viscose fiber industry.

Key words： eco-friendly； melt spinning regenerated cellulose fiber； viscose fiber； cuprammonium rayon

近年來，新型溶劑的開發(fā)以及生物技術(shù)等的發(fā)展與應(yīng)用，為替代傳統(tǒng)粘膠纖維的高污染工藝提供了可能。與此同時，纖維素熔法紡絲工藝、Lyocell紡熔非織造布技術(shù)、原纖化制納米級再生纖維素纖維等新技術(shù)和新成果也表明，再生纖維素纖維工業(yè)的發(fā)展與環(huán)境友好同行。

1 再生纖維素纖維生產(chǎn)的環(huán)境評述

1.1 粘膠纖維生產(chǎn)的環(huán)境因素分析

纖維素系可再生資源，可通過化學(xué)改性轉(zhuǎn)化成多種高附加值的纖維產(chǎn)品。再生纖維素纖維生產(chǎn)可能帶來的環(huán)境沖擊，對纖維素資源的合理利用和企業(yè)的持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。以下就每生產(chǎn)一噸產(chǎn)品，涉及到的環(huán)境因素進(jìn)行分析。（注：該部分所有數(shù)據(jù)均基于以針葉木溶解漿為原料的粘膠纖維。）

（1）大氣環(huán)境

每生產(chǎn)一噸再生纖維素纖維對大氣的沖擊主要包括：氧化氮（NOx）排放量2.32 kg，顆粒物0.63 kg，二硫化碳0.95 kg，總硫降低（TRC）0.08 kg，揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）1.85 kg。

（2）碳足跡（GHG）

每生產(chǎn)一噸再生纖維素纖維的GHG排放為535 kg CO2 e，其中直接GHG排放245 kg CO2 e，占總GHG的46%；購買電力34 kg CO2 e，占6%；運輸?shù)?6 kg CO2 e，占10%；添加劑200 kg CO2 e，占38%。

（3）能源

100%電能靠自給，為清潔能源；生物質(zhì)（木材殘留物）占90%，燃油占10%。

（4）殘留物管理

總殘留物對環(huán)境的沖擊為350 kg/t，其中已燃燒能源占80%，重復(fù)使用占6%，焚燒掩埋危險廢物占14%。

（5）生產(chǎn)用水

水資源的利用對水環(huán)境的沖擊包括：總懸浮物（TSS）1.44 kg/t，BOD 0.77 kg/t，總氮0.23 kg/t，總磷0.07 kg/t，可吸附有機(jī)鹵化物0.11 kg/t，廢水排放58.1 m3/t。

1.2 國內(nèi)粘膠纖維生產(chǎn)的環(huán)境狀況

國內(nèi)再生纖維素纖維生產(chǎn)中，醋酯纖維主要用于煙用絲束，紡織用再生纖維素纖維基本采用粘膠纖維工藝，其中蘭精（南京）纖維有限公司的短纖維生產(chǎn)在“三廢”治理與管理水平上居領(lǐng)先水平，國內(nèi)其他粘膠纖維企業(yè)尚無法與之相比。雖然如此，但依據(jù)2011年奧地利Lenzing（蘭精）集團(tuán)纖維素纖維生命循環(huán)的研究報告，蘭精（南京）纖維有限公司的粘膠短纖維生產(chǎn)對環(huán)境的沖擊還要遠(yuǎn)高于蘭精集團(tuán)奧地利工廠的指標(biāo)。其中臭氧層損耗高達(dá)10倍，光化學(xué)氧化高3.6倍，環(huán)境毒性高2.4倍，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表 1 所示。這說明，即便是在國內(nèi)達(dá)標(biāo)的粘膠企業(yè)其環(huán)境狀況也與國際水平有較大差距，這應(yīng)該引起國內(nèi)粘膠纖維行業(yè)的重視。

2 再生纖維素纖維生產(chǎn)的環(huán)保新技術(shù)

2.1 熱塑性再生纖維素纖維熔法紡絲新技術(shù)

對纖維素分子鏈上的氫氧基進(jìn)行化學(xué)改性處理，可以取得提升纖維素?zé)崴苄缘拿黠@效果。例如采用開環(huán)聚合方法，于纖維素主上鏈鑲嵌環(huán)狀酯基，可以制得熱塑性纖維素衍生物，纖維素酯基可以是CH3―CO―或CH3CH2―CO―基團(tuán)。亦可采用大型取代基與纖維素氫氧基進(jìn)行酰化反應(yīng)，進(jìn)而制得熱塑性纖維素，纖維素醚可以使用CH3―O―或CH3CH2―O―基團(tuán)。

日本東麗公司開發(fā)了商品名為Foresse的熔融紡再生纖維素纖維，改性后的纖維素酯經(jīng)過混合工序，送入擠壓裝置與水溶性塑化劑捏合，形成熱塑性纖維素復(fù)合物料。熱塑性纖維素的成形采用熔法紡絲工藝，卷繞速度為2 000 m/ min。卷裝的長絲紗需經(jīng)過皂洗處理以去除塑化劑，亦可以織物的形式進(jìn)行皂洗。東麗熔融法再生纖維素纖維的工藝流程為：標(biāo)：模量30 ～ 50 cN/dtex，遮光指數(shù)1.84，靜電勢 2 ～ 3 kV，標(biāo)準(zhǔn)吸濕率4.0%。

熔法成形可以有效地生產(chǎn)多類異形截面的纖維，亦便于更換品種，具有十分好的生產(chǎn)靈活性。目前已成功制得的熱塑性再生纖維素纖維主要包括三葉形異形長絲、中空纖維和海島型雙組分纖維。其中中空纖維的表現(xiàn)比重0.80，孔隙率40%，非常適用于加工超輕織物，如單絲直徑0.08 dtex（直徑 3 μm）的細(xì)旦絲，可以織制手感超柔軟的紡織品。改性的異形截面熔融紡再生纖維素纖維具有吸濕快干的特點。

德國紡織與化纖研究所（ITCF）與Rhodia公司合作，制得具有優(yōu)良膨潤性和滲透性的三甲基甲硅烷纖維素（TMSC），而后采用熔法紡絲工藝，后經(jīng)水解處理制得100%再生纖維素纖維。在這一工藝中，熔融紡溫度低于250 ℃，紡絲卷繞速度為1 000 m/min。表 2 為該纖維的品質(zhì)指標(biāo)。

2.2 纖維素紡熔非織造新技術(shù)

20世紀(jì)60年代，英國Courtaulds（考陶爾茲）公司、德國Enka（恩卡）公司開始進(jìn)行以纖維素為初始原料的紡絲成網(wǎng)非織造技術(shù)研究。進(jìn)入21世紀(jì)以來，眾多的纖維生產(chǎn)商嘗試改進(jìn)纖維素非織造產(chǎn)品的性價比，纖維素紡熔技術(shù)與產(chǎn)品的開發(fā)日趨活躍。立足于Lyocell 技術(shù)，蘭精集團(tuán)、美國Weyerhaeuser制漿造紙公司、歐洲Fraunhofer應(yīng)用聚合物研究所和德國非織造機(jī)械制造商Reifenhauser（萊芬豪舍）公司、Biax等在纖維素直接成網(wǎng)技術(shù)上均進(jìn)行了研究和探索。

2.2.1 纖維素紡粘非織造新技術(shù)

德國Fraunhofer研究所、美國制漿造紙企業(yè)公司和萊芬豪舍合作進(jìn)行纖維素紡絲成網(wǎng)非織造布產(chǎn)品的開發(fā)，試驗以針葉木溶解漿為原料。以低聚合度原料漿粕制得低粘度Lyocell紡絲液，纖維素組分濃度7.5%。紡絲成網(wǎng)使用的紡絲板孔徑為0.4 mm，每孔擠出量為0.2 g/（m2？min），纖網(wǎng)單絲纖度 1 dtex。以纖網(wǎng)克重22 g/m2計，纖維素紡粘產(chǎn)品的品質(zhì)指標(biāo)為：濕態(tài)強(qiáng)力110 N/m（MD）、95 N/m（CD），伸長率19% ～ 36%；干態(tài)強(qiáng)力700 N/m（MD）、500 N/m（CD），伸長率10% ～ 20%。試驗在幅寬為600 mm的Reicofil試驗設(shè)備上完成。

德國SME公司開發(fā)的全新纖維素紡粘非織造工藝采用NMMO/水溶液系統(tǒng)，紡絲成網(wǎng)裝置具有結(jié)構(gòu)簡潔實用的特點，對初始漿粕的品質(zhì)適應(yīng)性好，并可最大限度將纖維素轉(zhuǎn)化為纖維素網(wǎng)材，網(wǎng)的單絲直徑分布在 1 ～ 15 μm范圍內(nèi)。產(chǎn)品適用于醫(yī)用、衛(wèi)生保健和防護(hù)服裝等領(lǐng)域。目前這一裝置和工藝正在商業(yè)化試驗中。

臺灣地區(qū)聚龍（Alon）公司采用NMMO溶劑系統(tǒng)，纖維素紡粘非織造產(chǎn)品的克重可控制在10 ～ 300 g/m2之間，纖網(wǎng)強(qiáng)力MD>196 N，CD>118 N，單絲直徑約15 μm，空氣透過率3 500 cm3/（cm2？min）。裝置的加工速度為200 m/ min。

