21世纪的纤维与环境保护.pdf

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1、H 二】4 1 82 ( 】( 1 2 年1 0 月 2 1 世纪的纤维与环境保护 陈文兴余志成胡智文 浙江工程学院材料与纺织学院，杭州3 1 0 0 3 3 ) 摘要：从纤维的制造、加工肚纤维废弁物等方面论述纤维与环境的戈系介绍绿色纤维和绿色加工方面已取得的成就和今 后的发展趋势。井指出纤维在主动治理环境污染方面n J 做出积极的贡献。 关键词：纤维环境保护绿色纤缝绿色加上莳井 中囤法分娄号：is 1 0 9文献标识码：B 2 0 世纪工业的快速发展，极大地提高了人类的 物质生活水平，同时也带来了环境问题，诸如臭氧层 的破坏、地球气温变暖、土地沙漠化、空气污染、水污 染、工业垃圾等，正严重威

2、胁着人类自身的生存环境 和经济的町持续发展。当前，环境问题已引起全世 界的高度重视。过去评价一个产品好坏的标准是 “价廉物美”，而现在还必须考虑环保这一因素。纤 维及其制品也不例外。我们理解，“环境纤维”可包 括以下i 个力面的含义：1 ) 纤维制造加工过程中少 耗资源、少耗能源、少污染环境；2 ) 纤维及其制品废 弃后应尽量减轻对地球的负荷；3 ) 纤维主动地治理 环境污染。 l 纤维加工过程中少耗资源、少耗能源、少污染环境 化学纤维足近几十年来发展最快的产业之一， 要保持这种高速增长的势头，就必须保征源源不断 的原料供应，但地球上资源的储存量有限，总有一天 会枯竭。据科学分析，地球上现存的

3、石油按目前的 消耗量计算到2 0 5 0 年将耗尽。另一方面，某些纤 维的牛产和各种纤维的染整加工，对环境造成了严 重的污染这些资源和环境问题都将制约整个纤维 行业的可持续发展。 5 结论 一种i 维人体建模方法能否在具体人体模型实 现中发挥作用，主要由建模方法本身性能和实现方 法( 如 算机程序) 的质量两方面共同决定。实现方 法的好坏很大程度七依赖于建模方法的原理，因此 对人体建模方法本身进行理论上的分析研究寻求 一种好的建模方法足非常重要的。并且随着人体建 模方法研究的深入，还可能会有一些新的建模方法 出现，原有的方法也可能会得到进一步完善和发展。 参考文献 从长远观点看，大然纤维及再生

4、纤维具有持续 生产的町能性，因而是今后的发展方向。其中再乍 纤维素纤维的前景更令人看好。粘胶纤维从1 9 世 纪末产业化以来，一直延续至今。但由于粘胶纤维 的生产过程中使用对环境有害的二硫化碳溶剂，以 及粘胶自身性能的缺陷使其发展规模受到限制， 因而人们一直在寻找新的纤维素溶剂。2 0 世纪8 0 年代，英国考陶尔兹公司、奥地利伦青公司使用无毒 无污染的、一甲摹氧化吗啉生产再生纤维素纤维获 得成功- “。1 9 8 9 年，国际人造纤维和合成纤维标准 局正式将这种方法制成的纤维命名为L y 。c e l l 纤维， 商品名为T c n c e l 纤维。L y o c e l l 纤维不仅继承

5、了再 乍纤维素纤维手感柔软、悬垂性好、吸湿性优、穿着 舒适等优点，而且弥补了粘胶纤维湿强低、耐磨性及 尺寸稳定性差的不足。同时，L v o c e l l 纤维的乍产过 程中无副产物生成，所用的有机溶剂几乎能够令部 回收循环利用，符合环保要求，因此被誉为2 l 世纪 最有发展前途的再生纤维素纤维。 浙扛省自然科学基金青年科技人0 培养专项奖金资助项日( 项 目编号：R ( ：0 0 0 4 7 ) l s l o l a IH nSJ 1 a 1 e ( h a r a “e r 、f ( ( ( ) I n o I J l e r ( ；r H t P F l I C o n l 【u t

6、c rA a t l o n9 lH c l d c l b e 疆：S p n g c rV c 山g ，1 9 9 18 9 9 9 2丁h f I l m nN KM u n h HTr ) e A n E e l m Me ta ID 日nT f o m a t n dA n t fH u m a nF a c e sV l s u a l ( k m D u l e f1 9 8 9 ( 5 ) 3 2 3 9 3B I n l a nn a sA r u l tKS e “g “p t a p I J l 1 【J P 【l1 1 l I n f l e | 1 1 “H 【1 r

