浅谈玉米纤维yd13822

王晶晶1 万明2 1、陕西工业职业技术学院 陕西咸阳 712000；2、西安工程大学 陕西西安 710048

收稿日期：20110301

作者简介:王晶晶(1979-)女,汉族,籍贯:黑龙江省宾县,现为陕西工业职业技术学院纺织染化学院讲师,目前为西安工程大学硕士研究生在读。主要从事纺织功能性材料与功能纺织品设计

原载：染整技术2011/7；11-13

【摘要】文章介绍了玉米纤维的结构及其主要性能,突出了生物降解性,探讨了玉米纤维的广泛用途,指出在绿色环保的21世纪,玉米纤维是一种极具发展前景的纺织材料。

【关键词】玉米纤维;结构;生物降解;绿色环保

【中图分类号】TS190.1l 文献标识码:A 文章编号:1005-9350(2011)07-0011-03

1 概述

被誉为21世纪新一代纤维之一的玉米纤维最早产生于1948年,产品名为“维卡拉”,为玉米蛋白质纤维。1948年至1957年,玉米维卡拉纤维进行大批量生产, 由美国维吉尼亚一卡里罗来纳化学公司生产制造。之后不久, 美国知名谷物公司Cagi11研制开发成功“玉米聚乳酸纤维”(PLA纤维),产量增至6000吨。1989-1998年日本岛津制作所与钟纺公司合作进一步开发玉米乳酸纤维, 商品名为Lactron纤维。并以该纤维制作推出各种服饰产品,在长野冬季奥林匹克运动会上展示。2000年, 美国CDP公司与钟纺公司合作, 联合生产聚乳酸树脂等新品种, 并投入生产, 生产聚乳酸纤维成本过高的问题得以解决。我国玉米纤维纺织品也已面世,产品性能优越,深受消费者喜爱。

2 玉米纤维的结构特点及主要性能

2.1结构特点

玉米纤维和涤纶同属聚酯类, 但涤纶是芳香族聚酯化合物, 而玉米纤维属于脂肪族聚酯化合物。常见玉米纤维侧面及横截面的显微镜照片如图1、图2所示,其横截面呈非完整的圆形。

图1玉米纤维侧面	图2玉米纤维横截面

2.2 玉米纤维的主要性能

比重 玉米纤维的比重为1.27,在纺织纤维中是较轻的,制成的织物轻盈舒适。

机械性质 玉米纤维的强度、伸长与涤纶和锦纶差不多,但初始模量较低,在小负荷作用下容易变形,具有很好的手感。玉米纤维的回弹性很好,延伸5%时,弹性恢复率为93%,延伸10%时,弹性恢复率为64%,优于涤纶纤维。

吸湿性 玉米纤维的吸湿性优于涤纶纤维,在标准状态下,回潮率为0.4-0.6%。

染色性能 玉米纤维的染色以分散性染料为好,能染浅、中或深的色泽, 由于其折射率低, 能染成深色。染品的耐洗牢度和染料移染速率良好, 色牢度高于3级。

光学性质 玉米纤维具有较低的光折射指数,光泽柔和,其织物具有丝绸般的光泽, 比涤纶服装更华丽美观。而且耐紫外线, 经日晒500h后, 仍保持90%的强力, 在氙弧光下不褪色, 洗涤后基本上不变色。

热学性质 玉米纤维的熔点为175℃, 明显低于涤纶纤维和锦纶纤维。玻璃化转变温度适宜, 为57℃, 介于涤纶和锦纶之间。沸水收缩率为8%-15%。

阻燃性 玉米纤维的极限氧指数是常用纤维中最高的(26%-27%),和羊毛的极限氧指数(24-25%)相似, 优于涤纶纤维(23%-24%),接近于国家标准对阻燃纤维极限氧指数的要求(28%-30%),燃烧时发热量低(是涤纶纤维的16%), 只有轻微的烟雾释出(是涤纶纤维的57%),易自熄,火灾危险性小。

