棉纤维与纳米基因高科技.doc

棉纤维与纳米基因高科技活生棉棉纤维与纳米基因高科技利用基因技术改性的天然棉纤维天然彩棉天然彩色棉是利用转基因技术把彩色棉基因移植在原棉DNA中，这样从种植到加工的整个过程避免了污染源因其纤维的色彩是百分之百的纯天然，完全符合人们追求生态色彩多元化的需求，在性能上满足了人们对纺织品舒适性，卫生性的要求，是一种极具潜在力和开发前景的新型环保型纺织原料。彩棉形态结构与白棉相似，但纤维较细，生成纤维素的次生胞壁很薄，胞腔很大。色素主要分布在纤维次生胞壁中。主要有绿棉和棕棉两种绿棉次生胞壁中有同轴嗜锷层，白棉和棕棉则不存在。绿棉同轴嗜锷层与光照和温差无关，与腊质含量有关，与色素有关。同轴嗜锷层越多，色素越深。彩棉纤维纤维素含量仅占8590，其余物质化学成分主要为蜡质；腊质含量约是白棉6-13倍。绿棉腊质中，脂肪烃含量约为95以上：主要成分为C22-24w一羟基脂肪酸和二羧酸。白棉腊质中主要成分为c16-18组分，主要成分为脂肪醇和极性酸。绿棉脂肪烃中含有羟基、羰基、羧基、芳环、酯键、醚键等化学基团。彩棉灰分含量约是白棉1.41.6倍。彩棉多数含金属量小于白棉，但铜、铁、锌、钼含量高于白棉。黄棉铁、锌、钙、镁、钼含量显著较高；绿棉铜、镁含量显著较高。金属含量的不同，其主要功能有待进一步研究。彩棉蛋白质含量约是白棉的1.752.1倍，含氮物质较多，对色素产生的影响尚属未知。天然彩色棉生产的产品后加工工序无需进行化学染料处理，是具有天然品质特性的环保型产品，但其强力较低，目前已应用的产品包拈针织用纱，床上用品，有适宜的刚度和很好的保暖性的面料，天然彩棉毛巾及浴巾，天然彩色棉与其它功能性纤维如罗布麻纤维混纺的功能性产品，以及用彩棉与氨纶纤维进行包缠纺形成的纱线，该纱线工艺既保持了彩棉的天然纤维性又增加了包缠纱的特点，成纱强力高，使成衣具有良好的形态稳定性，是很好的环保性面料。后工序无需经过染色加工，不仅降低了成本，而且避免了染料对人体健康的危害以及水质和环境的污染，这些产品在国际市场上价格比普通棉纺织高出3-5倍，市场供不应求。彩棉的应用引发了纺织工艺上的研究，这些研究目标包括：研制出低成本、无甲醛无毒防皱助剂，达到或超过采用2D树脂整理工艺的服用性能；用生物酶退浆及抛光，保持天然彩色棉制品生产全过程零污染：研制天然彩色棉纺纱织造染整成套生产技术，形成批量生产。近15年来，对天然彩色棉的商业性兴趣胜于纯粹的好奇心。彩色棉产品性能尚好的验证，使它在环境意识之中孕育了一个有地位的市场。目前已经开发天然彩色棉研究和生产的国家包括我国在内共有23个。采用杂交、基因转导等现代生物工程技术，培育出的一种在吐絮时就具有红、黄、绿、棕等天然色彩的棉花。世界主要产棉大国如美国、俄罗斯、墨西哥、巴西、埃及等，现都在进行彩棉的研究和推广。目前，世界彩棉种植面积约100万亩。彩棉价格每磅超过2美元，高出了普通白棉的23倍，并且供不应求。国际有机农业委员会也预测，未来30年内，全球棉花总产量的30将被彩色棉花替代。通过组分结构和加工方式进行改性的天然棉纤维阻燃棉纤维美国棉花公司纺织化学研究部通过改进棉纤维的组分结构和加工方式，使棉纤维具有了较高的阻燃性，从而使棉纤维能够进入制毯、室内装潢和起绒表面的服装等产品领域。 该组分结构和方法的美国专利号为6,488,718，可用于纤维素纤维阻燃改性，主要原理是将氨基酸、蛋白质或缩氨酸等特殊基团联结到纤维素基质上，从而形成阻燃的特性。该种组分结构和生产方法对于棉或棉混和纤维最适用，混纺含量应包括至少25%的棉或更可取的至少40%的棉含量。可以用到该组分结构和加工方法的其他纤维素纤维还包括亚麻、黄麻、大麻、苎麻、Lyocell以及再生的不可替换木头纤维素纤维如粘胶。该组分结构包括一个氨基酸、蛋白质或缩氨酸，选择性的包括一种或多种交联剂或偶联剂。适用的氨基酸是那些在商业上可以大批量供货的产品，如赖氨酸和精氨酸。酶是较适用的蛋白质。交联剂可以是二羟基乙撑脲、咪唑或咪唑啉酮。氨基酸、蛋白质、缩氨酸或交联剂也可以用碳碳双键、卤化物、全氟化基团、胺类、磷酯类、单糖、多糖、或亚胺代替。 加工方法包括将组分整体应用到原材料中，以及选择性的将氨基酸、蛋白质、或缩氨酸通过共价键连接到欲改性的物质上。这个步骤可以直接进行或通过交联剂来完成。把氨基酸、蛋白质或缩氨酸通过共价键连接到纤维素纤维上的好处之一就是在燃烧或某种状态下当物质释放出氨基酸、蛋白质或缩氨酸的可吸入颗粒物中没有毒性蛋白质产生。另外一个好处就是原材料和氨基酸、蛋白质或缩氨酸的联结具有相当的稳定性，能够承受蒸汽洗熨及其他毯类织物的清洁方法而不会发生断裂解体。