纺织材料生态化及其发展趋势
摘 要:从采用绿色原料、利用生物技术和开发可降解纤维3方面,综述了纺织材料生态化的发展现状,指出循环材
料开发和使用是纺织生态材料发展的趋势。
关键词:纺织材料;绿色;生态化;趋势
目前在全球可持续发展战略影响下,许多国家都在致力于
研究既不影响生态环境,又能利用生态资源的新型纤维。并提
出纺织用材料必须经过毒理学测试,具有相应标志,符合环保、
生态、人体健康要求。纺织材料生态化已成为全世界关注的发
展方向。采用绿色原料开发生态纤维,利用生物技术发展可降
解纤维,选择节约资源、可回收利用纤维原料已成为目前纺织生
态材料发展的趋势[1~2]。
1 采用绿色原料开发生态纤维
利用绿色原料开发生态纤维已成为获得生态型纺织材料的
主要途径和研究、开发热点。从食用的香蕉、小麦、大豆、玉米、
牛奶、虾、蟹等到木材、昆虫、蜘蛛都成为了生态纤维材料的来
源。现今的绿色原料包括原生态自然物质,以自然物质为基础
的提炼物及原有纤维的再加工产物3种[3]。
1·1 利用原生态自然物开发生态纤维
自然界中原生态的物质即常规的天然纤维,以其自然本色
和环保特性赢得人们喜爱。但天然纤维并非完全无毒,如天然
纤维在生长过程中所施用的化肥及杀虫剂等化学药品是有害物
质进入的主要途径。目前生态天然纤维主要致力于开发对杀虫
剂和除草剂较少依赖的天然纤维和新型绿色纤维,如有机棉、有
机麻等。同时许多新型原生态的纤维原料如木棉、菠萝叶纤维、
香蕉茎纤维、竹纤维等生态纤维也在积极的开发与应用中。发
现更多的天然纤维材料,进一步扩大天然纤维的可利用性,使天
然纤维材料的发展日益扩大是当前利用原生态的自然物质开发
生态纤维的主要研究方向[4~5]。
1·2 用自然物的提取物开发再生生态性纤维
直接取自天然高分子物质,以自然物质为基础的提取物可
形成绿色环保纤维,如Tencel、Modal、大豆蛋白纤维、牛奶、海藻
酸钠纤维、甲壳素纤维、竹浆纤维等。这些纤维多属于再生纤维
素或蛋白质纤维类,纤维本身主要由纤维素或蛋白质组成,易生
物降解,符合环保要求。有关再生生态纤维方面的研究较早也
较多,许多纤维的开发和应用也较成熟[6]。如甲壳素纤维,所用
甲壳质广泛存在于虾、蟹等水产品和昆虫、蜘蛛等节肢动物的外
壳中,也存在于菌类、藻类的细胞壁中。甲壳质纤维是一种可降
解的环保型动物纤维素纤维,废弃后可被微生物分解。这种纤
维具有生物活性,有良好的吸附性、粘结性、抗菌性和治伤性能。
它是自然界唯一带正电荷的动物纤维,对危害人体的大肠菌杆、
金色葡萄球菌等具有较强的抑制能力,适合制造特殊的医用功
能纤维产品。此外,近年开发的新型蛋白复合蚕蛹蛋白粘胶长
丝纤维,利用与粘胶纺丝原液共混,纤维素形成芯部,蛋白质集
中于表面,构成分子上的稳定结合,形成具有特定皮芯结构的蛹
蛋白粘胶皮芯复合长丝。纤维中蛋白质含量为10%~20%左
右,纤维与皮肤的亲合性好,保健功能显著[7~8]。
1·3 利用原有纤维的再加工开发生态性纺织材料
采用自然原料通过高分子化学合成的方法可加工、生产生
态纤维材料,如聚乳酸纤维(PLA)、聚羟基乙酸纤维(PGA),及
它们的聚合纤维(PLGA)。这些纤维原料资源可再生和重复利
用,使用过程安全。纤维开发途径包括微生物合成生态纤维和
化学合成高分子生态材料。
由微生物合成的聚羟基链烷酸酯、短梗霉多糖、功能蛋白高
分子等都可以纺制成纤维。另外,微生物还可直接用于生产可
生物降解的纤维。如短梗霉多糖(Pullulan)纤维就是以谷物或
马铃薯为原料,由出芽短梗霉产生的一种胞外水溶性多糖(由麦
芽三糖1,6键接形成的聚合物)合成,其强度和硬度等物理性质