在纖維素紡粘非織造產(chǎn)品的開發(fā)中，Nanoval公司的Nanovlisz纖維素紡粘產(chǎn)品在細(xì)旦化和生產(chǎn)效率方面具有優(yōu)勢。該工藝采用DMMO溶劑系統(tǒng)，紡絲液濃度8%，商業(yè)化設(shè)備幅寬750 mm，噴頭孔密度250 ～ 400孔/m，纖網(wǎng)單絲直徑分布為 1 ～ 15 μm。紡絲組件和噴頭呈三排孔分布，排間距10 mm，生產(chǎn)效率可達(dá)到20 kg/（h？m）。

2.2.2 纖維素熔噴非織造新技術(shù)

隨著消費者環(huán)保訴求的日益強(qiáng)烈，近年來非織造布工業(yè)使用生物可降解原料的趨勢明顯增長。以纖維素為原料的熔噴非織造布的研究也取得了很大進(jìn)展，這主要包括纖維原液的制備工藝、擠壓裝置，微細(xì)再生纖維素纖維成形、后整理技術(shù)等。Biax公司選擇的NMMO溶劑系統(tǒng)，其紡絲液纖維素濃度控制在6% ～ 15%之間。紡絲溫度在70 ～120 ℃之間，溶劑回收率可達(dá)到99.6%。

Biax公司專門設(shè)計的纖維素熔噴成形組件為多排孔分布，噴頭的孔密度為200孔/英寸，具有高產(chǎn)、高效特點。整個紡絲系統(tǒng)在高壓條件下運行，擠出效率要大大高出傳統(tǒng)熔噴系統(tǒng)。Biax的熔噴系統(tǒng)使用的紡絲液在常溫下呈固狀，隨著溫度變化其流動性能發(fā)生變化，所呈現(xiàn)出來的的物理狀態(tài)和普通熱塑性樹脂十分相似。

使用的初始纖維素原料的平均聚合度DP在330 ～ 420之間。熔噴工藝的基本條件為：擠壓機(jī)三區(qū)溫度分別控制在165 ℃/198 ℃/230 ℃，法蘭區(qū)溫度為230 ℃，過濾網(wǎng)調(diào)節(jié)裝置為230 ℃，輸送泵溫度為230 ℃；組件噴頭的使用壓力為650 psi；熱空氣溫度250 ℃，壓力14 psi。纖網(wǎng)單絲直徑可控制在4 ～ 25 μm內(nèi)。表 3 為Lyocell 與PP、PET熔噴非織造產(chǎn)品的性能特征。

實驗室規(guī)模制得的Lyocell纖維素熔噴網(wǎng)，克重為50 g/ m2，在干態(tài)條件下，其縱橫向強(qiáng)力比為75/60，干伸長比達(dá)1∶1。最大吸附率為0.3 g/s，動態(tài)吸附能力7.0 g/g（前/后， Gats），壓力條件下的水吸附性能為6.5 g/g。

目前，Lyocell 纖維素熔噴試驗在提高成本效率、可行的紡絲液配置及成形系統(tǒng)以及溶劑回收技術(shù)等方面的研究正穩(wěn)步向商業(yè)化階段推進(jìn)。

纖維素熔噴材料取材于可再生資源，產(chǎn)品具有生物可降解性能，在高溫條件下也具有較好的耐用性，制品的強(qiáng)度、抗靜電性和染色性優(yōu)越，可用于紙尿褲、衛(wèi)生巾、醫(yī)用繃帶、揩巾和清潔袋等領(lǐng)域。工業(yè)領(lǐng)域的使用主要為空氣過濾介質(zhì)、液體過濾介質(zhì)、電池隔膜等。

2.3 原纖化納米纖維素纖維的開發(fā)技術(shù)

采用原纖化工藝制備納米纖維素纖維技術(shù)目前已實現(xiàn)了商業(yè)化運營，并由美國EFT公司建設(shè)了產(chǎn)能規(guī)模為300 t/a的裝置。

原纖化Lyocell納米纖維，即通過原纖化和連續(xù)的撕裂（Splitting）作用，形成單絲直徑在50 ～ 500 nm之間的原纖化納米纖維素纖維。原纖化納米纖維素纖維網(wǎng)材具有靜電紡或其他熔紡納米纖維產(chǎn)品的基本技術(shù)特征，纖網(wǎng)中單纖的平均直徑在300 nm左右。以Lyocell纖維網(wǎng)的單絲直徑分布為例，直徑

原纖化納米纖維素纖維適用于加工特種紙制品、濕態(tài)或干態(tài)加工的多種工程用材料。據(jù)了解，EFT的原纖化納米纖維材料已得到美國食品藥品管理局（FDA）的使用認(rèn)證。原纖化工藝對原料的適應(yīng)性很強(qiáng)，除正規(guī)原料外，對含固量為20%的濕態(tài)顆粒料、含固量為5%的液態(tài)漿料亦可正常使用。

原纖化法制納米纖維成本較低，同時更能適應(yīng)規(guī)模化生產(chǎn)的需要。表 4 為原纖化Lyocell納米纖維生產(chǎn)工藝與其他工藝生產(chǎn)效率的對比情況。

旭化成公司的纖維技術(shù)研究中心通過原纖化技術(shù)，成功制得了納米再生纖維素纖維非織造布。該產(chǎn)品的單纖直徑在30 ～ 400 nm之間，克重為 3 ～ 20 g/m2。纖網(wǎng)的透明度為70%（浸入苯溶劑中），厚度 7 μm，干態(tài)強(qiáng)力為8.8 ～12.7 N/15 mm。

原纖化Lyocell納米纖維的濕態(tài)紙制品，孔隙尺寸

2.4 生物基再生纖維素纖維生產(chǎn)技術(shù)

歐盟開展的EO-PR6計劃系采用安全、可生物降解的生物酶纖維素為原料，將其直接溶于堿溶液，進(jìn)而紡制新型再生纖維素纖維。該方法摒棄了傳統(tǒng)粘膠纖維生產(chǎn)中使用的溶劑CS2和纖維素磺化工序。目前其生物基再生纖維素纖維（Biocelsol）已進(jìn)入半放大試驗（semi-pilot）階段。

2.4.1 生物酶纖維素制備

首先將初始纖維素原料進(jìn)行機(jī)械粉碎處理，時間為5 h；生物酶在50 ℃下處理 3 ～ 5 h，pH值控制在 5 左右。生物酶制劑采用已商業(yè)化的市場供給產(chǎn)品，生物酶處理得率在97%左右。表 5 為采用生物酶工藝的Biocelsol纖維素與普通粘膠的技術(shù)特征。

2.4.2 生物酶再生纖維素纖維的成形工藝

（1）紡絲液配置

經(jīng)生物酶處理的纖維素的平均聚合度為350，在氫氧化納溶液中的溶解度達(dá)99%。在總堿度7.9%的條件下，紡絲液的纖維素含量為6.0%，氧化鋅為0.84%。紡絲液的阻塞值（Kw）低于200，不溶性顆粒物低于0.5%。物料溶解和混合過程保持在 3 ℃的恒溫條件下，過濾、脫泡于0 ℃條件下完成。

（2）纖維素成形特點

生物酶纖維素采用酸浴為成形浴，其組成為：硫酸含量5% ～ 15%，硫酸納10%，成形溫度15 ℃。紡絲試驗采用濕法立式紡絲工藝，紡絲頭牽伸0.4 ～ 1.1倍，紡絲板孔數(shù)

波蘭生物與化纖研究所采用Biocelsol的生產(chǎn)工藝已順利制得長絲產(chǎn)品。初始原料為芬蘭產(chǎn)溶解漿DP550。紡絲液配置溫度為 3 ℃，落球秒數(shù)從70 s升至90 s，混合時間為 1 ～6 h，過濾時間 4 h，紡絲液過濾值K為100，不溶物低于0.5%。紡絲板孔徑為0.06 mm，紡絲速度為40 m/min。所產(chǎn)單絲的纖度為1.7 dtex，強(qiáng)力為1.6 cN/dtex，伸長率達(dá)11.5%。2.4.3 生物酶再生纖維素纖維技術(shù)的可行性評價

與傳統(tǒng)粘膠纖維比較，生物酶再生纖維素纖維技術(shù)具有較高的平均聚合度，其配置的紡絲液濃度和相對粘度較高。基于溶解漿和纖維素成形的技術(shù)條件，生物酶再生纖維素纖維工藝有取代傳統(tǒng)粘膠纖維的可能性。特別值得一提的是，以Biocelsol為代表的生物酶再生纖維素纖維生產(chǎn)技術(shù)摒棄了使用有毒溶劑CS2的磺化工藝，避免了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。

生物酶再生纖維素纖維的紡絲工藝具有較低的堿/纖維素比，即將粘膠法的堿/纖維素比從7.8∶6.0降至3∶9。纖維品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)一步優(yōu)化，如強(qiáng)度從1.2 cN/dtex提高至1.8 cN/ dtex。根據(jù)歐盟EO-PR6 研究團(tuán)隊的研究，Biocelsol技術(shù)擁有很大的開發(fā)空間。目前其工業(yè)化生產(chǎn)的可行性研究已取得了共識。

