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          蛋白纖維:用邊角料做出綠色好面料 無污染、原料來源廣泛、可生物降解

          蛋白纖維屬于生物基化學纖維,由蛋白質和紡絲的邊角料混合,或接枝到其他高分子紡絲或復合紡絲上制成,具有綠色無污染、原料來源廣泛、可生物降解等優點,并能有效解決石油基化學纖維對石油類化學品的過度依賴。目前,蛋白纖維已經應用在高檔服裝、家居服飾、家紡用品等領域。

            我國蛋白纖維產業穩步發展,品種齊全,在新技術研發及產業化方面不斷取得突破。功能化、綠色化已經成為蛋白纖維發展的重要方向。近日,中國科學院大學材料科學與光電技術學院研究員蘇娟娟團隊制備出一類具有良好的抗冰能力和低溫機械性能的耐凍蛋白纖維。與傳統纖維形成鮮明對比的是,該蛋白纖維即使在零下20攝氏度至零下40攝氏度,也能保持高剛度和韌性。

            蘇娟娟等人的研究只是我國蛋白纖維創新發展的冰山一角,由于蛋白纖維具有綠色無污染、原料來源廣泛、可生物降解等優點,并能有效解決石油基化學纖維對石油類化學品的過度依賴,因此這些年在我國發展迅速。

            廢棄物變身紡織新材料

            根據原料來源不同,化學纖維可分為石油基化學纖維和生物基化學纖維兩大類。蛋白纖維屬于生物基化學纖維,由蛋白質和紡絲的邊角料混合,或接枝到其他高分子紡絲或復合紡絲上制成。目前,蛋白纖維的品種主要有大豆蛋白纖維、牛奶蛋白纖維、蟬蛹蛋白纖維、皮革膠原蛋白纖維、羊毛蛋白纖維、桑蠶絲蛋白纖維等。

            我國是蛋白纖維生產品種覆蓋面較廣的國家之一。大豆蛋白纖維、牛奶蛋白纖維、羊毛蛋白纖維、桑蠶絲蛋白纖維等都已經應用在高檔服裝、家居服飾、家紡用品等領域。比如蠶蛹蛋白纖維,是以抽絲后的蠶蛹為原料,提取蠶蛹蛋白,對其進行化學改性,制成蛋白質紡絲液,并與粘膠紡絲液共混紡絲制成的。又如羊毛蛋白纖維,以皮毛下腳料為原料,制備出蛋白質含量約3%的蛋白液,然后加入粘膠纖維等纖維素材料中制成。用羊毛蛋白纖維生產的面料手感柔軟、具有真絲般的光澤、透氣性好、抗靜電。

            蠶蛹蛋白纖維、羊毛蛋白纖維等原料均來自生產的下腳料?稍偕Y源的綜合利用與現代纖維加工技術的融合實現了蛋白纖維生產的“變廢為寶”。

            蛋白纖維研發不斷取得新進展

            目前,新的蛋白纖維及其生產技術也正不斷取得新進展。

            比如文章開頭提到的蘇娟娟團隊研發的耐凍蛋白纖維,是將兩種類型的抗凍蛋白,即來自海嘴魚的Ⅲ型抗凍蛋白(T3AFP)和來自雪蚤的富含甘氨酸的抗凍蛋白(SnAFP),嵌合在高度有序的蛋白結構中得到的。

            就像是“防凍劑”,抗凍蛋白能夠結合小冰晶,并抑制大冰晶生長,進而保護細胞和血液在冰點下不結冰,并進行正常代謝,保證海嘴魚在極地環境、雪蚤在厚厚的積雪下能正常生存。在新研發的耐凍蛋白纖維中,抗凍蛋白能捕獲水分子或冰晶等,進而為蛋白質纖維提供“保護層”,提高了纖維的抗凍性。據測試,在零下40攝氏度的低溫下,耐凍蛋白纖維中的冰結晶受到抑制,纖維更光滑、截面上的皺紋更少,因此也保持了較高的低溫剛度和韌性,以及良好的機械穩定性,這使得用蛋白纖維制造具有出色抗凍性能的紡織品成為可能,比如在南極洲使用的繩索或北極極地服裝、航空服等。

            又如,恒天海龍股份有限公司等研發的一種新型多功能動物蛋白再生纖維素纖維,其原料來自動物的毛。上海帕蘭朵紡織科技發展有限公司副總經理、教授級高級工程師方國平說,由于纖維的橫截面呈C形中空,形狀的飽滿率和圓滑度好,從而使纖維具有了獨特的截面形態。這種截面形態使得多功能動物蛋白再生纖維素纖維在微觀結構上,實現了纖維素和蛋白質共存共融,使這款動物蛋白再生纖維素纖維具有了其他纖維不具備的多功能特性,比如良好的透氣性和抗靜電性,以及優異的吸濕發熱性等。再配合獨特的紡紗技術、織造技術和定型技術等,使該纖維技術成本和生產成本大幅下降,由此生產的紗線和針織面料與同類產品相比,性價比更高。

            生物基化學纖維發展勢頭強勁

            隨著石油資源的日益枯竭和棉花種植面積的不斷減少,包括蛋白纖維在內的生物基化學纖維,顯現出強勁的發展勢頭。原料的可再生、廉價、低污染、資源豐富等屬性,使生物基化學纖維具備極大的可持續發展性,也成為棉纖維和滌綸、腈綸、錦綸等化學纖維強有力的伙伴。

            國家發改委產業協調司原巡視員賀燕麗說,生物基化學纖維與人體親和,具有抑菌、阻燃、生物降解等特性,發展生物基化學纖維具有重要意義。

            “十三五”以來,我國生物基化學纖維產業快速發展,關鍵技術不斷取得突破,產業規模較快增長,一批具有產業實力和技術開發能力的企業進入了生物基化學纖維及原料領域。我國初步形成了生物基纖維素纖維、生物基合成纖維、海洋生物基纖維及蛋白纖維的產業體系。工信部、國家發改委聯合印發的《關于化纖工業高質量發展的指導意見》提出,到2025年,我國生物基化學纖維和可降解纖維材料產量年均增長20%以上。

            賀燕麗認為,當前生物基化學纖維還存在一些問題,比如多數品種的產能規模偏小、產品成本偏高競爭力不強等。

            不過,中國化學纖維工業協會總經濟師、生物基化學纖維及原料分會秘書長李增俊說,隨著技術不斷發展,公眾對生物基化學纖維產品的功能和價值認識不斷深入,其產能規模偏小、產品成本偏高等問題將會逐步得到解決。

            賀燕麗表示,“十四五”期間,我國應努力提高生物基化學纖維原料的自給率和多元化水平,提高重點生物基化學纖維品種的規;凸に囇b備的自動化水平,大力降低生產成本。在開拓下游紡織品的應用領域取得實際成效。

           

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