与聚苯乙烯相当。Pullulan纤维具有平滑、透明、光泽好、强度高
(与尼纶相当)、无毒、无味、无色、能生物降解的特点,适合作手
术缝合线和医用敷料。还可利用多糖液中培养出的细菌(膜醋
菌)获得直径大于40 nm的生物纤维丝条,用微菌类霉菌体合成
支化营养菌丝或长度达几厘米的由孢子囊柄组成的丝条,分离
纯化后丝条能够织成无纺布,用于湿法无纺布的过滤材料[9]。
化学合成高分子材料是将天然物质通过化学加工方法合
成,如美国杜邦公司2000年10月投产的索罗那(Sorona)纤维
就是以玉米为原料的全新多聚体化合物。其纤维制品在舒适、
耐磨、弹性、抗皱、防护等性能方面,大大优于现有的化纤制品。
制成的人造皮革更柔软,更似真皮,且可回收再利用,为重要的
环保产品。还有以玉米、小麦等农作物为原料发酵成乳酸再聚
合而成的高分子化合物聚乳酸纤维(PLA)等[10]。
2 运用生物技术和基因工程开发生态纺织材料
将现代生物技术巧妙地用于纺织纤维的开发,不仅能有效
地改进现有纺织原料的不足,还可根据需要开发出适合纺织生
产的新型纺织纤维,为纺织原料研发开辟新的途径。
天然彩色棉纤维是美国科学家利用基因改性技术开发出的
一种新型棉花品种,通过将彩色基因移植到白棉DNA中而获
得。彩棉产品省去染色、印花等工序,减少了加工污水的排放和
能源消耗,实现了从纤维生长到纺织成衣全过程的“零污染”。
利用基因改性技术可生产抗虫棉,避免农药对环境及棉本
身造成危害。中国农科院等单位将苏芸金杆菌的毒蛋白基因转
入棉细胞内,培育出了十多个抗虫棉品种,能产生一种对抗鳞翅
目昆虫的毒素,抗棉铃虫能力达80%以上。此外,转基因抗蚜
虫棉、转基因抗虫抗病棉也相继培育成功,已在我国实验推
广[11]。
利用现代生物、基因工程技术还可向棉纤维中引入其他成
分,形成天然多成分棉,改善棉纤维的性能。如利用在棉纤维中
腔内具有可生物降解的聚酯内芯来生产天然的涤棉混合纤维,
或引入动物纤维蛋白,从而形成含动物纤维的天然多成分棉,对
改善棉纤维自身的不足,提高棉纤维的性能有很大贡献[12]。
五彩丝、彩色羊毛的取得主要靠蚕的基因突变。利用染色
体技术把需要的基因组合输入家蚕体内,培育出能吐彩丝的新
蚕种。选择合适的彩色基因导入绵羊体内,也可培育出具有天
然色彩的彩色羊毛[13]。
运用现代生物技术还可扩大纤维的生产。例如,蜘蛛丝因
具有超高强力是开发高强织物的理想原料,但如何获得大量的
蜘蛛丝来满足纺织生产的需要就成了产品开发过程的难题。为
此,加拿大Nexia公司将从蜘蛛丝蛋白中分离出的有关基因转
入奶牛和山羊的乳腺细胞中,从其分泌的乳液中获得经过重组
的蜘蛛丝蛋白,并从中提取到与蜘蛛丝性能相似的丝蛋白纤维。
此外,还可利用微生物发酵技术从蜘蛛丝蛋白中分离出有关基
因,人工重组到可以用发酵法大量生产蛋白质的诸如大肠杆菌
或酵母菌等微生物体内,在其细胞中产生蜘蛛丝蛋白[14~15]。
3 可生物降解材料开发
可生物降解纤维是指在一定时间和适当的自然条件下能够
被微生物(如细菌、真菌、藻类等)或其分泌物在醇或化学分解作
用下发生降解的纤维。可生物降解纤维制成的纺织品,通常在
微生物作用下,可分解为二氧化碳和水等对环境无害的物质,是
理想的石油类纤维材料替代品。降解采用的方法有堆肥降解、
土地埋入降解、在活性污泥中降解、海水浸渍降解,以及在聚合
物中通过添加组分进行共聚来加速降解等。目前美、欧、日对可
生物降解纤维的研究处于领先地位,我国的研究起步较晚[16]。
常见的天然纤维及目前研究较多的纤维素纤维、蛋白纤维、
甲壳素纤维、淀粉纤维等都具有良好的生物降解。而合成纤维