7、 。 g m r n s f o r w o r ks t a t l o nd e s l g nE r g o n o m l c s 1 9 9 5 ( 9 ) ：1 9 5 8 1 9 7 2 4K a v l sBI s k a n d e rP AT h r P ed n s I Ih n m 。d e If o r 【h c I H M “I A T l A8 y s A l p lL e dE 。g o n 0 s ，1 9 9 4 ( 6 ) ：3 9 5 3 9 7 5 毛恩荣等用于机械系统 机界面匹配研究的人体模喇农业机 械学报，1 9 9 8 ( 3 ) ：1 4 6

8、武剑洁等基于特征的服装人体模犁参化建模方法华中理上大 学学报，2 0 0 0 ( t ) 2 9 3 2 7 张瑞云等服装c A D 中鼍维 体数据处理与曲面拟台中国纳织 大学学撤，2 0 0 0 ( 2 ) 5 0 5 2 8 付世渡等基十B 样条曲面的 悼模型的建立计算机学报 1 9 9 8 f 1 2 ) ：1 1 3 1 1 13 5 9 樊劲基于物理的建模研究以及在服装c A D 中的庸片j ：薄士学位 论义 华中理工大学机械科学与丁程节院1 9 9 7 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR

9、 to remove the watermark 幼织学报第一十一巷第五期 与资源一样，能源也面临短缺的危机。凼此如 f u I 节行能源高数牛产也足个| 分重要的课题。如 合成纤维大规模连续化步法纺丝生产1 = 艺与小规 模间歇式纺缝I 一艺相比较，生产效率高的1 织造布 生产1 艺与机织或针织生产工艺相比较常压染色 的改性涤纶纤维与高温高压染色的涤纶纤维相比 较，部大大节省丁能源， 纤维及其制品的染色、印仡加1 是工、眦生产中 一个严重的污染源。用计算机控制的喷墨印花技术 s ，J 大大减轻日J 花对环境的污染，这足高新机技术在 传统的纺织1 业中保护环境所做的重大贡献。染整 F 程巾要减

10、少染料的排放量，必须将纤维材料、染料 及染整L 岂三位一体综台加以考虑，即包括对纤维 进行物理化学改性以提高纤维的上染率，合成结构 合理并与纤维棉匹配的染料，开发新的染整_ 艺技 术和没爵以及减少助剂的使用量。德国最先研究开 发的赶l 临界二氧化碳染色技术。，真正_ 实现了染色 无废水排放，它在染色过程中不使用水作溶剂，也不 使用任何表面话性荆，染料可循环使用。目前该技 术在进一步的研究中，但其使用的设备价格非常昂 贵另一种“零排放”的思路是使天然纤维本身具有 颧色这样n f 省去染色过程，如应用基因工程技术生 产彩色棉、彩色蚕丝、有色羊毛等”。纤维制品 在使用过程中需要多次洗涤，而合成洗涤剂

11、的大量 使用造成了水质的污染和富营养化，研究开发防污 纤维对保护水资源具有积极意义。 2 纤维及其制品废弃后尽量减轻对地球的负荷 常规的合成纤维废弃后很难被地球“消化吸 收”，增加r 地球的负荷。解决的方法，一是废弃纤 维的重复利用，二是研究开发可降解的高分子纤维： 化学纤维的废弃物有两类，一类是化学纤维在 卡产加工过程中形成的废弃物如废丝等，另一类是 化学纤维最终制品的废弃物，如服装、地毯等。废弃 物处理一般通过填埋、焚烧和回收再利用三种方法。 由 地球上废弃物处理的场地有限燃烧时某些纤 维如睹纶、氯纶等会释放卅二氧化碳、氰化氢、氯化 氢等有害气体，给环境造成、污染，所以最好的方法是 废弃物

12、的重复利用。其途径有加工成新的聚合物和 制备单体两种方案。对于生产过程中产生的废弃 物有些回收技术已经日趋成熟。如将腈纶废丝制 成睛纶胶，用于纺织厂的浆纱和木材制品厂胶合板 的粘结；将腈纶胶经变性突联处理后作为印花糊料 等又如将涤纶废埋降解制备对苯二甲酸和乙二醇 单体但纤维制品废弃物的回收再生进展比较缓 慢一是冈为废弃物中纤维材料在分离上有困难； 再是川废弃物制造的产品并不一定能被消费者所接 受，回收成本也较高，增加了回收的难度，凶此必须 进行必要的基础研究，综合考虑废弃物的【旦l 收、分 离、再生及再生物的用途开发和市场开发，努力提高 废弃物的资源化程度。 可降解的高分子纤维材料包括生物町降

