| 玉米纤维已经受到世界各地业者的高度xx |
| 1 概述 随着人们生活水平的不断提高，人们对纺织品质量的要求越来越高。特别是绿色环保纺织品更是21世纪的主题。为了适应市场需求和社会发展的需要，充分利用新型纤维，国内外诸多公司适时开发玉米纤维以及纺织品是很重要的。所谓玉米纤维就是以农业产品玉米为原料，在经过微生物发酵将玉米糖转化为乳酸，然后采用化学方法将乳酸合成丙交酯，再聚合成高分子材料，{zh1}将其纺成丝，成为纤维用这种纤维织成的制品废弃后，借助土壤和水中的微生物作用，xx分解成植物生长所需要的二氧化碳和水，形成资源循环再生，因而玉米纤维不会对环境产生污染，是一种xx自然循环的可生物降解环保纤维。 玉米纤维既有优良的生产制造特性和较为广泛的用途，又属于有利于人类健康的纺织品，玉米纤维已经受到世界各地业者的高度xx。 2 玉米纤维的发展历史 玉米纤维早在1948年就有名为"维卡拉"的玉米纤维生产。到1957年，玉米维卡拉纤维正式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Cargill谷物公司研制开发成功"玉米聚乳酸纤维"，并投入大批量生产。1989年~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新品种Lactron纤维，又称玉米纤维。并以该纤维制作推出各种服饰。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，这样，生产聚乳酸纤维成本过高的问题得以解决。我国应用玉米纤维制作面科也已面世。例如，上海华申公司所属上棉十七总厂运用该新型纤维，开发试制成"玉米梭绢"等织物面科。 3 玉米纤维的技术简介以及特性 3.1 玉米纤维技术简介 3.1.1 玉米纤维切片技术 玉米纤维切片由高分子量的聚丙交酯经过造粒加工而成。高分子量的聚丙交酯由玉米发酵生产的乳酸经过聚合而成。该聚合过程一般采用缩合聚合方法进行。也就是说玉米淀粉经过发酵后得到乳酸然 后进行催化聚合后成为聚丙交酯，然后进行造粒成为纤维切片。 由玉米到乳酸是玉米经过糖化后再经乳酸菌发酵的生产过程。由乳酸到聚丙交酯一般经过二步法。先是乳酸经过催化合成丙交酯，再经过催化合成为聚丙交酯。 3.1.2 玉米纤维纺丝工艺 玉米纤维由于是纤维级高分子的加工产物，对其原料高分子的分子量有一定的要求。因此高分子量聚丙交酯的聚合工艺仍然在攻关之中，纺丝工艺也在不断的改进之中。聚丙交酯切片纺丝可以通过熔融纺丝，也可以干法纺丝，有的还在利用其它一些纺丝法。 玉米纤维可以通过聚丙交酯的熔融来进行抽丝。比如聚丙交酯的分子量为33万，进行真空干燥使其熔点达到186℃，结晶度为75％，此时进行熔融纺丝，能够获得玉米纤维。其工艺条件是： 熔融挤出：聚合物在氮气保护下在螺杆中熔融并挤出，卷绕速度为1.8~20m/min。 牵伸：挤出丝经过160℃的热罗拉，进行双区拉伸。显然这个工艺过程使用的聚丙交酯的分子量较小，给抽丝过程或纺丝工艺带来较多的技术控制难点。还可以利用干法纺丝获得高强度的玉米纤维。利用半稀溶液采用干纺可以获得更好的张力纤维。例如，采用优化的纺丝工艺和牵伸条件，以氯仿、甲苯的混合溶液，得到的玉米纤维的抗张强度达到2.3GPa，杨氏模量达到16GPa的水平。 一般认为玉米纤维可以利用常规纤维纺丝设备，在工艺上没有太大的特殊要求。然而，由于聚丙交酯切片的分子量不高，纺丝工艺控制就成为关键。因此，有必要一方面需要提高聚丙交酯的分子量，另一方面需要对玉米纤维纺丝工艺作系统研究，尤其注重混合消旋体丙交酯形成的聚丙交酯切片的纺丝工艺研究。 3.2 玉米纤维的特性 玉米纤维与其它再生蛋白质纤维性能相近，其共同的{zd0}特点是在产业用途中具有良好的环保性能；纤维的强度、吸湿性、伸长性以及染色性能都和常用的化学纤维相近。