可降解中较大的一类是水溶性聚合物,它是一种亲水性的高分
子材料,在水中能溶解或溶胀形成溶液或分散液,其分子链上一
般含有一定数量的强亲水基团(如羧基、羟基、氨基、醚基和酞胺
基等)。常见的生物降解性合成高分子有聚乙烯醇(PVA)、聚丙
二醇(PPG)和聚乙二醇(PEG)等。聚乙烯醇(PVA)是人们最熟
悉的水溶性高聚物,它在纤维和纤维改性及制作膜材料等方面
都有广泛的应用。Planet Packaging Technologies公司用PEG
共混制造生物降解高分子材料。美国Air Product & Chemical
公司也开发了一种商品名为Vinex的材料,它是由聚乙烯醇和
聚烯烃、丙烯酸酯接枝聚合而成,材料具有可降解性[17-18]。
另一类是利用自然界中存在的天然物质经化学加工形成的
合成纤维,如聚乳酸纤维(PLA),虽为合成纤维,但其原料来源
于地球上不断再生而取之不竭的农作物,其废弃物埋入土中后,
在土壤和水中微生物作用下大约经过1~2年时间,纤维可被完
全分解为CO2和H2O从而发生降解[19]。
虽然可降解纤维材料的开发已取得一定进展,但研究进行
得还很不够,也没有取得较大的突破。随着人们生活水平的不
断提高,对可生物降解功能纤维需求的增长,可以预见在新技术
的应用和新材料的涌现下,可生物降解纤维将会被更广泛地应
用[20~21]。
4 生态材料的发展趋势
循环材料最基本的特点就是在主产业链上向前、向后延伸,
实现闭合循环发展,使所用的原料和能源在不断的循环中得到
合理利用,节约生态资源。现代纺织要求材料可循环、再生,产
业发展可持续,因此,循环材料的开发和利用应是未来生态材料
发展的趋势。最近日本提出了“完全循环型”新概念,要求彻底
实现纤维从原料使用到最终制品回收全过程完全循环。吉玛公
司、杜邦公司对聚酯等装置也提出了“全循环”概念[22]。
天然纤维材料是地球上巨大的再生性生物高分子资源,作
为“从自然产生又回到自然”的资源循环型材料,具有不可替代
的发展优势。人造纤维材料作为传统的纺织材料,其原料多为
天然可再生的非石油资源(木、棉、亚麻、竹、麦杆等),符合可持
续发展的需求。合成纤维多为石油化合物,而石油属原生资源,
且常规合成纤维具有不可再生、不可降解性。目前合成纤维如
何进行回收再生是生态材料研究的重点,也是治理环境污染,节
约资源和能源,促进合成材料循环使用的一种最积极的废弃物
处理方法。已开发了有回收聚合物、纤维的原料再循环和回收
单体的化学再循环系统[23~25]。
回归自然、适应环境是纺织材料总的发展趋势。生态化纺
织材料的发展为保护生存环境,实现纺织工业可持续发展提供
了保障,符合21世纪绿色环保型时代的要求。随着社会的文明
和进步,可认为未来的纺织工业将是绿色生态工业。
参考文献:
[1] 吴湘济,沈 晶.纺织工业绿色纺织品的设计与开发[J].上海工程
技术大学学报,2002,(12):298-317.
[2] 黄 猛.我国绿色纺织品的现状及发展趋势[J].棉纺织技术,
2000,(2):31-33.
[3] 甘应近,白 越,等.绿色纺织品的现状与展望[J].纺织学报,
2003,(6):93-95.
[4] Peter F Greenwood,Consultant.How green are cotton and linen?
[J].textiles,1999,(3).
[5] 付群锋.浅谈新世纪纺织面料的发展趋势[J].印染,2000,(7):49
-50.
[6] A P Aneja,等.21世纪的纤维[J].国外纺织技术,2000,(1):1-3.
