畢研偉

(大連工業(yè)大學(xué)，遼寧 大連 116034)

天然彩棉的性能分析及發(fā)展趨勢(shì)

畢研偉

(大連工業(yè)大學(xué)，遼寧 大連 116034)

文章以天然彩棉為研究對(duì)象，綜合分析了其性能特點(diǎn)及研究現(xiàn)狀，并以天然彩棉應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，提出了天然彩棉的研究重點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)，為其進(jìn)一步的研究和發(fā)展提供一定理論基礎(chǔ)。

天然彩棉；零污染；性能；發(fā)展趨勢(shì)

隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，紡織纖維材料逐步向功能化、智能化、化學(xué)纖維環(huán)?；⑻烊焕w維無(wú)害化的方向發(fā)展。其中天然彩棉纖維作為環(huán)保型天然纖維，具有“零污染”的顯著特點(diǎn)，屬于新型綠色紡織材料，在大眾消費(fèi)市場(chǎng)中得到諸多好評(píng)，具有極大的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿Α?/p>

天然彩棉制品在原料種植和生產(chǎn)加工方面實(shí)現(xiàn)了無(wú)“過(guò)程污染”，屬于真正的綠色環(huán)保紡織產(chǎn)品，但是由于天然彩棉自身性能的不穩(wěn)定性限制了其進(jìn)一步的發(fā)展。針對(duì)這一問(wèn)題，文章以天然彩棉纖維的性能為切入點(diǎn)，總結(jié)了天然彩棉性能特征以及應(yīng)用過(guò)程中所遇到的問(wèn)題，從而歸納出天然彩棉的發(fā)展趨勢(shì)，為天然彩棉的深入研究提供一定的理論基礎(chǔ)，并為彩棉纖維改性技術(shù)的研究提供參考方向。

1 天然彩棉的概述

1.1 天然彩棉的發(fā)展

天然彩棉最早在4000年前的秘魯種植，20世紀(jì)末通過(guò)將天然彩棉纖維與羊毛進(jìn)行混紡的方式，將其首次應(yīng)用在襯衣上，達(dá)到降低面料成本，控制縮水率的目的，由于這類(lèi)制品光澤性與后整理效果較好，得到了大規(guī)模的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。當(dāng)今世界各地的棉花育種專(zhuān)家都開(kāi)始研究天然彩棉，彩棉品種的有效改進(jìn)與物理性能的增強(qiáng)，擴(kuò)大了天然彩棉的應(yīng)用范圍[1]?，F(xiàn)在，其種植范圍已遍及各個(gè)大洲，其中我國(guó)新疆已成為世界上最大的彩棉生產(chǎn)基地，產(chǎn)量占到中國(guó)彩棉產(chǎn)量的95%和世界彩棉產(chǎn)量的60%，種植規(guī)模、總產(chǎn)、單產(chǎn)均居世界第一。據(jù)國(guó)際有機(jī)農(nóng)業(yè)委員會(huì)預(yù)測(cè)：未來(lái)30年內(nèi)，全球棉花總產(chǎn)量中將有30%被彩棉和有機(jī)棉所代替，21世紀(jì)全世界將有60%～70%的人口使用天然彩棉制品[2]，由此可見(jiàn)天然彩棉在我國(guó)具有廣闊的市場(chǎng)前景。

1.2 天然彩棉纖維的形態(tài)特征

天然彩棉是指自然生長(zhǎng)的帶有顏色的棉花，可利用基因改性技術(shù)培育，通過(guò)對(duì)棉花植株植入不同顏色的基因，從而使棉桃在生長(zhǎng)過(guò)程中具有不同的顏色[3]。目前，用于實(shí)際生產(chǎn)的有棕、綠兩個(gè)品系[4]。針對(duì)這兩類(lèi)彩棉的形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)彩棉纖維與白棉纖維在形態(tài)結(jié)構(gòu)上基本相同，但也存在不同之處，其形態(tài)特征對(duì)比見(jiàn)表1。

1.3 天然彩棉制品的特性分析

天然彩棉制品具有顏色樸實(shí)，手感舒適細(xì)膩的特點(diǎn)，倍受消費(fèi)者青睞，被廣泛應(yīng)用于嬰幼兒服裝、與皮膚直接接觸的內(nèi)衣以及床上用品。其產(chǎn)品具有鮮明的特點(diǎn)：

1.3.1 無(wú)污染

天然彩棉在生產(chǎn)加工過(guò)程中不需要進(jìn)行染色、漂白、煮煉等化學(xué)過(guò)程，這使天然彩棉的織物內(nèi)不殘留有害化學(xué)物質(zhì)，也不含任何有毒有害的物質(zhì)，避免了對(duì)人體的危害和對(duì)環(huán)境的破壞。

