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生物质纤维材料的研究进展及发展前景摘要：本文主要介绍了生物质能的概念及优点，详述了生物质再生纤维、生物质合成纤维的主要品种发展进程及生物质纤维的发展前景。关键词：生物质能生物质纤维生物质再生纤维生物质合成纤维发展前景前言 自改革开放以来，我国经济快速发展。如今，中国在国际大舞台上起着举足轻重的作用。但是经济快速发展的代价便是能源的消耗，环境的污染。现阶段，不仅中国乃至整个世界都面临着能源危机。因此，寻找、开发新型清洁能源迫在眉睫。 据统计，2011年我国能源消费总量为34.78亿吨标准煤，比前一年增加了。我国是世界上最大的化纤生产国，但是随着能源的匮乏，受到越来越多的限制1。因为化纤生产原料90以上都是石油，要想缓解能源危机，就必须寻找可替代能源以此来大力发展化纤行业。而大力发展生物质纤维来满足人们日益增长的能源需求是一个不错的选择。1 生物质能生物质能是指绿色植物通过光合作用将太阳能以化学能的形式储存在生物体内的能量。生物质能是人类赖以生存的重要能源，它的消费量排名第四，仅次于煤炭、石油和天然气。生物质能的优点：可再生性：由于生物质能是由植物的光合作用产生的，与植物体内的叶绿素有关，而叶绿素这种物质是可重复利用的，因此可保证能源的持久性；低污染性：生物质能的含硫量、含氮量较低，燃烧过程中生成的硫化物、氮化物较少。并且生物质能生长时需要的CO相当于它排放的CO的量，因此生物质能作为燃料时，它对大气的CO排放量近似于零；保健性:发展生物质纤维有利于提高全民的健康水平。例如，甲壳素纤维、海藻纤维、胶原纤维等材料，具有手感柔顺和生态亲和等性能，对皮肤无刺激性作用，可用于床上用品、服装织品等。其次，生物质纤维在医学领域也有着广泛的应用，比如人工肾、人工血管、人工骨等。生物质纤维在挽救生命和提高全民健康方面也发挥着日益重要的作用。2 生物质能源的分类及其发展生物质纤维可分为生物质原生纤维、生物质再生纤维、生物质合成纤维三大类。我国传统的生物质原生纤维以棉、毛、麻、丝为主，生物质再生纤维主要有Lyocell纤维、竹浆纤维、甲壳素纤维等，生物质合成纤维有PTT、PLA等。以棉、毛、麻等为主的生物质原生纤维在很久以前就被发现，迄今为止它们的加工技术较为成熟。目前，主要研究的是生物质再生纤维和合成纤维。2.1 生物质再生纤维生物质再生纤维是以天然聚合物为原料，经过化学方法制成的。再生纤维是在化学组成上与原聚合物基本相同的化学纤维。同时也可用纤维素为原料制成结构为纤维素的再生纤维。 2.1.1Lyocell纤维 Lyocell纤维是溶解性纤维，它是以甲基吗啉氧化物（NMMO）为溶剂，用湿法纺制而成的再生纤维素纤维。其废弃物可自然降解，而且生产过程中的氧化胺溶剂回收利用率高达99.5。此外，Lyocell纤维在生产过程中毒性较低，不污染环境，因此被誉为21世纪的绿色纤维。Lyocell纤维的主要组成是纤维素，与棉或粘胶纤维相似。其分子量介于棉与粘胶之间，正是因为其独特的聚合度和结晶度，使它的吸水速度大约是棉的两倍。Lyocell纤维具有良好的亲水吸湿性、温控性及干湿强力，其强度接近涤纶。由其制作的织物富有光泽，手感柔软光滑，悬垂性及透气性好。近年来，不少国家大力发展Lyocell纤维。我国上海纺织控股集团下属的上海里奥纤维企业发展有限公司的“生物可降解材料产业化开发”项目建成了1000ta的Lyocell纤维生产线。目前年产10t的Lyocell纤维关键设备工程化小试示范线已建成并实现连续稳定运行2。 随着科学技术的发展，近年来，不少科研者研究了Lyocell纤维的其他方面。 2.1.2竹纤维 竹纤维是从天然竹子中提取出的一种纤维素纤维，是继棉、毛、麻、丝之后第五大天然纤维。竹纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等。同时又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线的功能。因此，竹纤维是内衣、袜子等领域的主要品种。有专家指出，竹纤维是一种真正意义上的天然环保型绿色纤维，由其制作的纺织品完全复制了竹纤维的固有特性。竹纤维主要分为两大类，天然竹纤维和化学竹纤维。化学竹纤维包括竹浆纤维和竹炭纤维。竹浆纤维是一种将竹片做成浆，然后将浆做成浆粕，最后通过湿法纺丝制成的纤维，其加工过程与粘胶相似。目前，我国竹浆纤维已有了稳定的生产线。上海粕总工厂与上海月季化学纤维有限公司合作，开发了纯竹纤维粘胶丝，在国内首创了“竹浆粕变性、二次蒸煮”的生产方法，并且具有了一定的生产力。