棉纤维不是地毯织物的常用原料，在美国制毯工业每年7百万包的产量中，棉纤维只占了不到百分之一的原料使用量。棉纤维在别的纺织品领域中得心应手但在制毯业中却是个例外，最主要的原因就是棉纤维很难符合联邦可燃织物行动委员会的要求。该法案委员会要求所有的大型家居毯类必须通过可燃性“绒球试验”。除此之外，如果毯类织物经过了阻燃化学整理(除了在后整理涂层过程中使用的三氢化铝之外)，该毯还需要经过水洗10次以上才能进行测试。因此，如果用后整理方式进行的阻燃处理必须是非常经久耐用的。这就需要对棉纤维本身提出防火的要求，特别是当棉纤维用于棉毯或起绒表面的服装时，这种需求就变得非常明显了。它要求织物经过若干此水洗之后，包括蒸汽清洗之后仍能阻燃。为了赋予纤维素基质永久的抗燃性能目前发展了多种技术，然而，由于各种各样的阻碍，很少有技术可以正常使用，这些阻碍包括化学物质的商业化提供能力、安全问题、流程控制等等。永久性阻燃与非永久性后整理技术比起来显然更复杂、成本更高、更难于应用。目前给棉纤维提供永久性阻燃性能的常用组分是磷化基，然而，像这样的产品在制毯业和起绒服装中不具有实践操作性，因为这样的产品后处理成本过高。另外的技术还包括将磷基阻燃物质与纤维素基质起化学反应等，然而，这样的工序需要用到甲醛，而甲醛恰恰关系到健康问题，考虑到很多婴儿和小朋友会在地毯或棉毯上玩耍，很多制毯商不会愿意使用哪怕甲醛含量很低的纤维。Rearick的组分结构和生产方式尝试着解决了这个问题。阻燃组分通过喷雾或泡沫方式附着到纤维素分子链上时，要求阻燃溶液的重量百分比控制在5到100之间，理想一点的是10到50，更理想的是15到30，如果要提供额外的阻燃性，那么在组分中就要加入额外的阻燃性化学物质，如金属氧化物，金属碳化物、卤化碳、磷酯、磷盐、磷胺、三氢化铝或含氮的复合物。阻燃的技巧，简单说来，在于燃烧过程中氨基酸、蛋白质或缩复酸中羟酸基团的脱羟作用，一些氨基酸含有羟酸基团，它们在燃烧过程中以水蒸气的形式被释放出来，同时羟酸还能够促进炭化的进程氨基酸、蛋白质和缩氨酸中所含有的氮也能够降低基质的燃烧性能。利用纳米技术进行改性的天然棉纤维活生棉天然棉本身的纤维就具有天然的多孔质构造，若将银化合物的矿物质磨成6milliliter mi一crons大小的颗粒后，以特殊制程将天然棉纤维中的天然多孔质封住，处理之后的纤维便称为“活生棉”。活生棉具有吸汗，速干、抗菌、防臭及保温等五大功能性，安全且具有良好的耐久性。穿着活生棉，能让皮肤表面的汗非常快速地被吸收，也非常容易发散到大气中，使穿着者皮肤一直保持着安定的温度与湿度，感觉非常舒适。同时天然多孔质超微粒的矿物质含有银化合物元素，能发挥抗菌、消臭效果。另外，矿物质亦具有远红外线效果，可浸透人体皮肤的皮下组织，刺激血管，使血液循环良好，促进体内新陈代谢、消除体内有害物质，对人体健康相当有帮助。活生棉的吸水性快速吸收汗水：天然多孔质超微粒的矿物质(银化合物)，是许多个多孔穴的超微粒，由于1公克中的纤维内可以形成360平方公尺的孔穴表面积，因此其吸水速度与含水能力非常良好；同时活生棉吸收汗水的机制是独自发挥毛细管的现象，让低湿度阶段(2025)的矿物质元素能够提早发挥吸收汗水并快速排汗的功能。活生棉的干燥性排汗快速及早干燥：由于活生棉内天然多孔质超微粒的矿物质表面积相当大，因此活生棉能够快速放出水分，干燥速度快，让人体能快速适应发汗状态，避免人体皮肤长时间处于高湿度的状况。同时在蒸发时放出的气化热，能使皮肤表面温度下降，抑制发汗、及早干燥让肌肤快速回复舒适触感。活生棉的抗菌防臭性抑制细菌繁殖、消除臭味：天然多孔质超微粒中所含的矿物质乃丝银化合物，具有抗茵、消臭效果，其运作属于非溶出型效果，所以对肌肤表面并不会造成过敏等不良影响。穿着活生棉衣料能抑制细菌繁殖，提高个人卫生与生活品质。活生棉的保温性具有远红外线效果，能保持体温：天然多孔质超微粒质矿物质具有远红外线效果，让人体细胞内的分子运动活泼化、振动，然后分子给予细胞活力使身体内部暖和，就能提供保温效能寒冷时可保持体温使人体舒适。活生棉的耐久性多次洗涤后，效果仍能保持：活生棉的功能并不是包覆于织物表面的，而是以棉纤维的结构，利用天然矿物质封住棉纤维的天然多孔质，因此其效果并不会剥离或脱落，经过持续洗涤之后，矿物质仍然能够稳固的发挥作用。活生棉的安全性没用毒性，安全性高：天然多孔质超微粒的矿物质，相当安全没有毒性物质，可以安心使用。活生棉和现有的天然纤维棉的基本特性与手感均相同，其纺制过程如纺纱、织布到染整处理过程也相同。活生棉经过矿物质处理，其产品