[7] 李晓燕.生态纺织纤维的性能与应用[J].棉纺织技术,2002,(11):
一、毕业设计的性质和任务
毕业设计是纺织机电技术专业的重要实践性教学环节，它是对学生在校期间所学知识的综合训练与考察，也是对所学知识的一次总检验，是走向工作岗位前的一次实战演习。毕业设计的任务是培养学生综合运用已学的各门课程的基础理论、基本知识、技能去分析和解决工程实际问题的能力；培养学生提高科技论文写作能力，提高就业能力；培养学生理论联系实际和深入生产一线的工作作风，提高学生的综合素质水平，使学生成为合格的高素质技能型人才。
二、毕业设计的选题原则：
毕业设计选题主要是含有纺织、机械、电气控制三方面结合的课题，也可以是纺织和机械为主，电气控制为辅的课题，也可以是电控为主，机械和纺织为辅的课题，也可以结合自已预就业的工作，根据自已所从事的工艺，设备，操作等方面的技术，给合理论与实际写成论文。
毕业设计选题要考虑完整性，要有适当的工作量。
毕业设计的课题由学生根据本人的具体情况，可自主选题，自主选题必须通过指导教师审查认可。课题也可以由指导教师给定。
三、毕业设计的选题推荐范围：
1、设计类：
1-1、设计一台简单的机器。
1-2、设计一台复杂机构的一个或几个机构或零件。
1-3、设计用可编程控制器、单片机或其它手段实现工程控制的系统。
1-4、设计一台纺织机器的大修计划。
2、分析类：
2-1、分析进口纺织设备，包括机械及电控系统。
2-2、分析国产纺织新设备，包括机械及电控系统。
2-3、分析国产仿制新设备，包括机械及电控系统。
2-4、结合自己的工作讨论所在工位的工序、工艺、设备、技术操作等等。
2-5、纺织机电一体化设备的安装、检测、调试的分析实施报告。
3、技术改造类：
3-1、某种纺织机电一体化设备（装置）的技术升级、改造。
3-2、更新某种纺织机电一体化设备（装置）设备规划。
4、论文类：
4-1、结合预就业工作进行与专业有关的纺织机械电器设备的技术分析。
4-2、结合预就业工作进行与专业有关的产品工艺分析。
4-3、纺织机电设备维护与故障诊断维修。
在教材建设方面，本专业的许多专业基础课和专业课程采取先自编讲义，经试用并修改成熟后再逐步过渡为教材的办法。在教材编写过程中，我们按照职业岗位技术应用能力的要求，尊重学科但不恪守学科化，在广泛听取专业指导委员会委员们意见的基础上，重组教学内容体系，精选教学内容，突出介绍企业需要的实用生产技术、经验和方法，并增加大量的生产实例。《纺织应用化学》打破了传统的化学课程体系，大量增加了与专业密切相关的诸如纤维、浆料、染料等内容，并以专业需要为体系编排章节，大大地增加了应用性；《纺纱工艺与设备》、《新型机织工艺与设备》、《色织物设计》等教材在编写过程中，对于一些计算公式，淡化公式的理论推导，强调公式的具体运用，并增加了简单实用的经验公式．更好地与企业实际生产相接轨；《纺织品性能与检测》直接将一些实验实训的要求与方法编写在有关章节中，作为教学内容的一个重要组成部分，从而使教材更具有针对性、实用性。目前已完成了《纺织机械基础》、《纺织应用化学》、《毛纺概论》、《棉纺产品设计与质量控制》、《纺纱工艺与设备》、《新型机织工艺与设备》、《纺织纤维与纱线》、《色织物设计》、《纹织CAD教程》、《纺织品性能与检测》等一系列校本教材，在专业教学中广泛应用。其中《纺织应用化学》和《新型机织工艺与设备》等教材施教数轮经修改后已正式出版。与此同时，还积极开发了一系列多媒体课件类的电子教材，完成了《纺织纤维》、《纺纱设备》、《机织设备》、《织物 CAD》、《机织工艺》和《纺织品性能与检测》等电子教材的编写与制作工作，其中有多只课件在省级课件比赛中获奖。 四、以“教学做一体化”为主要教学形式，努力提高教学效果 积极探索教学方法及教学手段的改革。教师根据各课程的特点采用导课式、案例式等教学方法的同时，大力推行“现场教学、讲练结合、精讲多练”为主要形式的“教学做一体化”的教学模式，不但可以让学生在最短的学习时间内学到更多有用的知识，而且能挤出更多的时间来充实实践教学环节．培养学生的技术应用能力，本专业学生职业技能社会化考核合格率达到100％。在教学过程中做到了“三个淡化”，即理论教学与实践教学内容的淡化、理论教学教师和实践指导教师身份的淡化、教室与实验实训室场所的淡化。《纺织纤维》课程不再分理论课和实验课，整个教学过程在实验室进行．在专业基础课和专业课教学中，尽可能地做到能在车间或实训基地讲的课就决不在教室里讲。