2.5 銅氨紡粘法非織造布

日本旭化成公司以棉短絨為初始原料，銅氨溶液為溶劑，采用紡粘法成功制得了100%再生纖維素纖維非織造產(chǎn)品，并實現(xiàn)了4 500 t/a級的工業(yè)化生產(chǎn)，其產(chǎn)品的商品名為Bemliese。

2.5.1 銅氨紡粘法非織造布的技術(shù)特征

銅氨纖維素紡粘法非織造布取材于棉短絨，其纖維制品具有良好的吸濕性。Bemliese不使用黏合劑，具有較高的使用安全性。值得一提的是，由于纖網(wǎng)由連續(xù)長絲構(gòu)成，因此纖維表面不會產(chǎn)生絨毛，為在高端醫(yī)用和衛(wèi)生保健用品上的應(yīng)用提供了可能。

銅氨纖維素紡粘非織造工藝主要包括 3 個操作區(qū)，即溶液配置、擠壓成形和成網(wǎng)，此外還包括水處理和氨與銅的回收。

銅氨纖維成形需要大量的水，平均每噸纖維約耗用600 m3純水。因此，在生產(chǎn)中除實現(xiàn)對銅和氨水的回收外，還必須完成水處理過程，以保證排水達(dá)到環(huán)保指標(biāo)，即銅含量≤0.01 mg/kg，氨含量

（1）銅氨纖維素紡絲液的配置

原料短絨的甲纖含量通常高于98%，平均聚合度為500。銅氨溶液一般使用堿式硫酸銅與氨水配置而成。

纖維素經(jīng)開松處理、苛性鈉堿液浸漬、汽蒸處理、過濾、漂白和溶解等工藝，制得銅氨纖維素紡絲液。原液的纖維素濃度在10%左右。

（2）銅氨紡粘法非織造布的技術(shù)特征

銅氨纖維素紡粘非織造布的成形裝置采用 3 組矩形紡絲組件和矩形紡絲板，紡絲板孔徑在0.5 ～ 0.7 mm之間。在牽伸工序中，纖維素絲束的牽伸倍數(shù)為100。纖維成形速度為150 m/min，纖網(wǎng)加工速度為20 ～ 40 m/min，纖網(wǎng)單絲直徑可控制在 3 ～ 5 μm內(nèi)。銅氨再生纖維素紡粘非織造布的工藝流程如圖 1 所示。

2.5.2 銅氨纖維素紡粘法非織造布的應(yīng)用

銅氨纖維素紡粘法非織造布產(chǎn)品具有吸濕性好、對粘著物和表面活性劑脫除能力強(qiáng)、抗化學(xué)性突出（IDA測定值達(dá)50）等優(yōu)點。旭化成公司Bemliese克重27.5 g/m2的揩巾產(chǎn)品的ESP值為400 V，而同規(guī)格的梳理型非織造布（粘膠/ PET）的ESP值高達(dá)900 V，凸顯了良好的抗靜電性能。銅氨纖維沒有軟化點，其熔點在260 ～ 300 ℃之間，比聚酯纖維的熱性能要好；此外，銅氨纖維網(wǎng)材的吸水測試結(jié)果顯示，其吸水率達(dá)13.6 mL/g，吸水速率達(dá)92 ～ 120 mL/（m2？s）。

銅氨纖維素紡粘非織造布及其制品的獨特使用性能，使其在高端醫(yī)用、衛(wèi)生保健以及特別工業(yè)用途方面取得了市場的普遍認(rèn)可。諸如化妝用品使用的網(wǎng)材，干態(tài)和濕態(tài)墊片，濕紙巾和面部清潔巾，衛(wèi)生保健用品清潔毛巾、紙巾等。工業(yè)用主要為高擦拭效果的揩巾、試驗室用揩布、網(wǎng)材與拋

2.6 環(huán)保功能性再生纖維素纖維的開發(fā)

2.6.1 Alceru 抗菌再生纖維素纖維

德國Thuringian紡織與塑料研究所（TITK）成功制得了具有抗菌功能的銀系再生纖維素纖維，該纖維采用Alceru紡絲工藝，即將經(jīng)過預(yù)處理的漿粕直接溶于NMMO水溶液配置成紡絲液，經(jīng)紡絲成形、后處理后得到抗菌再生纖維素纖維。TITK在開發(fā)專用于食品加工操作服裝的抗霉菌纖維的試驗中，選擇了 3 種類型的纖維試樣，分別為含ZnO再生纖維素纖維、含ZnO的離子交換再生纖維素纖維以及含AgNO3和TiO2的離子交換再生纖維素纖維。3 種纖維的技術(shù)特征如表 7 所示。

除此之外，TITK也可提供納米級的銀系抗菌劑。使用NMMO水溶液配置的納米銀系列紡絲液具有較高的熱穩(wěn)定性，銀系列的添加劑粒度在80 ～ 140 nm之間，抗菌纖維的單絲纖度低于 2 dtex。據(jù)介紹，銀系納米抗菌劑的添加量即使低至100 mg/kg仍能滿足正常的抗菌性能要求。

在應(yīng)用方面，Alceru銀系抗菌再生纖維素纖維可按2% ～10%的比例與其他纖維混合使用，目前已在空氣過濾介質(zhì)、食品行業(yè)作業(yè)著裝以及醫(yī)用紡織品等領(lǐng)域展現(xiàn)出了良好的市場潛力。

2.6.2 磁性再生纖維素纖維

將六鐵酸鋇（BaFe12O19）改性劑添加到Lyocell的紡絲液中，制得的纖維具有電磁傳感功能，或可作為微波吸收材料。通常六鐵酸鋇改性劑粉末在使用前要經(jīng)受840 ℃高溫的預(yù)處理，該磁性再生纖維素纖維的直徑可控制在15 μm左右。

波蘭Lodzd技術(shù)大學(xué)在磁性再生纖維素纖維的研究中，采用羧基鐵粉（CIP）作為改性劑，磁性纖維的加工工藝緊湊，流程較短，大致為：所用原料漿粕的甲纖含量不低于94%，平均聚合度為800；采用DMMO水溶液做溶劑，直接配置的紡絲液中纖維素的濃度為12%，溶解過程的最高溫度為110 ℃，壓力240 mbar，溶解時間80 min；紡絲成形采用干-濕法工藝，凝固浴溫度為20 ℃，塑化浴溫度為70 ℃，加工速度在50 ～ 70 m/min之間。

磁性再生纖維素纖維可以織物或梳理型非織造布形式進(jìn)行應(yīng)用。目前，該纖維的織物已用于電器等電裝置的部件中，如感應(yīng)傳感器、電磁制動器等。此外，磁性纖維非織造布還可用作電磁環(huán)境下的屏蔽保護(hù)材料。

3 關(guān)于國內(nèi)再生纖維素纖維技術(shù)開發(fā)的思考

目前，粘膠纖維是再生纖維素纖維的主要品種，但其生產(chǎn)過程伴有嚴(yán)重的環(huán)境危害。自20世紀(jì)70年代以來，歐美與日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)基于正常的技術(shù)更新規(guī)律，已基本放棄了傳統(tǒng)粘膠纖維的生產(chǎn)。現(xiàn)階段，粘膠纖維生產(chǎn)企業(yè)在技術(shù)方面的投入基本集中于應(yīng)對或緩解生產(chǎn)中的“三廢”對環(huán)境的沖擊，可以說，傳統(tǒng)粘膠纖維工藝基本不會再有較大的技術(shù)上的變革。而無限制地生產(chǎn)和過度使用粘膠纖維，對于纖維資源相對富足的我國來說也并非是合理的選擇。

我國是世界上最大的紡織品生產(chǎn)國，而化纖占據(jù)著國內(nèi)纖維加工總量的約70%。與此同時，資源瓶頸、環(huán)境污染等問題也正困擾著以粘膠纖維為代表的再生纖維素纖維行業(yè)。當(dāng)前，國際上通過技術(shù)創(chuàng)新和升級實現(xiàn)再生纖維素纖維的可持續(xù)發(fā)展已逐漸轉(zhuǎn)移至新型溶劑、高效低能耗熔法紡絲、生物酶纖維素直接紡絲等環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，這對我國粘膠纖維行業(yè)擴(kuò)充產(chǎn)能和轉(zhuǎn)型升級均具有現(xiàn)實的借鑒意義。

1 我國環(huán)境保護(hù)節(jié)能減排的目標(biāo)

我國已向全世界宣布，到2020年要全面達(dá)到小康社會，2005 ― 2020年15年間，GDP總量以平均每年8%的速度增長，2020年將達(dá)到2005年的 4 倍，單位GDP污染物排放量要比2005年降低40% ～ 45%。經(jīng)過各方努力，2010年我國已完成“十一五”的減排計劃，國務(wù)院也于2012年了《國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》和相應(yīng)的規(guī)定及重要指示，確定了重點工作部門的分工方案，要堅定不移地完成各項環(huán)保指標(biāo)。

（1）全國污染物排放總量控制目標(biāo)

根據(jù)國家的相關(guān)規(guī)劃，2015年全國化學(xué)需氧量（COD）排放總量應(yīng)控制在2 347.6萬t以內(nèi)，比2010年減少8%；二氧化硫（SO2）排放總量控制在2 086.4萬t，比2012年減少8%；氨氮排放總量控制在238萬t，比2010年減少10%；氮氧化物排放總量控制在2 046.2萬t，比2012年減少10%。