玉米纤维的用途也十分广泛，除可以用来做外衣、内衣和运动服外，更多的用于产业用纺织品。如农业用的防兽网、种植用不织布、渔网、抗生物用卫生用品等。 因此，玉米纤维属于生物降解高分子产品，具备了环保型纺织品的特征，具有优良的环保性能，无疑将成为新世纪纤维生产与应用中的主导型产品之一，这种生物降解高分子产品，将广泛用于21世纪纺织服装领域中。 玉米纤维具有与传统的聚酯及尼龙6类似的机械及物理性能，故可作常规纤维使用，详见表一。 表1 玉米纤维与其他纤维物理性比较 玉米纤维埋入土中2~3年后强度会消失，与其它有机废物同埋，几个月内便会分解成二氮化碳和水，可作肥料改良土壤。玉米纤维还具有合成纤维的特性，面料柔软度优于聚酯面科，耐用性能佳，有丝绸般光泽及舒适的肌肤触感和手感，优越的悬垂性、滑爽性和光泽，同时，还拥有良好的水扩散性，与棉纤维混纺，则制成吸湿快干及抗皱的复合面科。 4 玉米纤维种类及其构成 4.1 玉米维卡拉纤维 玉米维卡拉纤维也叫Vicara纤维，是玉米蛋白质纤维的代表作。它是利用玉米残渣，以70％的异丙醇提取出一种黄色粉状物，一般称之为玉米醇熔蛋白质，将其间球状蛋白分子变成羧酸钠基，结成盐链结，再以湿法纺丝法纺成维卡拉纤维。Vicara纤维的横断面呈圆形，纵断面则为半透明的圆柱状。 4.2 玉米聚乳酸纤维 乳酸有两个光学异构体(对映体)，分别称为L一乳酸和D一乳酸。用乳酸单体制备聚乳酸主要有两种途径：(1)直接缩聚法，需用溶剂和高真空条件脱水；(2)温和条件下脱水生成丙交酯中间体，由丙交酯开环聚合，不用溶剂。 玉米聚乳酸纤维是将玉米发酵制得乳酸，经由缩合聚合反应制成聚乳酸，再利用耦合制成具有良好机械物性的较高分子量聚乳酸，再经过关键的化学改质，将其强度、保水性提升，并将其纤维化。利用玉米淀粉加上独特技术生产的聚乳酸，经不断研制后生产出Nature WorKs PAL聚乳酸，现已成为一些纤维生产大公司生产聚乳酸纤维的生产原料。 4.3 玉米Terramac纤维 玉米Terramac纤维是以乳酸环化反应后开环聚合成聚乳酸，再纺成纤维的，是一种商品化相当成功的环保纤维，它的安全性高，燃烧不会产生有毒气体。Terramac产品有纤维、不织布和膜三种。产品的聚合物范围在10g/m2~100g/ m2之内，能纺制细旦长丝，其分解速度由素材的重量、厚度以及外在环境条件下能有效控制。 5 国内外开发成功玉米系列产品公司情况 开发生产以玉米为原料的玉米纤维将孕育着极大的商机。在我们纺织这个被称为"环保 问题严重"的行业，生产使用新型环保纤维就更为重要了。 5.1 广东汕头市亿群化纤有限公司 广东汕头市亿群化纤有限公司开发生产的聚乳酸玉米纤维质量很好，该公司把玉米经由简单有效的制程->果糖经由发酵而转化成聚乳酸聚合体，也就是聚乳酸纤维的原料。具有生物可分解性的绿色纤维，可称为玉米纤维。（商标Ingeo? FIBER） 品 种 5.2 日本可乐丽公司 日本可乐丽公司用玉米来作可分解性的纤维Plastarch，也就是用从玉米、淀粉中提炼出来的乳酸而作成的非石油系合成纤维。xx不使用资源有限的天燃煤气和石油。只是加水把它分解，最终把它变成碳酸煤气和水。 来自大地、最终再回归大地。Plastarch可以说是一种带有自然循环特点的理想纤维。 与涤纶的物性一样，富有多彩的表情是它的魅力，Plastarch是和涤纶拥有同样物性·加工性的纯分解性纤维。通过3种形式的构造、可以组成各种各样的复合纤维。发色性好（用分散染料可以100～110℃染色）、反复洗涤50次也基本上没有出现强度降低。各行各业上也有它的用武之地。 各个领域中展开其广泛用途与涤纶拥有相近物性的Plastarch、具有美丽的光泽、而且形状非常安定，所以，可以用在体育、制服、男装、女装、护理、装饰等多方面。另外、在农业材料、卫生材料、水产材料、造纸材料等等。 