《纺纱设备》、《机织设备》、《纺织机电技术》等课程，通过在现场结合设备、结合实际操作的讲解，起到了事半功倍的效果。对于在生产现场无法看清楚的机构及其运动情况则通过现代化的教学手段来实现，如剑杆织机剑头运动速度极快，肉眼根本无法看清其动作过程，通过多媒体课件反复慢速播放，看清其动作过程，获得很好的教学效果。 五、以提高技术应用能力为重点，大力加强实训基地建设 实验实训室建设是提高高职教育质量的物质保证。高职教育 强调实践教学，努力提高学生的专业实践能力和综合技术应用能力。本专业国际先进水平的新型织机实训中心．织物CAD实训中心等，在此良好实验实训条件的基础上，近两年又投资数百万元，购置了电脑测色配色仪、电子显微镜、电子提花小样机、电子大提花剑杆织机、毛巾织机、喷气织机等中高档仪器设备，建成纺织标准实验室等。在努力保证仪器设备先进性的同时，兼顾了设备的台套数。纺材基础实验室是目前为止全省高职院校中首批申报并获得通过的基础实验室，实验室内不仅可以完成六十多项纺织品性能的检测训练，而且还能进行纺织新材料、新产品的科学研究，承接社会和企业纺织材料的各类测试任务。充分利用新落成实训大楼的良好条件，高起点地进行实验实训室的规划设计。专业实验实训室在布局上模拟企业生产实际，按工艺流程布置设备．体现了“从低级到高级，从简单到复杂，从单一到综合”的特点，从而有效地提高了校内实践教学的效果。如纺纱工艺实验室规划建立一个从梳棉、并条、粗纱到细纱的生产模拟车间；机织工艺实验室规划建立一个从计算机产品设计到小样试制再到大样投产试制的全过程模拟工厂。加上各实验实训室之间采用通透式设计，具有宽敞明亮的视觉效果，让人产生前后衔接、上下配套、浑然一体的感觉。这不仅能对实际生产流程一目了然．让学生产生“身临其境”的感觉，也有利于学生的综合职业能力的培养．还能从总体上更好地熟悉生产工艺和操作。 在已有良好的校内实验实训条件的基础上，充分利用社会资源，进一步加强了校外实训基地建设，努力提高实践教学效果。与江苏大生集团、南通二棉集团、江苏联发集团、中国华芳集团等十多家企业签订协议，使之成为稳定的校外实训基地，这样有效地弥补了校内实训基地受实验实习设备投资大、更新快、训练项目单一、缺少企业氛围、不利于综合职业能力培养等的缺陷。 六、以“三个一”为突破口．加强师资队伍建设 师资队伍建设是实现人才培养目标的根本保障。近年来本专业通过“送出去、请进来”的途径进行师资队伍建设，不仅增加师资队伍的数量，而且学历结构、职称结构得到了较大的提高。目前具有硕士学位的教师11名。具有副教授以上职称的教师12名，占教师总数的80％。实行专兼结合，聘请来自企业生产一线的兼职教师6名，不仅发挥了他们具有丰富实践经验的优势，提高了实训实习效果，而且缓解了专业教师相对紧张的矛盾。同时明确要求每位教师应做到“三个一”，即教好一门课，联系一家企业，承担一个项目研究。专业教师积极地利用业余时间通过挂职或不定期的下厂参加企业生产实践，他们对所蹲点的企业各方面的情况了如指掌，企业的生产实例成为自己讲课时的一本活教材，将这些实践经验、掌握的高新技术、活生生的案例，带进课堂，编进教材，既丰富了教学内容，拓宽了学生的知识面，又使教学内容更为生动具体，增强了学生的学习兴趣，提高了教学效果，他们充分发挥在开发新产品、开展技术服务等方面的优势，努力为企业解决生产中的实际问题．专业教师都与企业建立了热线联系，提供“短、平、快”的服务，努力为企业提高劳动生产率．降低产品成本，提高经济效益，受到企业的欢迎。不少教师被聘为企业的技术顾问，从而使本专业“双师型”教师队伍有了很大提高，目前达到学院“双师型”教师标准的教师数达16名，初步形成了一支业务素质高、结构合理的师资梯队，保证了专业建设与教学改革的顺利进行。本专业的教师近两年公开发表纺织学术论文50多篇，其中有15篇论文在国家、省、市学术会议上获奖；完成科研项目15项，其中省级以上9项，教师开发的新产品在中国面料大赛中获奖。积极开展教学研究，发表教改研究论文14篇。 本专业能紧紧围绕社会需求办学，明确纺织类高职专业人才培养目标，按照高职教育特色的要求，进行了专业课程体系改革，加强了实践条件与师资队伍建设，积极探索“学产研”合作教育人才培养模式，从而保证了本专业毕业生具有良好的职业素质和较强的专业技能，受到中国海澜集团、江苏联发集团、中国华芳集团、江苏大生集团等纺织知名企业的欢迎，就业率达到了100％，出现了供不应求的可喜现象
满意请采纳