（2）“十二五”污染減排的目標(biāo)與核心任務(wù)

根據(jù)《國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》、《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》和《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》的要求，“十二五”期間全國應(yīng)減排化學(xué)需氧量420萬t，二氧化硫277萬t，氨氮40萬t，氮氧化物358萬t，以實現(xiàn)全國總量控制、行業(yè)總量控制和區(qū)域總量控制三大目標(biāo)。同時規(guī)劃，至2020年實現(xiàn)單位GDP二氧化碳排放量比2005年下降4%的目標(biāo)。

篇6

早在2006年，諾維信便開始與中糧集團(tuán)在中國合作纖維素乙醇中試項目，并于2009年2月與中糧集團(tuán)、中石化集團(tuán)達(dá)成聯(lián)合開發(fā)第二代燃料乙醇的合作協(xié)議。

此次來華，李斯閣正是與中石化、中糧的高層共議項目取得的進(jìn)展。據(jù)介紹，經(jīng)過4年的研發(fā)，三方基于農(nóng)作物秸稈的乙醇汽油項目中試階段已基本結(jié)束，“明年將開始建設(shè)一個示范裝置”，這也意味著纖維素乙醇距離大規(guī)模商業(yè)化更近一步了。

隨著商業(yè)化運作以及技術(shù)的進(jìn)步，成本預(yù)期會進(jìn)一步降低。諾維信方面稱，應(yīng)用其新型酶制劑，每生產(chǎn)1加侖（1加侖≈3.79 升）纖維素乙醇所需酶的成本僅為50美分，從而將纖維素乙醇的生產(chǎn)成本降至2美元/加侖，與目前國際市場的汽油價格持平，“纖維素生物質(zhì)能源成為了極具競爭力的汽油替代品”。

中國是世界上溫室氣體排放量最大的國家，同時也是諾維信海外市場中僅次于美國的最大的市場。根據(jù)諾維信和麥肯錫的研究顯示，二代纖維素乙醇在中國大規(guī)模應(yīng)用將給中國帶來巨大的利益：到2020年基于農(nóng)作物廢棄物的生物乙醇能夠替代3100萬噸的汽油，使中國的石油進(jìn)口量降低10%；能夠形成一個工程建造投入達(dá)到960億元的新興產(chǎn)業(yè)，每年帶來320億元的收入，提供600萬工作機(jī)會，而且這個機(jī)會主要在農(nóng)村地區(qū)，“所以它給中國帶來的收益既是能源安全上的和GDP的增值，更重要的是農(nóng)村發(fā)展的機(jī)會和城鄉(xiāng)均衡發(fā)展”。

李斯閣表示，在纖維素乙醇實現(xiàn)在中國的商業(yè)化生產(chǎn)、并達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)能之后，諾維信還將考慮建設(shè)一家新的用于生產(chǎn)生物燃料的酶制劑工廠，以東北地區(qū)為例，該地區(qū)擁有豐富的玉米秸稈資源以及第二代生物燃料的生產(chǎn)商，“這將可以有效縮短供應(yīng)距離，控制供應(yīng)成本”。

在農(nóng)林廢棄物、能源草之外，諾維信還在研究的方向就是城市中含纖維素的垃圾（主要為廚余垃圾），“就現(xiàn)在做的實驗來看，轉(zhuǎn)化率還不錯”，而這個方向一旦成功產(chǎn)業(yè)化，“既能提供能源，同時有利于城市垃圾總量縮減和循環(huán)利用”。

篇7

The physical and mechanical properties of ordinary viscose fiber and some kinds of other regenerated cellulose fibers, such as bamboo charcoal viscose fiber, anion viscose fiber, aloe viscose fibers and Modal fiber have been studied in this paper. The results show that there is a big relationship between physical and mechanical properties and external characteristics of the fibers, for example, the shape, crystallinity, mechanical properties, moisture content and wick effect have obvious influence on fiber characteristics.

近年來，市場上已經(jīng)出現(xiàn)了負(fù)離子粘膠纖維、蘆薈粘膠纖維、珍珠粘膠纖維等新一代的再生纖維素纖維，但目前對它們性能方面的評價較少，為了使這些新型再生纖維更好地應(yīng)用于生產(chǎn)，本文對其物理機(jī)械性能進(jìn)行研究，并與普通粘膠纖維進(jìn)行比較。

1 實驗

1.1 實驗材料

實驗中所用纖維的規(guī)格見表 1。

1.2 實驗儀器

VHX-600數(shù)碼顯微鏡、JSM-6360LV掃描電子顯微鏡、Rigaku/Dmax2B型X衍射儀、Instrong強(qiáng)力測試儀。

1.3 實驗方法

1.3.1 纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)測試

用VHX-600數(shù)碼顯微鏡、JSM-6360LV掃描電子顯微鏡觀察各種新型再生纖維素纖維的幾何形態(tài)。

1.3.2 纖維結(jié)晶結(jié)構(gòu)測試

用Rigaku/Dmax2B X衍射儀測定新型再生纖維素纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。測試條件：反射法，Cu Kα靶，電壓40 kV，電流150 mA，掃描速度 5°/min，掃描范圍 5°～ 40°，結(jié)晶度采用分峰法計算獲得。

1.3.3 纖維強(qiáng)伸度測試

用Instrong強(qiáng)力測試儀測試各種纖維的強(qiáng)伸度。測試條件：T = 25 ℃；Φ = 65%；上下鉗口隔距10 mm，下鉗口下降速度 5 mm/min。

1.3.4 回潮率測試

在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，溫度為20 ℃，相對濕度為65%，用JA2003型電子天平先稱取各種纖維的濕重，試樣克重：2 g，放入Y802型恒溫烘箱中烘 1 h后，測試干重。

1.3.5 芯吸效應(yīng)測試

采用重鉻酸鉀與水調(diào)節(jié)溶液后放在250 mL的燒杯里，把每種纖維各數(shù)30根加上同樣的捻度分別固定好放在溶液里，等待15 min后，量取爬升高度，從纖維與溶液水平開始到爬升的最后點之間的距離。分析各種纖維的芯吸效應(yīng)。

2 結(jié)果與討論

2.1 纖維的幾何形態(tài)

從圖 1 來看，橫截面方面，功能性粘膠纖維結(jié)構(gòu)較普通粘膠纖維密；其中蘆薈粘膠纖維和珍珠粘膠纖維結(jié)構(gòu)最密；Modal纖維呈不規(guī)則圓形且結(jié)構(gòu)密，粘膠纖維呈鋸齒形，結(jié)構(gòu)松散之間有縫隙。

表面形態(tài)方面，除Modal纖維外，其他纖維表面都有溝槽，大部分都發(fā)亮，只有竹炭粘膠纖維表面發(fā)暗這是由于功能性材料特性所致；所有纖維表面都比較光滑。

2.2 纖維的結(jié)晶度

從圖 2 可以看出，所有纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu)都屬于纖維素Ⅱ晶型，衍射峰出現(xiàn)在12°、20°和25°，黑竹炭、負(fù)離子、蘆薈、珍珠這 4 種粘膠纖維曲線的峰都相對比較高，而且都比普通粘膠纖維的峰高，這是由于這 4 種粘膠纖維的制取是在粘膠纖維的基礎(chǔ)上添加了其他纖維顆粒及微粉，添加成分誘導(dǎo)結(jié)晶，比普通粘膠纖維的結(jié)晶度、強(qiáng)度高。通過衍射圖對比可以看出，珍珠粘膠纖維的結(jié)晶度最高，其次是蘆薈粘膠纖維，竹炭粘膠纖維和負(fù)離子粘膠纖維相近，蘭精Modal纖維的峰值略高于粘膠纖維，臺灣Modal纖維的峰值最低，也低于普通粘膠纖維。

2.3 纖維的強(qiáng)度

從表 2 數(shù)據(jù)可知，與普通粘膠纖維相比，竹炭、負(fù)離子、蘆薈、珍珠粘膠纖維的干強(qiáng)和濕強(qiáng)均有提高，且斷裂伸長率也小幅增大，其灣Modal纖維的斷裂強(qiáng)度、初始模量、斷裂功均最大。

如表 2 所示，竹炭粘膠纖維與普通粘膠纖維相比，在常溫干態(tài)下，其斷裂強(qiáng)度是普通粘膠纖維的1.16倍；斷裂伸長率和初始模量均為普通粘膠纖維的60.5%；斷裂功約為普通粘膠纖維的66.7%。經(jīng)濕處理后的斷裂強(qiáng)度、初始模量、斷裂功均較常溫干態(tài)時低，分別為常溫干態(tài)時的87.1%、53.5%和76.9%，斷裂伸長率為常溫干態(tài)的 1 倍。在常溫濕態(tài)下，斷裂強(qiáng)度為粘膠纖維的1.29倍；斷裂伸長為粘膠纖維的66.9%；初始模量為粘膠纖維的1.03倍；斷裂功為粘膠纖維的76.9%。