5.3 杭州中汇棉纺织有限公司 杭州中汇棉纺织有限公司开发生产出规格在10S-60S之间的玉米纤维纱，很受下游用户喜欢。当今世界各种新型纺织材料层出不穷，聚乳酸玉米纤维以其优越的功能性和环保性而成为21世纪的新型纺织材料中的佼佼者。玉米纤维--即聚乳酸短纤，英文简称为 PLA。 玉米纤维具有的特性可概括为：1）{jj0}的皮肤接触性，手感、悬垂感和柔软度{jj0}；2）生物易分解，无环境污染问题；3）弹性好，且不易受紫外线的影响；4）抗起球、易染色、不易燃、亲水性好；5）原料来自植物，资源可再生。 目前， 玉米纤维已与棉、羊毛、莫代尔、天丝等成功混纺，或将其长纤维与棉、羊毛或粘胶等混用，纺制成衣料用织物，生产具有丝感外观的T恤、茄克衫、长袜及礼服。这些产品具有以下特点：有优良的形态稳定性，如与棉混纺，几乎与涤棉具有同等的性能，处理方便；光泽较涤纶更优良，且有蓬松的手感；与涤纶同样富有疏水性，对皮肤不发粘；如与棉混纺做内衣，有助于水份的转移，不仅接触皮肤时有干燥感，且可赋予优良的形态稳定性和抗性；经测试，由聚乳酸纤维Ingeo制成的面料对人体皮肤无任何刺激性。其产品可广泛用于针织、梭织和编织，尤其适合婴幼儿贴身服装。 国内玉米纤维纱线开发比较成功的厂家有：河北保定依棉集团有限公司、杭州中汇棉纺织有限公司、深圳市华孚纺织控股有限公司、山东德棉集团有限公司、台湾远东纺织。 5.4 日本爱知县一宫市研究所 由日本爱知县一宫市的织物、原纱染色以及染整技术人员等组成的"FDC（FashionDesignCenter）策划者协会"在爱知县产业技术研究所尾张纺织技术中心的技术指导下开发研制了适于男士服装使用的独具特色的面料。 为弥补羊毛的弱点，在纺纱时常采用羊毛与涤纶纤维混纺的方法。但是，涤纶纤维的介入不仅会破坏羊毛原有的手感风格，而且有害于环境。为此，该团体在爱知县产业技术研究所尾张纺织技术中心的指导下，用由玉米制成的PLA（聚乳酸）纤维代替涤纶与羊毛混纺。用此混纺纱所制成的面料能低温处理，手感柔软。 由于这种纤维是采用玉米等原料制成的PLA对人体无害，使用后可堆肥化处理或在自然环境中分解成二氧化碳和水。 5.5 美国卡吉尔·道（Cargill-Dow）公司 美国卡吉尔·道（Cargill-Dow）公司向世人推出了一种新型的环保型纤维--由玉米制成的聚乳酸纤维Ingeo。聚乳酸纤维是一种可xx生物降解的合成纤维，它可从谷物中取得。其制品废弃后在土壤或海水中经微生物作用可分解为二氧化碳和水，燃烧时，不会散发毒气，不会造成污染。是一种可持续发展的生态纤维。（见下图1 聚乳酸的自然循环系统） 聚乳酸纤维具有很多优异的性能，如比PET亲水性好；悬垂性、舒适性和手感好；回弹性好；较好的卷曲性和卷曲持久性；收缩率可以控制；强度高达6.23cN／dtex;；UV(抗紫外)稳定性好；比PET密度小；可以用分散性染料染色；成型加工性好；热粘结温度可以控制；结晶熔融温度可以在120-170℃范围内变化；可燃性低、发烟量小。 这些特性刺激了聚乳酸纤维在纤维和非织造布领域的应用，并且聚乳酸纤维可以制成圆截面的单丝或复丝、三叶形截面的BCF（可用于织造地毯和毛毡）、卷曲或非卷曲的短纤维、双组份纤维、纺粘非织造布和熔喷非织造布等，这使聚乳酸纤维在服装市场、家用及装饰市场、非织造布市场、双组份纤维领域、卫生及医用等领域有潜在的应用前景。 目前， PLA纤维已与棉、羊毛混纺，或将其长纤维与棉、羊毛或粘胶等生物分解性纤维混用，纺制成衣料用织物，生产具有丝感外观的T恤、茄克衫、长袜及礼服。这些产品具有以下特点：有优良的形态稳定性，如与棉混纺，几乎与涤棉具有同等的性能，处理方便；光泽较涤纶更优良，且有蓬松的手感；与涤纶同样富有疏水性，对皮肤不发粘；如与棉混纺做内衣，有助于水份的转移，不仅接触皮肤时有干燥感，且可赋予优良的形态稳定性和抗性；经测试，由聚乳酸纤维Ingeo制成的面料对人体皮肤无任何刺激性。 