玉米纤维与涤纶纤维、锦纶纤维性能比较见表1。

表1玉米纤维与涤纶纤维、锦纶纤维的性能比较

性能	玉米纤维	涤纶长丝	锦纶长丝
密度（g/cm3）	1.27	1.38	1.14
折射率(%)	1.40	1.58	1.57
熔点(℃)	175	265	215
标准回潮率(%)	0.5	0.4	4.5
拉伸强度(cN/dtex)	4.0-5.0	4.0-5.0	4.5-5.3
强度(cN/dtex)	3.97-4.85	4.06-4.85	3.97-5.29
伸长率(%)	25-35	30-40	40
杨氏模量/(Kg/mm2)	400-600	1200	300
结晶度(%)	＞70	50-60	35
沸水收缩率(%)	8-15	8-15	8-15
染料种类	分散性染料	分散性染料	酸性染料
染色温度(℃)	100	130	100

3 生物降解性

玉米纤维是完全降解型绿色纤维。它在环境中可被微生物分解。其分解步骤是:纤维中的非晶部分的溶胀和分解,同时破坏了大分子链的规整性,使得大分子更容易被分解。先是在纤维的内部产生分解产生的空洞,继而破坏纤维表面,继而逐步分解。

例如,Lactron从初始原料淀粉开始,再生循环周期短,只需1-2年;如果在活性污泥中,微生物迅速分解玉米纤维,只需几个月其强度就降为零。而且这种玉米纤维经过分解的二氧化碳和水,在光合作用下又会生成初始原料淀粉。这不仅是原料再生,而且减少了空气中的二氧化碳(产生温室效应的气体)的含量。其次,它的加工所需的资源较石油化工制品节省20%-50%。其能源消耗比常规的尼龙生产所需的能源少40%。

所以,玉米纤维是典型的“21世纪的环境循环材料”,一种极具发展潜力的生态型纤维。

4 玉米纤维的开发利用及其主要应用领域

玉米纤维具有以上优越的性能, 因此有广泛的应用价值,是目前完美的环保型、绿色纤维。

在纺织工业领域,玉米纤维可以织成各种纺织品。远东纺织公司正在开发利用Ingeo制作的服装内纺织品、棉混纺布、地毯织物、家装饰物、非织造布等五大类产品。钟纺公司还将Lactron制作成了食品业及餐饮业职员的制服,马球运动员的衬衫。玉米纤维还有一个优越点,那就是它可以同天然的纤维如苎麻、棉、毛等混纺生产各种服装产品、装饰品。Lactron与棉纤维混合纺织品制作内衣,其优点在于这种混纺布有利于水分的转移,赋予其优良的形态稳定性和抗皱性,对人体皮肤无任何刺激。玉米纤维在纺织制品范围的使用面正在扩大。

在医疗器械领域,玉米纤维用于制作手术缝合线,由于自动降解的特性,免去了病人取出缝合线的二次手术,受到极大的欢迎。美国仅此一项的在2001年就有13.8亿美元的受益。此外,玉米纤维还可以用于制作修复骨缺损的器械:骨板、骨螺钉、缺陷填充材料等,用于工程组织(包括骨、血管、神经等)制作支架材料。药物缓释材料是玉米纤维在医疗领域的又―个应用,尤其是在缓释蛋白质类和多肽类药物上具有特别的优越性。玉米纤维是第三代生物材料的典型代表。

玉米纤维在其它一些领域也有广泛的用途,例如编织品、渔网、包装材料等诸多领域。Toray公司研发成功了利用玉米纤维生产的Ecodear汽车内装部件,如车门、轮圈、车座、天棚等,其中轮胎盖是玉米纤维与红麻的混合物经过热压成型的制品。

5 结语

21世纪, 绿色环保型新纤维制品会成为纤维市场的主导产品之一。 玉米纤维作为可生物降解的合成纤维, 有着优良的性能和广泛的用途, 需求量必然会不断扩大。我国有极其丰富的玉米原料, 成本低廉, 而且原料的利用率及转化率高,生产玉米纤维蕴含无限商机。

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