在常溫干態(tài)下，負(fù)離子粘膠纖維的斷裂強(qiáng)度為粘膠纖維的1.14倍；斷裂伸長率為粘膠纖維的71.8%；初始模量為粘膠纖維的64.7%；斷裂功為粘膠纖維的74.4%。經(jīng)濕處理后的斷裂強(qiáng)度、初始模量、斷裂功均較常溫干態(tài)低，分別為常溫干態(tài)時的90.9%、58.4%、86.2%，斷裂伸長率略高于常溫干態(tài)，為常溫干態(tài)的1.01倍。常溫濕態(tài)下，斷裂強(qiáng)度為粘膠纖維的1.32倍，斷裂伸長率為粘膠纖維的76.1%，初始模量為粘膠纖維的1.2倍；斷裂功為粘膠纖維的96.2%。

在常溫干態(tài)下，蘆薈粘膠纖維的斷裂強(qiáng)度為粘膠纖維的1.24倍；斷裂伸長率為粘膠纖維的71.5%；初始模量為粘膠纖維的90.3%；斷裂功為粘膠纖維的84.6%。經(jīng)濕處理后的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長、斷裂強(qiáng)度、初始模量、斷裂功均較常溫干態(tài)低，分別為常溫干態(tài)時的82%、97.5%、82.2%、41.9%、69.7%。常溫濕態(tài)下，斷裂強(qiáng)度為粘膠纖維的1.29倍，斷裂伸長率為粘膠纖維的73.2%；初始模量為粘膠纖維的1.2倍；斷裂功為粘膠纖維的88.5%。

在常溫干態(tài)下，珍珠粘膠纖維的斷裂強(qiáng)度為粘膠纖維的1.08倍，斷裂伸長率為粘膠纖維的49.4%；初始模量為粘膠纖維的84.9%；斷裂功為粘膠纖維的73.1%。經(jīng)濕處理后的斷裂伸長率、斷裂強(qiáng)度、初始模量、斷裂功均較常溫干態(tài)低，分別為98.2%、77.4%、44.1%、68.4%。

在常溫濕態(tài)下，珍珠粘膠纖維的斷裂強(qiáng)度為粘膠纖維的1.06倍，斷裂伸長率為粘膠纖維的51%；初始模量為粘膠纖維的1.19倍；斷裂功低于粘膠纖維，為粘膠纖維的50%。

在常溫干態(tài)下，蘭精Modal纖維的斷裂伸長率、斷裂強(qiáng)度、初始模量、斷裂功均較臺灣Modal纖維低，分別為后者的84%、89.5%、96.6%、72.5%。經(jīng)濕處理后，蘭精Modal纖維的斷裂伸長率、斷裂強(qiáng)度、初始模量、斷裂功均較常溫時低，分別為后者的89.1%、75.7%、51.8%、62.1%。臺灣Modal纖維的斷裂伸長率、斷裂強(qiáng)度、初始模量、斷裂功均較常溫干態(tài)低，分別為后者的88.6%、89.5%、79.4%、75%。

在常溫濕態(tài)下，蘭精Modal纖維的斷裂伸長率、斷裂強(qiáng)度、初始模量、斷裂功均較臺灣Modal纖維的低，分別為后者的84.5%、75.7%、67.2%、60%。

2.4 回潮率測試

回潮率為水分與干重的比率。實驗結(jié)果如表3所示。測試結(jié)果表明，竹炭粘膠纖維、負(fù)離子粘膠纖維、蘆薈粘膠纖維、珍珠粘膠纖維的回潮率都比粘膠纖維的高，雖然均屬再生纖維素纖維，但其結(jié)構(gòu)不同，功能性纖維通過添加功能材料后的纖維由于比表面積增大，導(dǎo)致它們的回潮率比普通粘膠纖維大。

2.5 芯吸效應(yīng)

測試結(jié)果見表 4。可見，普通粘膠纖維由于結(jié)晶度低所以芯吸效應(yīng)好于大部分功能性粘膠纖維，只有竹炭粘膠纖維的表面為微孔結(jié)構(gòu)故吸濕性較普通粘膠好，導(dǎo)濕性能也較普通粘膠纖維的好，Modal纖維由于結(jié)晶度高、取向度高、沒有孔隙和凹槽，所以吸濕、導(dǎo)濕性較差。

3 結(jié)論

（1）從纖維的形態(tài)上，除Modal纖維外，其他纖維表面都有溝槽，除竹炭粘膠纖維外大部分纖維表面都發(fā)亮，功能性粘膠纖維結(jié)構(gòu)較普通粘膠纖維密；所有纖維表面都比較光滑。

（2）從結(jié)晶對來看，普通粘膠最低，Modal纖維也不高，而添加其他纖維顆粒及微粉的粘膠比較大，由此可以看出是添加的材料誘導(dǎo)了結(jié)晶。

篇8

關(guān)鍵詞：二苯甲酰基纖維素酯；制備；表征

中圖分類號：0 636．1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0367-6358(2007)12-728-03

作者簡介：金振國(1962－)，男，陜西渭南人，副教授，主要研究方向為有機(jī)合成和天然有機(jī)化學(xué)。

纖維素是最易得的天然活性高分子。且易修飾或衍生化。文獻(xiàn)報道，微晶纖維索中的三個羥基完全被苯甲酰氯酯化，將其酯化后所得到的微晶纖維素的衍生物涂縛于硅膠或?qū)⑵渲苯又瞥晌⒅樽鳛樯V分離的固定相，在手性化合物對映異構(gòu)體的分離方面得到了廣泛的應(yīng)用。這些固定相的缺點是對流動相的適應(yīng)范圍較窄，涂縛層易于被一些流動相所洗脫或力學(xué)強(qiáng)度中，柱壓大，難以適應(yīng)較大范圍的手性化合物的色譜分離。為了使具有手性分離功能的苯甲酰基化纖維素酯能夠以共價鍵合的方式固定在多孔硅膠上，我們設(shè)計合成了部分苯甲酰基化，的纖維素酯(二苯甲酰基纖維素酯)，使纖維素葡萄糖殘基上的三個羥基部分發(fā)生酯化，留出一個羥基用于與硅膠之間的鍵連。為了這個目的，我們設(shè)計方案實施對微晶纖維素的部分苯甲基化。實驗得到了良好的結(jié)果，這個方法具有反應(yīng)物(苯甲酰氯)、反應(yīng)溶劑(毗啶)用量少，反應(yīng)時間短效率高，后處理簡單等特點。本實驗對所得到的二苯甲酰基纖維素酯通過紅外光譜、核磁共振譜、元素分析、掃描電子顯微分析和熱重分析等進(jìn)行了表征。本文對二苯甲酰基纖維紊酯的合成方法及表征進(jìn)行報道。

1　實驗部分

1.1儀器和試劑

儀器：傅里葉變換紅外光譜儀Equinx 55(德國Brucher公司)、掃描電子顯微鏡JSM-5800(日本電子株式會杜)、元素分析儀Vairo EL IⅡ(德國元素分析系統(tǒng)公司)、超導(dǎo)傅里葉數(shù)字化核磁共振儀Avan CF300 MHz(瑞士Bruker公司)、熱分析儀SDT Q600V8．OBuild95(美國TA公司)、超聲波清洗器JL-180DTH(上海天普分析儀器有限公司)、行星式球磨機(jī)QM-1SP4(南京大學(xué)儀器廠)。

試劑：微晶纖維素(上海試劑四廠)，吡啶、苯甲酰氯、乙醚等均為分析純(天津化學(xué)試劑六廠)。

1.2二苯甲酰基纖維索酯的制備

用400℃下干燥4 h的分子篩干燥吡啶3 h，期間多次振蕩。在35℃下真空干燥微晶纖維索10 h。將100．0 g干燥微晶纖維素溶于400.0 mL吡啶中溶脹10 h，電動攪拌器高速攪拌下滴加250．0 mL苯甲酰氯，微晶纖維素吡啶溶液(懸浮液)顏色加深變稠至固體，在40℃下繼續(xù)超聲反應(yīng)2 h。反應(yīng)結(jié)束后取出產(chǎn)物用乙醚洗滌，再將其搗碎用無水甲醇浸泡過夜后洗滌至無氯離子(飽和硝酸銀乙醇溶液檢驗)。產(chǎn)物在70℃下烘干8 h，最后用球磨機(jī)粉碎lh，并經(jīng)200目過篩得白色粉末狀產(chǎn)物241.0 g。

1.3二苯甲酰基纖維素酯的表征

1.3.1用傅里葉變換紅外光譜法對產(chǎn)物和微晶纖維素分別進(jìn)行紅外光譜分析測定，在m光譜儀上記錄。結(jié)果見圖1。

1.3.2　以CDCb作溶劑用超導(dǎo)傅里葉數(shù)字化核磁共振法對產(chǎn)物作。HNMR分析結(jié)果見圖2。

1.3.3元素分析法

測定所得標(biāo)題物中碳、氫元素的含量，結(jié)果見表1。

1.3.4用掃描電子顯微鏡

1.3.5在升溫速率為20℃／min。掃描溫度范圍50－550℃下進(jìn)行熱分析．得產(chǎn)物二苯甲酰基纖維素醇的熱重分析曲線見圖4。

2　結(jié)果討論

2.1微晶纖維素在干燥吡啶中與苯甲酰氯發(fā)生反應(yīng)時，由于空間阻礙的影響，它的每一個葡萄糖殘基中，三個羥基完全被酯化較為困難。因而實際中常常通過加入大量溶劑(毗啶)和超過化學(xué)計量值較多的反應(yīng)物(苯甲酰氯)使其酯化。我們采用苯甲酰氯與微晶纖維索的物質(zhì)量之比為1:3．5，溶劑(吡啶)量為4.0 mL／g(傲晶纖維素)，在高速攪拌下反應(yīng)后，40℃下超聲反應(yīng)2 h縮短了反應(yīng)時間，減少了溶劑量，反應(yīng)條件溫和后處理簡單。