Ingeo 纤维优点 ● 生物可分解,低污染 ● 吸湿排汗性良好 ● 抗起球性佳 ● 弹性回复性良好 ● 抗皱性佳 ● 难燃性佳(LOI 26~27) ● 低发烟性 ● 防污染性 ● 耐紫外线性 ● xx性 Ingeo纤维的应用 衣着材料、卫生材料、家具之填充材、热融纤维材料、汽车用材、农业用材、空氣滤材、地毯。 Ingeo纤维与其他纤维基本物性比较如下表格1。 5.6 美国杜邦公司 美国杜邦公司开发生产出"索罗那"产品，该产品是一种全新的多聚体化合物产品，"索罗那"（Sorona）它是以玉米为原料而制成。 索罗那是一种聚酯化合物，像尼龙一样具有许多优异特性。用索罗那纤维加工成纺织品，在舒适、耐磨、弹性、抗皱、防护等性能方面大大优于现有的其它化纤制品，索罗那染色性能好，因而花色品种更加丰富多彩。用它制成的人造皮革更柔软更像xx。 索罗那纤维能制成内衣、运动服、仿毛品、医疗用品、密封剂、包装品、家用及汽车用装璜材料及宇航用品等等。索罗那最独特的优点是它可回收、再利用性。成为"环保世纪"最受重视的项目。 值得一提的是，通常人们穿着的衬衫、T恤衫，不用纯棉就用化纤制成，而现在，一种以玉米为主要原料制成的服装已经真正面市，其关键原料是美国杜邦公司通过玉米糖发酵方法生产的高分子聚合物--Sorona产品已经深受消费群体认可。 根据相关人士介绍说，这种用玉米纤维做成的运动衣吸汗性比棉制服装高3~4倍，如今已经在意大利的一些球队应用了。 5.7 日本钟纺纤维公司 近年来，日本钟纺纤维公司已经将玉米纤维与棉、羊毛混纺，或将其长纤维与棉、羊毛或粘胶等生物分解性纤维混用，纺制成衣料用织物，生产具有丝感外观的T恤、茄克衫、长袜及礼服。 这些产品具有以下特点：有优良的形态稳定性，如与棉混纺，几乎与涤棉具有同等的性能，处理方便；光泽较涤沦更优良，且有蓬松的手感；与涤纶同样富有疏水性，对皮肤不发粘；如与棉混纺做内衣，有助于水份的转移，不仅接触皮肤时有干燥感，且可赋予优良的形态稳定性和抗皱性；经测试，"LACYRON"编织布对人体皮肤无任何刺激性。 5.8 美国内布拉斯加大学 据海外媒体报道，美国内布拉斯加大学的科学家Yiqi Yang开发出一种将玉米穗壳转化为纺织纤维的工艺，这种纤维可以纺成纱线并制成织物。 据介绍，Yiqi Yang利用基础化学方法将玉米穗壳中的纤维素抽取出来，然后提纯。这种纤维制造技术仍在开发阶段，技术开发成本低，且有一定效果。大约每３磅玉米穗壳提取的纤维能够制成一件T恤衫。美国每年产生约2000万吨玉米穗壳，估计大约可制成至少200万吨纤维，价值约20亿美元。 5.9 美国嘉吉陶氏公司 如果美国想减少石油的消耗以及垃圾场分解缓慢的塑料的堆积，推广玉米塑料是一个不错的解决途径。 美国生产的玉米一部分已经被转化成对环境无害的塑料与纤维，再用来制造床垫、高尔夫球衫、汽水杯、ＭＤ包装盒等种各产品。 目前可生物分解的塑料制品成本仍高于传统塑料，一旦开始普及便可为正在挣扎求生存的农民带来希望，并催生一种全新的产业。在内布拉斯加州中部种植玉米的农民克鲁斯说："石油可以做的东西，玉米也可以做，我们在这方面才刚起步。" 嘉吉公司与陶氏化学公司合设的嘉吉陶氏公司正在布莱尔市郊的工厂研制玉米塑料，他们将玉米的淀粉分解成为基本的醣类，经过发酵后产生乳酸，再进行聚合反应，获得制造塑化物的基本原料"聚乳酸交酯"（polylactide，PLA），即可压制各种塑料产品。 玉米塑料最吸引人的地方可能是它的环保优点，内布拉斯加州玉米协会的克莱恩说，玉米塑料袋大约一个月就会分解，用石油制造的塑料袋则可能需要几个世纪。 曾经可口可乐公司在盐湖城冬季奥运用了50万个玉米塑料杯，这些杯子很快就分解变成泥土，并未造成严重的垃圾问题。供应杯子的洛杉矶北美生技公司总裁席尔说："这种产品非常不错，它们只要40天就会回归大自然。" 