13、解纤 维、光热可降解纤维，其中生物i ，降解高分子材料的 研究报道更多。生物可降解高分子纤维是指受到自 然界巾的微生物( 如细菌、真菌、藻类等) 侵蚀后可以 完全降解的纤维。臼前研究开发的思路有二条途 径，即制备具有可被微生物或酶降解的化学结构的 高分子纤维及培植专门用于降解合成高分子的微生 物。生物可降解高分子纤维主要有聚肽类、聚糖类 和聚脂肪族酯类，目前认为最有前景的是聚乳酸纤 维。 聚乳酸纤维是以正米、小麦等淀粉为原料，经发 酵转化成乳酸，然后聚合纺丝而成，聚乳酸纤维采 用的原料是可以再生的天然植物，从生产到废弃消 亡的整个过程完全是自然循环型；即二氧化碳和水 在阳光的作用下通过植物的光

14、合作用合成淀粉，用 淀粉制备乳酸然后合成聚乳酸纤维，聚乳酸纤维废 弃掩埋后，经微生物、酶的作用，发生分解、代谢，并 释放出二氧化碳和水。因此整个过程对地球环境不 增加负荷。 大豆蛋白纤维是我国自主开发的再叶三植物蛋白 纤维_ 6 一，它采用化学、生物化学的方法，从榨掉油脂 的大豆豆渣中( 含3 5 的蛋白质) 提取球状蛋自质， 并在适当的条件下，改变蛋白质的空间结构，与含羟 基和氰基的高聚物接枝共聚，通过湿法纺丝而成。 由于其生产和使用过程中对环境、人体无污染，是一 种易生物降解的环保趔纤维，具有巨大的发展前景， 3 纤维主动地治理环境污染 环境污染包括水污染、空气污染、电磁波污染、 噪声污染

15、等，纤维材料具有比表面积大、体积蓬松、 容易加工成所需的形状、价格较低、性能特异性广等 特点，它可以在治理环境污染方面大显身手： 3 1 治理水污染 离子交换纤维是一种纤维状的离子交换材料， 与颗粒状的离子交换树脂相比，具有直径小，比表面 积大，因而交换和洗脱速度更快，被广泛应用于水溶 液中微量元素的提取和有害物质的去除，使水得到 深度净化，如去离子水的制备。离子交换纤维除了 可除去水中的金属离子、阴离子外，同时对蛋白质等 有机大分子、茼体等的吸附能力优良，使处理后的水 质良好。国外已将离子交换纤维和反渗透膜或超滤 膜组合成小型超纯水制造装置并实现了商业化，用 于电子行、【k 所需的超纯水的制

16、备17 ，另外，只前核 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 2 0 0 2 年1 0 月 电站产乍的带放射性污染的水也是靠离子交换纤维 来净化”。 由巾卒纤维制成的膜更是处理工业废水的高效 绿色材料。制作膜的纤维材料种类很多，膜的品种 也很多，它们适用于各种不同的场合，可以除去水中 各种有机、无机物质。目前，膜技术已广泛用于印 染、造纸、电镀等各种化工行业的工业污水处理以及 纯净水的生产、海水淡化等领域- 9 。 活性拔纤维具有多孔结构和很大的比表面积

17、。 可以通过物理吸附除去水中多种有害物质，如有效 除去水中致味、致色物质及其有害的酚类、胺类、农 药等物质。载银、载碘的活陛炭纤维可1 0 0 地杀 灭金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌等 I ”。 目前用活性炭纤维制成的净水器已商业化。 32 除去有害气体 有害气体的种类繁多，它们的化学和物理性质 各不相同，圉此除去的原理也有所不同，主要有物理 法、化学法和膜分离法。 活性炭纤维能够吸附空气中许多种类的有害气 体，因此被大量用作空气过滤材料。不同原料和方 法制备的活性炭纤维，由于多孔结构和表面性质不 同，对有害气体的吸附容量和选择性也不同。活性 炭纤维吸附饱和后可以再生。由于活性炭纤维足通

18、 过物理吸附的原理来除去有害气体吸附饱和后或 温度波动有町能解吸，因此近年来正在研究将催化 剂f f = 【持在活性炭纤维上，如载有铜、钴、镍的活性炭 纤维，町将一些有害气体如s 鸥、N o 。、c 0 等氧化还 原为无害的形式【1 1 。载有光触媒二氧化钛的活性 炭纤维利用活性炭吸附较多的有害气体，用光触媒 催化剂将其分解除去”。 对利用化学法除去空气巾有害气体的纤维研究 报道很多。町眦用共聚改性法、纺丝添加法、纤 维后处理法等，将一些金属化合物、植物萃取物等有 壹盆成分结合在纤维上，或在纤维上引入功能性基团， 这洋制得的功能性纤维可以通过配位反应、中和反 晓，缩合反应、加成反应等原理除去空