2.2圖1為微晶纖維素和二苯甲酰基纖維素酯的紅外光譜圖。從圖la看出微晶纖維素在3348．15cm處有一OH較強(qiáng)的吸收峰；從圖lb可見所得產(chǎn)物二苯甲酰基纖維素酯在34．34．72 cm處雖有一OH吸收峰，但已明顯減弱；在1730．72cm處出現(xiàn)的較強(qiáng)吸收峰是苯甲酰基中－c=o伸縮振動吸收蜂，在3066．28 cm-1處有中等強(qiáng)度的苯環(huán)上=c―H的伸縮振動吸收峰，1598．31 cm和1458．68 cm有苯環(huán)的骨架結(jié)構(gòu)吸收峰，1267．5l cm有酯基c―O吸收峰。而傲晶纖維素沒有。產(chǎn)物的核磁共振分析結(jié)果圖2顯示，化學(xué)位移6=6．9－7．9有苯環(huán)上氫原子蜂。可見產(chǎn)物中已引入了碳氧雙鍵和苯環(huán)(即苯甲酰基)，說明微晶纖維索中的羥基已部分酯化。表l為產(chǎn)物二苯甲酰基纖維素醑的元素分析結(jié)果和理論上微晶纖維素的每一個葡萄糖殘基中兩個羥基被酯化產(chǎn)物(Hmq)．的碳?xì)湓睾俊谋韑可以看出。所得產(chǎn)物的元素含量與理論值基本一致。說明所得產(chǎn)物纖維索葡萄糖殘基中羥基的取代度為2，故產(chǎn)物為二苯甲基纖維素酯。該衍生物中未被酯化的羥基，將可以與硅膠進(jìn)行鍵合。

2.3圖3顯示掃描電子顯微分析結(jié)果。從圖3可見，產(chǎn)物粒徑范圍約在5tan左右。與文獻(xiàn)報道的用于高效液相色譜手性填料。粒徑范圍在5－10 pm時柱效最佳相符合。由熱重分析結(jié)果圈4可見。所得產(chǎn)物在300℃以前其質(zhì)量基本不隨溫度變化而變化，說明所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和微粒大小比較均勻一致，具有較好的穩(wěn)定性。

篇9

對于中國化纖行業(yè)來說，盡管產(chǎn)量已經(jīng)占據(jù)全球七成，但是仍然有一些科技含量高、附加值高的纖維品種無法實現(xiàn)“國產(chǎn)”，或者說，“產(chǎn)業(yè)化”存在壁壘。這自然跟建國以來中國整個工業(yè)化的進(jìn)程不無關(guān)系，但是每個化纖人都知道，在紡織品用纖維領(lǐng)域我們?nèi)杂性S多空白需要填補(bǔ)。比如，“新溶劑法纖維素纖維”的國產(chǎn)化，亦或者叫它“萊賽爾纖維（Lyocell纖維）”。

對于紡織業(yè)內(nèi)人士來說，“萊賽爾纖維”并不陌生，天然環(huán)保、吸濕親膚、柔軟有光澤.....媲美“天然纖維”，甚至優(yōu)于“天然纖維”，是許多高檔服裝、家紡面料及衛(wèi)材領(lǐng)域青睞的纖維產(chǎn)品。但是這樣一個“高級貨”多年來卻“一直依賴進(jìn)口”。

“萊賽爾纖維”在中國其實早已走完小試和中試兩個階段，難的是產(chǎn)業(yè)化。2014年，保定天鵝第一條1.5萬噸生產(chǎn)線順利開車，緊接著山東英利也宣告正式加入國產(chǎn)Lyocell纖維大軍。終于，中國的企業(yè)在購買Lyocell纖維時不再只有一種選擇。

2016年12月23日，中國紡織科學(xué)研究院（簡稱中紡院）綠色纖維股份有限公司年產(chǎn)1.5萬噸Lyocell纖維項目工藝路線一次性全線打通，產(chǎn)品性能達(dá)到預(yù)期指標(biāo)。這是國產(chǎn)萊賽爾纖維的第三條萬噸生產(chǎn)線，而振奮人心的是，中紡院的Lyocell纖維項目不同于前兩者，這是一條中國人完全憑借自己的智慧和努力實現(xiàn)的創(chuàng)新成果，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，裝備國產(chǎn)化率100%。

是怎樣的想法在支撐這個團(tuán)隊一步步走向成功？在如此具有戰(zhàn)略意義的項目背后又有著怎樣的故事？作為以技術(shù)輸出為主要業(yè)務(wù)的中紡院為何沒有選擇走幾十年前滌綸長絲的老路，迅速在行業(yè)推廣Lyocell纖維的生產(chǎn)線，做大該產(chǎn)業(yè)？實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化之后，中紡綠纖下一步又有著怎樣的規(guī)劃？一系列問題縈繞左右。終于，在不久前，本刊記者在中國紡織科學(xué)研究院見到了該院現(xiàn)今的“掌門人”――中紡院院長莊小雄，揭開了這一重大項目背后不為行業(yè)所知的點滴細(xì)節(jié)。

從那篇只有千字的報道說起

2016年12月的那一整月，莊小雄每一星期都會去河南新鄉(xiāng)一次，之前的一年多基本是一月一次。頻率的增加顯然是跟項目的進(jìn)度相關(guān)，那個月耗時近一年建設(shè)的Lyocell纖維萬噸生產(chǎn)線即將進(jìn)入最后的開車階段。

2016年12月21日，中紡綠纖Lyocell纖維萬噸生產(chǎn)線正式投料，經(jīng)過三天三夜不眠不休的努力，終于在12月23日實現(xiàn)了一次性開車成功。由于整條生產(chǎn)線從裝備到工藝全部是新的，存在著極高的不確定性，因此在這三天期間整個團(tuán)隊的工程師憑借著多年來參與Lyocell纖維項目點點滴滴的積累和經(jīng)驗，順利解決了許多開車過程中遇到的工藝技術(shù)問題。莊小雄告訴記者：“投料之前我們還給自己留有余地，計劃是一個月成功就可以，結(jié)果沒想到只用了三天。”

這是一個里程碑式的成功。在從新鄉(xiāng)回北京的高鐵上，莊小雄心潮澎湃的親自執(zhí)筆撰寫了12月23日那天中國、乃至全球紡織行業(yè)內(nèi)的那條“爆炸新聞”。那是一條短短只有不到千字的新聞，但是字字如金。

莊小雄向記者描述整個過程的時候，用了一個詞來形容這件事情，他說：“這是一件非常‘值得驕傲’的事情，整個項目單單院里就涉及到5個單位、幾百人在全力配合。然而這個成功并不僅僅只是那三天的努力，這要追溯18年恚中紡院為這個項目所做的方方面面的工作。”

18年前的院發(fā)展戰(zhàn)略委員會

中國紡織科學(xué)研究院建于1956年，建院初期是隸屬于原國家紡織工業(yè)部，1999年轉(zhuǎn)制為中央直屬大型科技企業(yè)，2009年經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)進(jìn)入中國通用技術(shù)（集團(tuán)）控股有限責(zé)任公司（簡稱中國通用技術(shù)集團(tuán)），是紡織行業(yè)最大的綜合性研究開發(fā)機(jī)構(gòu)和實力較強(qiáng)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)集團(tuán)。

作為“國字號”紡織科研院所，中紡院成立的使命就是以科技創(chuàng)新帶動紡織行業(yè)發(fā)展，即使之后歷經(jīng)幾次變遷，但是之于中國紡織行業(yè)來說，中紡院的責(zé)任與使命并沒有變，也許現(xiàn)在中紡院參與中國紡織工業(yè)發(fā)展的角色和方式有了一些轉(zhuǎn)變，但是依靠技術(shù)創(chuàng)新以及工程集成為主營業(yè)務(wù)的核心競爭優(yōu)勢卻愈發(fā)加強(qiáng)。

莊小雄說：“用一句話來概括中紡院的主要工作，就是‘以纖維為著力點的產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)配套工作’。” 莊小雄告訴記者：“簡單地總結(jié)，中紡院建院以來在三個不同發(fā)展階段為行業(yè)發(fā)展做了三件大事：第一階段是從1956年到70年代，以棉麻絲毛等天然纖維為主線展開的一系列工藝研究、工程設(shè)計、裝備研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)檢測等相關(guān)工作，以梅自強(qiáng)院士為代表的第一代中紡院科研團(tuán)隊研發(fā)了中國第一臺國產(chǎn)梳棉機(jī)，開啟了中國紡織棉紡產(chǎn)業(yè)工業(yè)化、高品質(zhì)生產(chǎn)的黃金時代。第二階段是從70年代到今，配合當(dāng)時國家紡織工業(yè)發(fā)展對化學(xué)纖維的大量需求，中紡院開始了以石油為基礎(chǔ)原料的合成纖維產(chǎn)業(yè)化研究，滌綸長絲成套裝備國產(chǎn)化推動了整個化纖行業(yè)，乃至紡織工業(yè)的快速發(fā)展。”