山东潍坊海龙股份有限公司通过与国内竹浆生产厂家联合，根据竹子的纤维特点，通过反复试验后，成功推出了绿色环保纤维竹素纤维，并形成了年产量万的生产规模3。同样，科研工作者在竹浆纤维方面也有着发展性的研究。2.1.3甲壳素纤维 甲壳素是从虾、蟹、昆虫等甲壳类动物的外壳及菌类、藻类的细胞壁中提取的一种类似于纤维素的天然高聚糖。甲壳素是一种无色、无味、无毒、耐晒、耐热、耐腐蚀、不怕虫蛀的结晶或无定型物。它是由乙酰2氨基2脱氧葡萄糖以1，4糖苷键连接而成的多糖。其分子结构与纤维素十分相似，具有一定的流延性及成丝性，是很好的成丝材料。由于具有较好的晶状结构和较多的氢键，因此甲壳素的溶解性较差。但其具有许多天然的优良性能，例如抗菌性、生物降解性、无毒性、吸附性、溃疡抑制作用等。朱祎俊4采用琼脂平血扩散法（定性）和吸收法（定量）对不同比例的甲壳素长绒棉混纺织物进行抗菌测试，实验结果表明，混纺织物对金黄色葡萄球菌的抑制率大于大肠杆菌，而且只要甲壳素的混纺比例达到20时，抑菌率最佳。甲壳素在自然界中的年生物合成量在百亿吨。除了甲壳类动物外，在昆虫类动物体和霉菌类细胞内也含有大量的甲壳素，它是一种取之不尽用之不竭的资源。甲壳素纤维针织品手感柔软，保湿、抑菌除臭性能好，而且对皮肤有着良好的保养作用，还可以辅助治疗过敏性皮炎，符合绿色纺织品的标准，是21世纪新一代的保健针织品。2.2 生物质合成纤维生物质合成纤维是指将人工合成的、具有适宜分子量并具有可溶性的线性聚合物，经纺丝成形和后处理而制得的化学纤维。合成纤维的原料是由人工合成的，生产不受自然条件限制。它除了具有化学纤维的一般优越性能，例如高强度、质轻、易洗快干、弹性好、不怕霉蛀等，不同品种的合成纤维各具某些独特性能。2.2.1 PTT纤维 PTT纤维是聚对苯甲二酸，丙二醇酯的缩写，俗称弹性涤纶。PTT纤维最早是由Shell Chemical与美国杜邦公司分别从石油工艺路线及生物玉米工艺路线通过PTA与PDO聚合、纺丝制成的新型聚酯纤维。张红霞18研究了PTT纤维含量对织物性能的影响。通过比较不同比例的PTT粘胶织物的拉伸性能、抗起毛起球性、透湿性等，得出当含PTT纤维为20，粘胶纤维为35左右时，织物最具有服用价值。PTT纤维属于聚酯纤维，兼有涤纶、棉纶、腈纶的特性，除具备较好的防污能力外，还具有伸长性好、易染色、易加工、手感柔顺、富有弹性等优点。另外， PTT纤维还因具有干爽、挺括等特点而被广泛应用。因此，在不久的将来，PTT纤维将会逐步代替涤纶、棉纶成为21世纪大型纤维。 2.2.2 PLA纤维 聚乳酸纤维（PLA）的生产原料乳酸源于玉米淀粉，因此这种纤维也称为玉米纤维。PLA纤维是生物体中常见的天然化合物。可通过乳酸环化二聚物的化学聚合或乳酸的直接聚合得到高分子量的聚乳酸。以聚乳酸主要原料的制品具有良好的生物相容性、生物可吸收性以及良好的生物可降解性，并且在可降解热塑性高分子材料中PLA具有良好的抗热性。 周青青21讨论过染色促进剂对PLA纤维染色动力学和热力学的影响。结果表明，在一定条件下，加入促进剂可以使染料在PLA纤维上的平衡吸附量增加，而且上染速率也会明显加快。PLA纤维的强力因纤维发生降解而先增加后减小。由PLA纤维制得的产品再无利用价值后，可在土壤或海水中经微生物作用分解为CO2、 H2。燃烧时，不会造成污染，因此PLA纤维是一种可持续发展的生态纤维。生物质纤维的展望随着社会的发展，科学技术的进步，我们对能源的需求量越来越大，而能源的数量却在急剧下降。在能源危机面前，生物质纤维给我们带来了曙光。生物质纤维来源广泛且原材料易制备，是一种可持续利用的材料，符合人类的可持续发展观念。此外，生物质纤维中的原生纤维碳排放量少，还有一些生物质纤维可降解，不污染环境，符合我国的低碳经济。随着生活水平的提高，生物质纤维在医疗方面也有着重要的作用。人体的部分结构和纤维结构相似， 因此许多生物质纤维是具有纤维形态的生物医用材料。生物医用纤维是一类可直接影响人民生命健康的重要材料。特别是随着组织工程等现代医学研究的蓬勃发展，生物医用纤维出现了许多新的研究热点，并孕育着新的突破，将展出更美好的应用前景，并且对现代医学的发展、挽救生命和提高人民健康有着重要意义23。生物质纤维作为一种新型材料，不仅满足了市场对高性能、新功能产品的需求，而且还符合绿色发展的要求。参考文献1 王华平，陈向玲生物质纤维发展现状及趋势J行业聚焦，2013， 6：3234 2 赵永霞再生纤维素纤维的进展与对策J纺织导报，2008，11：3842 3 杨明霞，沈兰萍新型再生纤维素纤维的现状及发展趋势J纺织科技进展，2011，2：1620 4 朱祎俊不同