作者： 冯大诚 来源： 发布时间：2023-3-9 20:7:0
天然纤维的重生

 

   千百年来，人们用以制衣的材料主要是天然纤维，对于我国最广大的老百姓而言，主要是植物纤维。含有纤维素的植物，上古时代主要是麻，明清以来主要是棉花。

   自然界含有纤维素的植物有许多，可以说，绝大多数植物都含有丰富的纤维素。但很遗憾，这些植物中的纤维素并不像棉花那样纯净、容易被纺成纱，所以不能直接用来织布制衣。如果可以利用其他植物中的纤维素来纺纱织布，那无疑大大扩展了可利用的植物纤维的范围，而化学工业的发展为解决这个问题开辟了广阔的新途径。

   早在19世纪中叶，欧洲的化学家就把纤维素硝化，制得了纤维素硝酸酯，即硝化纤维素。醇（即化合物中的羟基）和酸发生酯化反应生成酯，纤维素由葡萄糖聚合而来，其中有大量羟基，它们与硝酸反应生成纤维素硝酸酯。

   从那时起，欧洲许多科学家都开始了再生纤维素纤维的研制工作。例如，法国化学家夏尔多内把硝酸纤维素溶解在醇和醚的混合溶剂中，经玻璃毛细管挤出溶液，并使之在热空气中凝固，从而得到了漂亮的细丝，即“人造丝”，并在1884年取得了专利。又如，1890年，德国人布伦内和弗雷梅利用在铜氨溶液中溶解纤维素的方法，制成了一种再生纤维素纤维，即铜氨纤维。

   19世纪末，人们把纤维素溶解在氢氧化钠和二硫化碳溶液中，由于这种溶液的粘度很大，因而称之为“粘胶”。粘胶遇酸后，纤维素又会重新析出，这种纤维就叫做“粘胶纤维”。

   20世纪初，人们实现了粘胶纤维的工业化生产。实际上，制造粘胶纤维的纤维素原料，主要是一些无法用于纺纱的短棉绒、树木、灌木、芦苇、麻秆、甘蔗渣等，这样就能把这些含有纤维素却无法直接用于纺纱的物质中的纤维素提取出来，变成可以纺织的纤维。这些粘胶纤维被人们称为“人造棉”“人造丝”或“人造毛”。

   由于这种粘胶纤维就是再生的纤维素纤维，所以其性能与棉纤维最为接近，它的最大好处是有良好的吸水性、穿着舒适而且容易染色。但由于其分子经溶解和多次化学反应，再生的纤维素分子也会发生一些变化。例如，纤维素与碱和二硫化碳反应，分子中的羟基被“黄化”即生成-CSSNa基团（与羧基相似，只是把羧基中的氧原子换成了硫原子），又与酸反应消去“黄化”，这些反应使部分纤维素分子的聚合度降低，分子之间的距离增大，排列也会产生一些混乱。这样的处理，使得粘胶纤维与棉纤维相比，强度、耐磨性、弹性、耐碱性等都略差，但缩水性增强。

   上世纪40年代，外国人在我国设立了两家生产粘胶纤维的小工厂，但由于战争等原因，基本上没有怎么生产。上世纪60年代中期之后，粘胶纤维产品逐渐走进了我国老百姓的生活。上世纪70年代中期以后，绚丽多彩的各式人造棉布匹和服装开始畅销。

   由于粘胶纤维也是天然的纤维素纤维，所以它与许多纤维一样都能够进行混纺。例如，粘胶纤维切成的长丝可以与蚕丝混纺，织成混纺绸缎；可与棉纤维混纺制成许多产品，如当时非常畅销的线绨被面。

   直到今天，粘胶纤维仍然是再生纤维素纤维及其他所谓人造纤维中产量最多的品类。

   上面所说的人造纤维，也就是再生的天然纤维，是化学纤维的两大类型之一，而另一个品类就是合成纤维。

   有人会问，难道合成纤维不是人造的吗？并不是所有人造的纤维都称之为“人造纤维”。现在“人造纤维”一词，专指“以天然聚合物为原料，经过化学处理与机械加工而制得的化学纤维”，也就是再生的天然纤维。

   与大多数合成纤维、塑料、合成橡胶等由石化产品中的小分子合成的高聚物不同，人造纤维都具有生物降解性，所以从这个意义上来说，人造纤维比合成纤维对环境更为友好一些。这是因为在亿万年的进化过程中，自然界出现了能够分解这些天然纤维的微生物。而合成纤维、塑料等都是百年以来新形成的化合物，微生物的进化还没有这样快，但并非不可能存在这样的微生物。如果我们加以人工干涉，培养出更多能够快速降解合成纤维、塑料等石化产品的微生物，那么合成纤维、塑料等也能对环境更友好一点。

   从上世纪90年代特别是2000年以来，我国市场上出现的新的人造纤维品种很多，它们所用的天然聚合物原料各式各样，处理这些聚合物的化学物质也多种多样。但是其总的原理都相似，即通过天然聚合物再生的方式，把原来不适合纺纱织布的物质改造成可以用于纺织的原料。

   例如，莱赛尔（Lyocell）纤维是以木浆特别是针叶林木浆为原料制造的，它以N—甲基氧化吗啉水溶液为溶剂，代替了容易产生环境污染的氢氧化钠和二硫化碳溶剂，比粘胶纤维对环境友好得多。此外，莱赛尔纤维织物的性能也好于粘胶纤维。

   同样属于这一代人造纤维产品的还有莫代尔（Modal）纤维，其原料也是木材（往往是榉木）。它还是一种所谓的“细旦纤维”，其纤维比棉纤维和蚕丝纤维都要细。用莫代尔纤维制成的服装穿着舒适，适合做内衣。它们的共同缺点之一就是容易褶皱，这大概是由纤维素分子的性质决定的。

   竹纤维是我国开发的再生天然纤维素纤维，其原料是在我国南方普遍生长的竹子，原料来源多、质量好。竹纤维织物的性能与其他再生纤维素纤维十分相似。

   甲壳素纤维也是一种再生天然纤维。甲壳素是一种多糖，广泛存在于虾、昆虫等节肢动物的外壳中，也存在于菌类、藻类的细胞壁中。粘胶基甲壳素纤维是以甲壳素、壳聚糖与纤维素混合，通过湿纺工艺制成的纤维。采用甲壳素纤维与棉混纺的织物往往具