接下來，就是第三階段。莊小雄說：“從90年代開始，我們就意識到石油基原料不可持續(xù)的現(xiàn)實問題。全球纖維需求長期來看肯定是一個遞增的趨勢，僅僅依靠天然纖維來滿足未來石油基不可持續(xù)后的需求缺口顯然是不可能的。中紡院作為‘國字頭’的紡織類科研院所必須提前開始為行業(yè)謀劃，不可能等到行業(yè)需求提出來之后再著手開始攻關(guān)。”

秉承這樣的行業(yè)責(zé)任，1998年中紡院開始了新溶劑法纖維素纖維相關(guān)的技術(shù)和設(shè)備研究，2004年進(jìn)行了為期三個月的發(fā)展戰(zhàn)略大討論經(jīng)過反復(fù)論證和研究，在院發(fā)展戰(zhàn)略委員會上提出了“以生物基、綠色環(huán)保、可再生為核心的新的工藝研究方向”，舉全院之力，力爭有所突破。莊小雄說：“98年那會兒，大家對這個生物基其實沒什么概念，首先想到的就是粘膠，但是粘膠雖然原料取自天然，但是生產(chǎn)過程中存在污染。當(dāng)時院里有兩個方向，一種是通過水、氣等各種管控解決粘膠在生產(chǎn)過程中的污染問題，但是那是一種‘先生產(chǎn)后治理’的方式，考慮再三，我們基本把那條路否掉了，選擇了另外一個全綠色環(huán)保的生產(chǎn)路線，也就是今天的Lyocell纖維。 ”

并非一帆風(fēng)順的研究歷程

著名詩人汪國真的《熱愛生命》里寫道：“我不去想是否能夠成功，既然選擇了遠(yuǎn)方，便只顧風(fēng)雨兼程。”用這句話來概中紡院這一項目的過程再貼切不過。1998年，中紡院開始了以“生物基、綠色環(huán)保、可再生”為主線的科研攻關(guān)，主要研究的纖維品種就包括Lyocell纖維。沒有人知道結(jié)果是什么？但是這一產(chǎn)品確確實實在國外實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，這就像一個終點，你知道它就在那里，但是必須努力向前奔跑才有可能達(dá)到。

Lyocell纖維的國產(chǎn)化究竟有多難？記得保定天鵝總經(jīng)理高殿才在之前接受本刊記者專訪時說到，自從他開始進(jìn)入纖維行業(yè)就夢想著能有一天能夠?qū)崿F(xiàn)Lyocell纖維的國產(chǎn)化，可以說Lyocell纖維的國產(chǎn)化是每個化纖人心中的一座山峰。

當(dāng)然，中紡院Lyocell纖維的國產(chǎn)化的研究歷程并非一帆風(fēng)順，只是令人無奈的是，那其中不僅存在著研究本身遇到的各種科研問題，還存在中紡院自身由于體制改革遇到的包括生存、資金等許多外部困難。

莊小雄告訴記者：“從1998年到2005年之間，該項目基本是處于實驗室的研究階段，那段時間的狀態(tài)是做做停停，走走斷斷，主要的原因是當(dāng)時正處于研究院轉(zhuǎn)制的初期階段。”1998年，中紡院還是事業(yè)單位，1999年就成了企業(yè)。莊小雄告訴記者：“轉(zhuǎn)成企業(yè)后，研究院面臨最大的問題就是生存，那是一個科研人員沒有研究經(jīng)費支撐，必須到外面做技術(shù)服務(wù)養(yǎng)活自己的時代。當(dāng)時的中紡院凈資產(chǎn)只有8000多萬，主要集中在一些實驗室的設(shè)備，我們沒有形成良性的造血功能的手段。1998年到2005年也是中紡院最困難的一段時間，院里只能集中很微小的經(jīng)費在這個項目上，斷斷續(xù)續(xù)做一些探索性的小試。”

“2005年，中紡院已經(jīng)經(jīng)過幾年的發(fā)展，走過了最困難的時期，事業(yè)轉(zhuǎn)企業(yè)的轉(zhuǎn)型也打下了一些基礎(chǔ)，院里面再次集結(jié)力量，啟動新溶劑法纖維素纖維國產(chǎn)化工程技術(shù)的研發(fā)工作，于2008年完成了十噸級小試試驗線搭建，通過了科技成果鑒定；有了這樣扎實的研究基礎(chǔ)，緊接著就開始了千噸級放大的技術(shù)開發(fā)工作。”莊小雄說道。

沖刺最后一個堡壘

2009年在建設(shè)千噸線的時候，中紡院又面臨一個重大抉擇：是自己建還是依托合作伙伴？莊小雄告訴記者：“千線的搭建不是一件簡單的事情，必須得有水電等配套完整的公用工程作為基礎(chǔ)，考慮到一系列現(xiàn)實問題，我們決定尋找行業(yè)里有實力的，并且最關(guān)鍵的是要志同道合、有相同夢想的合作伙伴來一起建設(shè)，于是在2009年，我們和新鄉(xiāng)化纖合作建設(shè)了千噸線。”

新鄉(xiāng)化纖位于河南新鄉(xiāng)，是以粘膠短纖和長絲為主要產(chǎn)品的上市公司，是中國粘膠行業(yè)內(nèi)的龍頭企業(yè)。莊小雄說：“當(dāng)時新鄉(xiāng)化纖也是意識到粘膠的環(huán)境問題，他們也在尋求轉(zhuǎn)型的方向和機(jī)遇，我們一拍即合，就借用了新鄉(xiāng)化纖當(dāng)時的公用工程以及新鄉(xiāng)化纖在一線操作的經(jīng)驗基礎(chǔ)開始著手攻關(guān)千噸線。”

2012年千噸線成功打通，接下來就是最后一個堡壘――“萬噸線”。黎明前的黑暗最是難熬。莊小雄告訴記者，科技成果必須要變成產(chǎn)業(yè)技術(shù)才能實現(xiàn)價值，尤其是萊賽爾纖維這種產(chǎn)品必須要做到萬噸才會對行業(yè)有意義。

在2013年之前，這個項目的科研團(tuán)隊一直分散在研究院內(nèi)部的各個部門，主要是以項目合作的形式進(jìn)行階段性的配合，接下來將是集中突擊的幾年，中紡院為了這個項目專門成立了――“中紡院綠色纖維工程中心”，莊小雄任中心主任。

莊小雄說：“中心的科研團(tuán)隊一共40多人，覆蓋了工藝與設(shè)備研究、工程設(shè)計、電氣設(shè)計、基礎(chǔ)分析等，是一個工程集成的研究機(jī)構(gòu)，主要任務(wù)是Lyocell纖維萬噸線的技術(shù)突破，因此這個團(tuán)隊組建后只有一個目標(biāo)：孤注一擲，三年拿下萬噸。”結(jié)果自然是無需贅言。

然而，在技術(shù)攻關(guān)的同時，項目組還面臨著萬噸裝備國產(chǎn)化的問題。莊小雄告訴記者：其實在千噸線的時候中紡院就做過進(jìn)口一些設(shè)備的打算，主要是為了降低項目的風(fēng)險。但是卻遭遇到了技術(shù)封殺。莊小雄說：“原來的談好的設(shè)備廠商，在最后關(guān)頭不賣了，逼著我們只能自己干。” 結(jié)果自然又是無需贅言。中紡綠纖這條萬噸生產(chǎn)線從頭到尾全部采用的是國產(chǎn)裝備，擺在中國化纖行業(yè)幾十年之久的難題，終于被中紡院解決了。

并且，莊小雄告訴記者，上百噸線的時候，中紡院就考慮到之后必然會面對的知識產(chǎn)權(quán)問題，制定了知識產(chǎn)權(quán)的戰(zhàn)略圖，進(jìn)行了有關(guān)知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)方面的部署，從2005年到2013年開始攻關(guān)萬噸線，取得了一系列擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的科研成果和幾十項發(fā)明專利，隨著Lyocell纖維的科研攻關(guān)及生產(chǎn)線的建設(shè)，有關(guān)知識產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)布局也同步完成了。

商業(yè)模式變革背后的良苦用心

中紡院作為以技術(shù)輸出為主要業(yè)務(wù)的科研院所，或者叫科技創(chuàng)新企業(yè)，實現(xiàn)萊賽爾纖維的產(chǎn)業(yè)化之后，最大的焦點問題就是――是否會走滌綸長絲的老路進(jìn)行大量復(fù)制？

莊小雄告訴記者：“今天的中國已經(jīng)和90年代完全不同了，今天中國紡織工業(yè)的發(fā)展需求也和當(dāng)初化纖工業(yè)一窮二白的狀況完全不同了。今天的中國經(jīng)濟(jì)在轉(zhuǎn)型、中國制造業(yè)在轉(zhuǎn)型、中國紡織工業(yè)，尤其是上游產(chǎn)業(yè)正在轉(zhuǎn)型，不能再走過去老的‘規(guī)模化’的路線了，一定要走‘品牌化、品質(zhì)化、差異化’。”