1.3.2 弱酸性

人體的皮膚表面pH值呈弱酸性，天然彩棉纖維pH值也呈現(xiàn)弱酸性，兩者pH值相符合，所以天然彩棉纖維具有保健護(hù)膚的功用，作為服裝長(zhǎng)期的貼身穿著可以起到止癢、親和皮膚的特殊效果，這種性能特點(diǎn)較適合嬰幼兒等皮膚脆弱的人群使用。

表1 彩棉纖維微觀形態(tài)特征對(duì)比表

1.3.3 抗靜電性

天然彩棉纖維具有較高的回潮率，其與皮膚接觸時(shí)不易產(chǎn)生靜電，產(chǎn)品的抗靜電性能強(qiáng)，并且具有不起球、不易變形的特點(diǎn)。

1.3.4 抗紫外線(xiàn)性

對(duì)天然彩棉制品進(jìn)行抗紫外線(xiàn)性能測(cè)試得出，彩棉制品的紫外線(xiàn)透過(guò)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于白棉制品，這說(shuō)明天然彩棉抗紫外線(xiàn)性能優(yōu)良，尤其是對(duì)皮膚損害最大的UVA和UVB屏蔽效果顯著。

1.3.5 透濕性

天然彩棉制品通過(guò)快速吸附人體皮膚上的汗水，從而調(diào)節(jié)身體的溫度，使體溫迅速恢復(fù)正常，保持體溫的恒定，其吸濕排汗性較好。

1.3.6 易清洗性

天然彩棉在遇到血漬、污漬后極易清洗，這種特性被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療過(guò)程及創(chuàng)傷包扎中，是性能良好的醫(yī)療衛(wèi)生材料。

1.3.7 阻燃性

天然彩棉有較好的抗病蟲(chóng)害和耐旱、耐堿性能，具有一定的阻燃性[6]。

1.4 天然彩棉的應(yīng)用

天然彩棉被稱(chēng)為“零污染”綠色環(huán)保纖維，它除了“零污染”的特性外還具有良好的保暖性、彈性和透氣性等。作為醫(yī)療衛(wèi)生材料，天然彩棉制品是良好的創(chuàng)傷包扎材料，具有抗菌性與易清洗性；作為綠色健康紡織品用于嬰幼兒的被褥、睡袋、衣物中，特別是嬰幼兒的被褥，可以很大程度上避免化學(xué)毒素經(jīng)寶寶皮膚、呼吸、啃食進(jìn)入體內(nèi)，危害健康；天然彩棉還廣泛應(yīng)用于床上用品，具有良好的保健性。當(dāng)今世界已經(jīng)進(jìn)入“綠色時(shí)代”，發(fā)展天然彩棉及其紡織品是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)統(tǒng)籌發(fā)展的必然結(jié)果，也是時(shí)代的要求和市場(chǎng)的需要[7]。

2 天然彩棉在應(yīng)用中遇到的問(wèn)題

天然彩棉雖具有良好的物理化學(xué)性能與低碳環(huán)保的屬性，但天然彩棉自身的局限性與對(duì)天然彩棉的研究開(kāi)發(fā)仍處于初級(jí)階段的現(xiàn)狀，限制了天然彩棉的進(jìn)一步應(yīng)用與發(fā)展。

2.1 天然彩棉的色澤

2.1.1 纖維色澤不均勻

在天然彩色棉纖維上，不同區(qū)域顏色的深淺不一致，通過(guò)顯微鏡觀察彩棉纖維的結(jié)構(gòu)形態(tài)可知：從纖維的截面來(lái)看，主要是由初生層、次生層及中腔等部分構(gòu)成，其中次生層的胞壁內(nèi)具有天然彩棉的色素，由于中間部分纖維成熟較好，兩端成熟度較差，導(dǎo)致中間部分纖維顏色深且一致，但是兩端的顏色淺，這也直接導(dǎo)致了一根纖維上的不同區(qū)域顏色存在差異性的問(wèn)題。

2.1.2 加工過(guò)程中的色澤不穩(wěn)定

天然彩棉的色澤穩(wěn)定性較差，在紡織生產(chǎn)加工過(guò)程中，高溫處理、堿處理等特殊工序，都會(huì)對(duì)其顏色產(chǎn)生不同程度的影響，并且由于紡織過(guò)程中纖維處理的時(shí)間、溫度、試劑濃度等條件各有差異，導(dǎo)致天然彩棉色澤的變化程度也各不相同，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。

2.1.3 服用過(guò)程中色澤的不穩(wěn)定

在服用過(guò)程中，天然彩棉制品在水中進(jìn)行浸泡和洗滌時(shí)，容易出現(xiàn)掉色的現(xiàn)象。這是由于天然彩棉纖維的色澤不穩(wěn)定，導(dǎo)致天然彩棉制品的掉色與沾色較為明顯。天然色素的穩(wěn)定性較差的問(wèn)題，直接影響彩棉及織物的色澤與品質(zhì)，也是限制其發(fā)展的重要原因之一。

2.1.4 天然彩棉的色彩單調(diào)