由于石油资源的短缺，越来越多的国家再次青睐生物资源。统计资料显示，过去5-7年，发达国家用玉米制造的聚合物增长了2.2倍。2003年头9个月，美国嘉吉－陶氏化学公司的玉米塑料销量激增50％。 5.10 上棉十七总厂 最近几年来，上海华申公司所属上棉十七总厂大胆运用新型纤维，开发成功了"玉米梭绢"等织物面料，2003年就已经推向市场了。 这种与众不同的新面料系以纯棉作径向、以玉米长丝作纬向，在从国外引进的片梭织机上试制而成。据科技人员介绍，用玉米织成的织物既干爽又抗皱，而且采用的是xx纤维，是目前国内{wy}可降解的服装纤维，符合当今流行的环保面料的特征。 此外，玉米作为原料，来源广，有利于降低成本，适合我国国情。另外，上棉十七总厂已经具备了织造这种新品的设备与经验，这几年也接到了中外用户一定量的订单。 5.11 日本Toray公司 日本Toray公司于2003年5月13日研发成功了利用玉米纤维生产的Ecodear汽车内装部件。 其实该公司已经从2003 年5月12日就开始向日本丰田汽车公司发售这种新型的汽车部件，如"Raum"备用轮胎盖和车垫。轮胎盖是玉米纤维与红麻(Kenaf)的混合物经过热压成型的制品。该公司还将"在需要减轻环境负担的汽车相关部件的研发上，如车门、轮圈、车座、天棚等。" 6 玉米纤维的多种主要用途 玉在纺织工业领域，玉米纤维可以织成各种纺织品。例如，棉混纺布、地毯织物、家装饰物、非织造布等产品。还可以制作成食品业及餐饮业职员的制服，马球运动员的衬衫。 玉米纤维除了可以用于服饰和家纺产品外，还更多地用于工业、农业、渔业等产业用品上，玉米纤维的多主要用途归纳为表格2，请看如下： 表2 玉米纤维的主要用途 由于玉米纤维还有一个优越点，那就是它可以同xx的纤维如芝麻、棉、毛等混纺生产各种服装产品、装饰品。玉米纤维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。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。xx缓释材料是玉米纤维在医疗领域的又一个广泛应用的用途，尤其是缓释蛋白质类和多肽类xx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。 7 玉米纤维的发展前景展望 从生产过程的能量消耗研究结果看出，玉米纤维还是一种可持续发展的新型绿色高分子材料。因此，它们的用途也就越来越广泛了。正是由于玉米纤维用途的更加广泛，也使得玉米纤维的发展前景十分广阔。 目前，聚乳酸纤维成本过高的问题亦因聚乳酸树脂工厂的投产而得到了根本性的解决。现在，世界各工厂生产的聚乳酸纤维的原料均来自美国GDP公司，而社邦公司等也纷纷建厂了。相信玉米纤维这种生物降解高分子产品将在21世纪得到广泛应用。 我国有极其丰富的玉米原料，每年产量在12亿吨以上，目前，我国的玉米产量占世界产量的1/4，而且由于世界市场玉米价格低迷，我国不少玉米区经常发生"卖粮难"的问题。在急需为玉米找到良好消化渠道的我国，生产玉米纤维可谓孕育着极大的商机，尤其在减少污染加强环保方面，生产玉米纤维无疑可造福万代。之所以说，发展玉米纤维和玉米塑料具有重大的社会经济意义。 据悉，如今玉米纤维的生产还存在一些问题：首先从市场上表现出来的是价格偏高。一方面是因为玉米纤维的生产规模较小导致成本偏高，另一方面还由于生产技术的问题使得生产成本降不下来。比如乳酸生产的产率问题，乳酸合成丙交酯的收率与产率问题，丙交酯聚合成聚丙交酯的聚合工艺问题，都还有待于进一步系统的研究。 相比其它化学纤维的生产，玉米纤维的生产还在发展的初期，需要加强攻关以解决上述问题。同时，玉米纤维的进一步改性有利于扩大其用途，将成为重要领域。 |
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