于是，在商業(yè)模式選擇上，中紡院早已想的很清楚，于2015年成立了中紡院綠色纖維股份有限公司，也就是前文一直出現(xiàn)的“中紡綠纖”。中紡院綠色纖維股份有限公司是由中國紡織科學(xué)研究院、新鄉(xiāng)化纖股份有限公司、甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司發(fā)揮各方優(yōu)勢，在2015年投資組建的一家從事“新溶劑法纖維素纖維”生產(chǎn)、經(jīng)營、技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)的公司，位于河南省新鄉(xiāng)技術(shù)開發(fā)區(qū)。

未來中紡綠纖有何打算？莊小雄告訴記者：“首先我們不會迅速把這個產(chǎn)業(yè)做到很大，這樣如果造成了供大于求，勢必會降低整個產(chǎn)業(yè)的價值，這不符合現(xiàn)在的發(fā)展方向。對于萊賽爾纖維所有的部署和選擇都是基于一個最基本的考慮，就是要讓這個產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)的發(fā)展。”

應(yīng)該說，莊小雄的這番言論給國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)吃了一顆定心丸。但是中紡院萊賽爾纖維的項目并非就減緩步伐，莊小雄告訴記者接下來還存在一系列各式各樣的問題。首先一個小小的問題就是――起名字，這感覺就像是給初生的嬰兒起名字一樣，中紡綠纖的“新溶劑法纖維素纖維”也需要一個自己的名字，而在今年三月的中國國際紡織紗線博覽會上，記者看到了中紡綠纖的“新溶劑法纖維素纖維”有了一個好聽的名字――“希賽爾”。

“希賽爾”的成長路線圖

莊小雄說：“希賽爾主要要實現(xiàn)三個綠色：原料綠色環(huán)保、生產(chǎn)過程綠色環(huán)保、產(chǎn)品綠色環(huán)保。現(xiàn)在只能說基本實現(xiàn)了這個目標(biāo)，但是尚未實現(xiàn)。”莊小雄所說的目前的不完美主要是在原料端。

莊小雄告訴記者，希賽爾將來主要的目標(biāo)原料是竹、麻、秸稈等。莊小雄說：“國外的‘新溶劑法纖維素纖維’主要的原料是樹木，然而在中國樹木是不能大量砍伐的，因此我們選擇了竹子等作為這個可持續(xù)再生的資源。然而從竹子制成竹漿粕的過程中還存在一些技術(shù)難點待攻關(guān)，中紡院現(xiàn)在已經(jīng)開始啟動了將竹子變成綠色環(huán)保的竹漿粕的項目，我們的目標(biāo)最終是要實現(xiàn)希賽爾整條產(chǎn)業(yè)鏈的綠色環(huán)保。”

莊小雄所說的“整個鏈條的綠色環(huán)保”其實就是實現(xiàn)一種關(guān)于綠色的“可追溯”。據(jù)悉，下一步項目組將針對希賽爾進(jìn)行色絲以及功能性的研究。除此之外，中紡院也啟動了關(guān)于中紡綠纖全產(chǎn)業(yè)鏈綠色可追溯的論證，這個論證從原料開始一直延伸到了下游品牌。莊小雄說：“希賽爾纖維的項目必須要落實現(xiàn)在國家提出的‘三品戰(zhàn)略’，最終我們要實現(xiàn)對下游用戶產(chǎn)品設(shè)計的參與和吊牌。”

篇10

關(guān)鍵詞:纖維素廢棄物酵母酒精固態(tài)發(fā)酵發(fā)酵條件

中圖分類號: TQ02 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1007-3973(2010) 08-105-01

1引言

纖維素資源豐富、來源廣泛,是一種具有很高利用價值的有機(jī)物質(zhì)。但由于技術(shù)有限等諸多原因,這一類寶貴資源的利用效率并不高,而且有相當(dāng)大一部分被廢棄,成為環(huán)境污染物之一。利用纖維素酶可將纖維素酶解為可酵解的糖,進(jìn)一步用于發(fā)酵生產(chǎn)酒精,此方法不僅利用了大量的工農(nóng)業(yè)纖維廢料,更減輕了環(huán)境污染。

在發(fā)酵生產(chǎn)酒精過程中,可采用固態(tài)發(fā)酵法。固態(tài)發(fā)酵是微生物在不存在或基本不存在游離水的固態(tài)基質(zhì)上的發(fā)酵方式。發(fā)酵過程幾乎沒有自由水存在,因此固態(tài)發(fā)酵具有能耗低、產(chǎn)品分離成本低、條件簡單、污染少、基本無廢水排放等優(yōu)點,這使固態(tài)發(fā)酵在工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn),特別是酒精發(fā)酵中具有廣泛的應(yīng)用。

酵母酒精發(fā)酵的常用菌種包括釀酒酵母、管囊酵母和假絲酵母等。其發(fā)酵機(jī)理為在無氧條件下,葡萄糖通過糖酵解生成丙酮酸,丙酮酸再經(jīng)過脫羧形成乙醛,乙醛通過還原得到乙醇。利用酵母發(fā)酵生產(chǎn)酒精具有產(chǎn)率高、耐酒精能力強(qiáng)、受污染危險小的特點,目前廣泛運用于酒精生產(chǎn)中。

發(fā)酵過程中,不同的發(fā)酵條件會一定程度上影響發(fā)酵產(chǎn)率,通過比較不同發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間、發(fā)酵pH值、纖維素酶用量、接種量以及初始底物濕度等發(fā)酵條件下的酒精產(chǎn)量,可分析獲得纖維素酶酒精發(fā)酵的最適條件。

2發(fā)酵生產(chǎn)酒精條件

2.1發(fā)酵溫度對酒精產(chǎn)率的影響

經(jīng)實驗測定,纖維素發(fā)酵生產(chǎn)酒精的最佳溫度為30～35℃ ,這是纖維素酶與酵母最佳發(fā)酵溫度綜合作用的結(jié)果。但是,當(dāng)使用耐高溫酒精活性干酵母進(jìn)行發(fā)酵時,可采用其最佳發(fā)酵溫度范圍的上限值。

2.2發(fā)酵時間對酒精產(chǎn)率的影響

發(fā)酵生產(chǎn)酒精產(chǎn)量的高低取決于發(fā)酵周期是否合理,而發(fā)酵時間將直接影響酒精的產(chǎn)率。由試驗結(jié)果可知,當(dāng)酵母發(fā)酵時間為72h時,酒精產(chǎn)率較高,其原因是在發(fā)酵初期,酵母以發(fā)酵醪中的糖分為碳源,酵母不斷代謝糖分發(fā)酵生成酒精;但當(dāng)發(fā)酵一段時間后,隨著發(fā)酵醪中的糖分含量的減少,酵母開始利用產(chǎn)物酒精作為碳源來維持自身的生長和繁殖,使得整個發(fā)酵過程中酒精的產(chǎn)量呈先升后降的趨勢,所以時間的長短將直接決定酒精最終產(chǎn)量。

2.3發(fā)酵pH對酒精產(chǎn)率的影響

纖維素酶對pH比較敏感,因此pH值對酒精發(fā)酵的影響較大,在一定pH值下,纖維素酶反應(yīng)速度達(dá)到最大,pH升高或降低,酶反應(yīng)速度均下降,從而使發(fā)酵產(chǎn)率降低。由實驗可知,當(dāng) pH值處于3.2到4.8之間時,酒精產(chǎn)率隨pH增高而逐漸上升,在pH為4.8時酒精產(chǎn)率達(dá)到最高。當(dāng)pH超過4.8時酒精產(chǎn)率開始下降直至接近于0。pH過高或過低都會導(dǎo)致酶活下降甚至失活。由此可以確定,纖維素酒精發(fā)酵的最適pH為4.8。

2.4纖維素酶用量對酒精產(chǎn)率的影響

在發(fā)酵過程中加入纖維素酶有助于提高酒精產(chǎn)率。通過實驗表明,隨纖維素酶添加量的增加,酒精產(chǎn)率隨之增加。加入纖維素酶前一般進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理后的纖維素更容易與纖維素酶發(fā)生作用進(jìn)行酶解,生成葡萄糖及纖維二糖,進(jìn)一步用于生產(chǎn)酒精。纖維素酶的用量直接決定了預(yù)處理纖維素廢棄物的最終水解情況及酒精產(chǎn)率。當(dāng)纖維素酶用量較低時,酒精產(chǎn)率隨纖維素酶用量增加而上升,當(dāng)用量達(dá)到35IU/g底物后,酒精產(chǎn)率增加緩慢,纖維素酶-酒精產(chǎn)量曲線接近于水平,因此從節(jié)約成本角度考慮,可以確定最適纖維素用量為35IU/g底物。

2.5接種量對酒精產(chǎn)率的影響

一般情況下,不同酵母接種量酒精產(chǎn)量不同。從纖維素物質(zhì)糖化法制備燃料乙醇的實驗中可以看出,當(dāng)接種量為5%時,酒精產(chǎn)量在0h到72h這段時間內(nèi),酒精產(chǎn)量增長較慢,說明發(fā)酵液中接種的酵母量不夠,不能充分利用發(fā)酵液中的還原糖;當(dāng)接種量為15%和20%的時,酒精產(chǎn)率和產(chǎn)生速率幾乎一致。根據(jù)多次實驗所得數(shù)據(jù),當(dāng)酵母接種量為10%時較為合適,酒精產(chǎn)生速率比較穩(wěn)定,酒精產(chǎn)率較高。

2.6初始底物濕度對酒精產(chǎn)率的影響