目前，天然彩棉色彩較為單調(diào)，真正用于實(shí)際生產(chǎn)的只有棕、綠兩個(gè)品系，難以滿(mǎn)足廣大消費(fèi)者的需求，其色彩創(chuàng)新性研究已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。

2.2 天然彩棉的產(chǎn)量品質(zhì)

天然彩棉的生長(zhǎng)對(duì)于環(huán)境要求較高，種植困難、產(chǎn)量低，品質(zhì)較差，且由于遺傳性極不穩(wěn)定，易出現(xiàn)雜交現(xiàn)象，需要進(jìn)行嚴(yán)格的防雜保純措施[8]。天然彩棉纖維短且細(xì)，強(qiáng)度低，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使它的可紡性較差，難以紡織成紗線(xiàn)，并且終端加工問(wèn)題較多。天然彩棉的單產(chǎn)量較低，僅僅是普通棉花的3/4，產(chǎn)品進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng)因其成本偏高，定價(jià)也高于普通棉織物，但又與普通印花棉布、人造棉難以區(qū)分，使彩棉產(chǎn)品利潤(rùn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于白棉[8]。

上述問(wèn)題都嚴(yán)重制約著彩棉產(chǎn)品的發(fā)展，也是天然彩棉的重點(diǎn)研究方向。

3 天然彩棉的發(fā)展趨勢(shì)

盡管天然彩棉自身存在著諸多問(wèn)題，但天然彩棉依舊是紡織服裝領(lǐng)域的新興材料，其“零污染”的特性依舊深受消費(fèi)者的喜愛(ài)，具有巨大的市場(chǎng)潛力[8]。針對(duì)現(xiàn)階段天然彩棉所遇到的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外的研究學(xué)者也不斷地研究與嘗試，試圖優(yōu)化天然彩棉的性能，推動(dòng)其進(jìn)一步發(fā)展。

3.1 優(yōu)化色素穩(wěn)定性

天然彩棉色素的不穩(wěn)定性，使彩棉制品在遇酸、堿、水浸等情況下，容易出現(xiàn)變色、褪色、掉色的現(xiàn)象。針對(duì)這一問(wèn)題，需通過(guò)轉(zhuǎn)基因、分子生物學(xué)技術(shù)等生物工程技術(shù)進(jìn)行基因重組，從而培育出色素穩(wěn)定的彩棉新品種。目前對(duì)彩棉纖維穩(wěn)定性研究還不夠深入和系統(tǒng)，尤其對(duì)彩棉棕色素穩(wěn)定性的機(jī)理缺乏探討，不能對(duì)彩棉色素穩(wěn)定進(jìn)行有效控制[9]。

3.2 創(chuàng)新色系品類(lèi)

現(xiàn)階段的天然彩棉色彩過(guò)于單一，并且色彩相對(duì)暗淡，難以滿(mǎn)足消費(fèi)者的實(shí)際需求，但因彩棉符合綠色低碳紡織品的定義，也深受消費(fèi)者的關(guān)注。研究人員培育新色系彩棉、提高纖維品質(zhì)和產(chǎn)量仍是彩棉的發(fā)展方向[10]。

3.3 提高產(chǎn)量與品質(zhì)

天然彩棉纖維長(zhǎng)度大約26 mm～31 mm之間，纖維短且細(xì)，強(qiáng)度較低，這種特點(diǎn)使它的可紡性較差，難以紡織成紗線(xiàn)，難以滿(mǎn)足人們對(duì)紡織品輕薄、懸垂、挺拔等特點(diǎn)的追求，所以必須將彩色中長(zhǎng)絨棉和長(zhǎng)絨棉的選育作為目標(biāo)，從而提高天然彩棉紡織品的質(zhì)量和品質(zhì)[10]。

4 總結(jié)

本文通過(guò)總結(jié)天然彩棉性能特點(diǎn)，指出在當(dāng)今社會(huì)推崇低碳環(huán)保的大環(huán)境下，天然彩棉必將成為未來(lái)綠色紡織材料的代表，存在極大的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿?。但目前?guó)內(nèi)外的研究有待進(jìn)一步完善，研究的重點(diǎn)在于優(yōu)化色素穩(wěn)定性、培育新色系彩棉與提高棉纖維產(chǎn)量與品質(zhì)，從而滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)天然彩棉制品的需求，使天然彩棉制品得到更加廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。

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Performance Analysis and Development Trend of Natural Colored Cotton

BiYanwei

(Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, China)

In this paper, the performance characteristics and research status of natural colored cotton were analyzed by taking natural colored cotton as a research object. Starting from the existing problems in the application process of natural colored cotton, the paper points out the research emphasis and development trend of natural colored cotton, provides certain theoretical basis for its further research and development.

natural colored cotton; zero pollution; performance; development trend

2017-05-26

畢研偉(1993—)，男，山東淄博人，碩士研究生。

TS102.2+11

A

1009-3028(2017)04-0004-04