19、气中的一些有 害气体：近l 二来二氧化钛光触媒在环保领域的应用 引人注目日本正在开发载有二氧化钛光触媒的有 机高分子纤维”“，通过光催化反应除去有害气体， 其中关键技术是如何将二氧化钛分布在纤维表层并 与夺气接触。另外，仿生消臭纤维是模拟生物氧化 还原酶的结构，通过类似酶促催化反应除去某些有 害气体，并且纤维无需再生，大有开发前途L 1 5 。 纤维制成的膜材料，具有很大的比表面积，可以 优先透过或分离某些气体因此正在被开发用于丁 业中减少有害气体( 包括氨气、二氧化硫、氮氧化物 等) 的排放。 33 防电磁波辐射 随着计算机、通讯行业的迅猛发展，以及仪器、 仪表的数字化、电视机、微波炉等家用

20、电器的普及， 电磁波对人体的危害和对其他仪器设备的于扰已越 来越受到人们的关注。目前研究开发的电磁波屏蔽 织物主要有含金属粉末的涂层织物、含金属纤维织 物、含金属化台物织物及化学镀镍、铜或台金织 物“【1 。一般来说，纤维的导电性越好，电磁波屏 蔽效果越好。另外国内已开发成功纤维中含特殊吸 收物质的防中子辐射织物，防x 射线织物。 34 防噪音 纤维制成的无纺布或毡状絮片，具有很好的吸 音和隔音性能，因此许多隔音墙都是用纤维材料制 成。 总之，时代的要求，将使2 1 世纪的纤维，不仅在 制造加工过程中少耗资源、少耗能源、少污染环境， 废弃后对地球较少负荷，而且会在治理环境污染领 域做出很大的贡

21、献。 参考文献 1JL e n z “一T kf l b 训l a r s t r u c ( 】fc eL l u I o s em 蚰恤d ef l k r s s p a nf r 1 ld l f f e r e n ts 。l v c n s y 蛐sJ n a lo fA p p l l e dP o 【y s c l c n c e 1 9 8 8 ( 3 5 ) ：1 9 8 7 2 0 0 0 2W & td ) y e l n go ft e x t l I ns u p e r c n t I c a lc a r b o nd l o x l d e T e x u l

22、 eR e s e a r c hJ n a l ，1 9 9 3 ，6 3 ( 3 ) ：1 3 5 1 4 1 3 邱新棉等天然彩色棉研究进展中囤棉花2 0 0 0 2 7 ( 5 ) ：5 7 4 山田弘叶天蚕茧茧色化学国外农学：蚕业1 9 9 “4 ) ：4 l 4 3 5 朱留沙等生物可降解材料囊乳酸的研究与丌发进展上 海医药情报研究，1 9 9 6 ( 4 ) ：4 3 4 7 6 张岩是大豆蛋白纤维及其产品开发棉纺织技术，2 0 0 0 ( 9 ) 5 4 0 5 4 l 7 吉岗敏雄1 电取口换之6 纤维学会志1 9 8 8 ( 9 ) ：3 4 4 3 4 5 8 刷绍箕离于

23、交换纤维的制备、性能和应用北京服装学院学 报7 9 9 “1 ) ：6 8 7 5 9 弓硅标等功能高分子材料北京：化学T 业出版社，2 0 0 0 ：1 0 3 1 2 9 1 0A0 v aSY ( ，s h l d a lA n t m a c t e r I a Ia c t t v a t e dc a r b 。nf m e rd e df r o mp h e n o l n t a l n m gs l l l t a t e ( 1 a r b o n ，19 9 3 ，3 1 ( 1 1 ：7 l 7 ， 1 l 陆耘等以生活炭纤维为载体的催化剂对N o 的催化还原作 用离

24、子交换与吸附，1 9 9 4 ( 1 ) ：3 2 4 8 1 2 占政荣等摩气净化网上光催化荆和活性炭相可_ 增强净化能力 的作用机理林产化学与工业，2 0 ( 1 ) ：5 9 1 3 门井汪芳新素材亡用o ，t 恶臭除当法新素材。1 9 9 2 ( 4 ) ：7 5 8 1 l4 山下典男光触媒纤维，、o 腑片j 加工技术，1 9 9 8 ( 9 ) ：5 5 卜 5 5 4 1 5 白井汪芳I J 本特许弟15 0 8 9 9 8 号第1 5 2 8 0 3 8 号( 1 9 8 9 年) 1 6 华载文等电磁渡屏般织物的研究纺织科学研究2 00 l ( 2 ) ：5 8 1 7 脓文兴等绔纶织物化学镀铜镇合盒研究浙旺T 程学院学报， 1 9 9 8 ( 4 ) 正6 5 2 7 0 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark