生物技术在纺织工业中的应用资料

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1、纺 织 新 技 术 生物技术在纺织工业中的应用 刘玉森 陈 莉 王绍斌 西安工程大学 （中国） 摘 要： 介绍了生物技术在纺织工业中的广泛应用， 包括新型纺织纤维的开发、 化学处 理、 纺织品风格整理等方面。这些成功的应用给纺织工业注入了新的生机， 产 生了良好的社会和经济效益。 关键词： 生物技术， 纺织工业， 绿色纺织 生物技术是指利用生物体系， 应用先进的生物工程技术加工或 不加工底物原料， 以提供所需的各 种产品或达到某种目的的一种新 型的跨学科技术 l。生物技术的 主体包括基因工程、 细胞工程、 酶 工程和发酵工程。由于生物技术 可创造巨大的经济效益， 并且对今 后社会的发展将具有重

2、大的影响， 因而其已成为继信息技术之后新 技术革命的标志之一 2。随着生 物技术日新月异的发展， 其在纺织 工业中的应用也日渐广泛， 并取得 了理想的效果。 l 生物技术在新型纺织 纤维开发上的应用 将现代生物技术巧妙地运用 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， 为纺织原料的研发开 辟新的途径。 1. 1 天然彩色棉纤维 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， 其开发的原理是 将彩色基因移植到白棉 DNA 中， 进而获得具有天然色彩的彩棉纤 维。我国也已成功培育出多种彩 棉品种， 并在新

3、疆、 河南等省区大 面积种植。目前已有棕色、 绿色两 种性能稳定、 可纺性强的彩棉纤维 投入纺织生产中， 并利用这两种纤 维开发出品种丰富的彩棉系列产 品， 包括彩棉纯纺纱、 彩棉与其他 纤维混纺纱， 彩棉机织物、 针织物、 服装、 高档内衣、 床上用品等。彩 棉产品因具有天然色泽， 可省去染 色、 印花等工序， 减少了污水的排 放和能源的消耗， 产品也不会残留 偶氮染料等有害物质， 因而被普遍 认为是理想的生态纺织品。另外， 彩棉系列产品也是纺织业冲破 “绿 色壁垒” ， 提高出口创汇的重要产 品之一。彩棉纤维基于与生俱来 的生态环保特性， 产品一问世便受 到消费者的普遍青睐。 1. 2 抗

4、虫棉 棉的生长极易受到虫害尤其 是棉铃虫的侵袭。 通常的做法是 施农药， 而农药会对环境及棉本身 造成危害。现在已找到了一种有 毒基因， 将这种基因转入棉体内， 培植出的棉具有抵抗棉铃虫的能 力。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， 这种 棉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。 1. 3 其他新型棉纤维 利用现代生物技术的基因工 程技术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。如生产在棉纤维中腔 内具有可生

5、物降解的聚酯内芯， 生 产天然的涤棉混合纤维； 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； 从内杆菌中分离出一种对草 甘膦有抗性的基因， 将抗杂草基因 导入棉体内， 形成转基因抗杂草棉 品种。 1. 4 蜘蛛丝 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 的需要成为产品开发过程的难题， 利用现代生物技术这一难题便可 55 国际纺织导报 2006 年第 7 期 纺 织 新 技 术 得到解决。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

6、， 而后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。 另外可利用现代生物技术的微生 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。由于这 类微生物的繁殖速度极快， 可廉价 地大批量生产， 故称为 “微生物加 工厂” 。利用生物技术将蜘蛛的基 因引入桑蚕体内， 可使桑蚕吐出具 有蜘蛛丝性能的丝蛋白。因为人 类有丰富的养蚕经验， 可以大规模 饲养， 又因桑蚕生长快， 合成蛋白 质效率高， 可为人类生产许多宝贵 的天然丝。 1. 5 改性羊毛 随着 D

7、NA 分析技术及 DNA 片段分离技术的进步， 已有可能从 遗传学的角度对绵羊作出全面鉴 定， 鉴别出优秀绵羊， 从而更加科 学准确地选择良种绵羊， 以便大批 繁殖。研究人员将能控制羊毛细 度的基因转入绵羊体内， 从而获得 又细又长又软的羊毛， 直径只有 3 4 !m， 为生产高档轻薄型毛织 物提供原料， 这正符合当今毛纺织 品向轻薄型发展的世界潮流。另 外人们正在寻找一种合适的彩色 基因导入绵羊体内， 培育出具有天 然色彩的彩色羊毛。 1. 6 具有生物特性的纺织纤维 l. 6. l 抗微生物技术在纺织品中 的应用 美国 Microban 公司已将抗微 生物技术应用于纤维中， 把抗微生 物渗

8、透到聚合物结构的分子间隙 中去， 抗微生物形成的膜与表面涂 层不同， 它耐洗， 可制成医疗保健 和家庭护理用品。 l. 6. 2 甲壳质和壳聚糖在纺织上 的应用 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。壳聚糖是甲壳质在浓碱溶 液中脱去乙酰基的衍生物形式， 将 其溶于适当的溶剂中可制得甲壳 素纤维。这种纤维有生物可降解 性和生物活性， 从而具有良好的吸 附性、 粘结性、 抗菌性和治伤性能， 所以适合制造特殊的医用功能纤 维产品。 l. 6. 3 IyoceII 纤维 IyoceII 纤维是一种不经化学 反应生产的纤维素纤维， 它可

9、生物 降解， 具有生态环保意义， 被誉为 2l 世纪的 “绿色纤维” 。它具有其 他纤维所没有的特殊风格和性能， 可以开发高附加值的产品。 l. 6. 4 聚乳酸纤维 聚乳酸纤维是利用可再生的 玉米、 小麦等淀粉原料经发酵转化 成乳酸， 经聚合达到纺丝级， 经纺 丝而制成的纤维。这种纤维在微 生物的作用下可生物降解， 有利于 生态平衡。用聚乳酸纤维制成的 面料， 触摸时有舒适的肌肤接触感 和手感， 还具有真丝般的光泽。 2 生物技术在苎麻纤维 脱胶上的应用 苎麻纤维属于韧皮纤维， 其表 面的韧皮组织必须在纺纱前去除 （脱胶） 。传统的脱胶方法是用强 酸或强碱在高温条件下进行， 这种 方法虽然脱

10、胶效果理想， 但存在成 本高、 污染严重、 耗能高、 纤维损伤 严重等缺点， 因此近年来发展的用 生物酶对苎麻进行脱胶倍受相关 人士的关注。生物酶是一种生物 催化剂， 是由生物体产生的具有催 化作用的一类蛋白质， 容易生物降 解， 对环境无害。用生物酶对苎麻 纤维脱胶具有麻纤维强力损失小、 纤维光洁柔软、 成纱性能好、 生产 效率高、 能耗小等优点， 酶法脱胶 具有非常可观的发展前景。 3 生物技术在织物整理 中的应用 随着人类环境保护和安全健 康意识的不断提高， 纺织品印染加 工对环境的污染及纺织服装残留 的各种有害物质对人类健康的影 响越来越引起世界各国的关注， 利 用生物酶对织物进行整理

11、是一种 符合环保要求的整理方法。 3. 1 生物酶退浆 织物酶退浆所用的生物酶为 淀粉酶， 它对淀粉类浆料具有很强 的分解作用， 退浆效果较好， 与传 统碱退浆工艺相比， 淀粉酶退浆工 艺具有很多优越性。首先， 用淀粉 酶对织物退浆时， 可以在毫不损伤 纤维的情况下去除淀粉浆料， 不会 造成织物强力的损失。其次， 淀粉 酶反应条件温和， 环境 pH 值接近 中性， 所需反应温度较低， 反应时 间短。实践证明， 相同温度下， 用 碱分解淀粉达到退浆的要求， 一般 要l 2 1， 而用淀粉酶退浆只需30 60 min 即可。此外， 淀粉酶作为 65 国际纺织导报 2006 年第 7 期 纺 织 新

12、 技 术 一种生物蛋白质对环境友好， 无任 何毒性， 淀粉酶可回收再使用， 退 浆产生的废水可生物降解， 解决了 退浆废液对环境的污染问题。 3. 2 生物酶精练 生物酶精练用于纤维素类纤 维， 精练酶一般为复合酶， 对纤维 的各种共生物起分解作用， 主要组 分为纤维素酶、 果胶酶和蛋白酶。 基于生物酶的专一性的特点， 一种 生物酶只对一种或一类特定物质 具有分解作用， 所以酶精练对织物 的损伤小， 并且精练后织物表面光 洁， 手感柔软， 有利于提高产品的 附加值。 3. 3 纤维素酶风格整理 用纤维素酶对织物进行整理 可得到特殊的效果。 3. 3. 1 减量 用纤维素酶对织物进行减量 处理，

13、 使织物具有丝绸感。该技术 已用于高支精细织物生化洗涤加 工和人造纤维优化风格加工。 3. 3. 2 柔软 用酶加工能使织物具有较好 的柔软手感， 这种柔软性不同于一 般柔软剂加工， 一是无柔软剂等化 学品的毒害性， 对人体安全， 加工 时也无环境污染， 有利于生态； 二 是穿着过程中， 经不断洗涤可长期 保持这种柔软特性。 3. 3. 3 去除茸毛 棉织物用纤维素酶处理后， 随 着处理时间的增加， 茸毛可以大量 去除， 从而改善织物光泽， 染色后 色光更鲜艳。 3. 3. 4 牛仔服的 “生物洗” 牛仔服在制作过程中有一道 石磨的工序， 用浮石和成衣放在一 起振动磨洗， 去除部分颜色， 达到

14、 仿旧的风格。用酶洗工艺可减少 石磨时浮石用量， 保护机器不受损 伤， 避免浮石尘屑， 减少环境污染。 酶洗工艺利用纤维素酶在织物表 面产生可控制的刻蚀， 并借助水洗 机的揉搓和摩擦作用的协同效果， 使染料脱落， 茸毛去除， 从而得到 不均匀的褪色效果。酶洗不会引 起织物强力的过度损伤， 并具有独 特艳丽的表面和柔软的手感。若 将不同的纤维素酶加以组合， 并采 用不同的工艺， 则可产生数百种的 外观效果。 3. 4 蛋白质纤维的酶处理 对于蛋白质纤维的酶处理主 要集中在羊毛和丝绸上。羊毛酶 处理主要用于防毡缩、 柔软丝光处 理和降低染色温度等， 是羊毛制品 高档化、 高附加值化的有效途径之 一

15、。另外酶处理可明显减少污水 中 AOX 的含量。目前我国桑蚕丝 的精练方法主要有皂碱法、 酶解结 合皂碱法和酶解结合洗涤剂法三 种。酶解结合皂碱或洗涤剂法对 丝绸织物进行精练后织物上茸毛 少、 手感柔软， 采用该类工艺可节 能节汽、 减少污染， 也是丝绸精练 发展的一个方向。 4 展望 生物技术以其特有的优势在 纺织工业中的应用越来越广泛， 重 要性已不断凸显出来。生物技术 将会对生态纺织产生巨大的促进 作用， 利用生物技术一定会使纺织 品在新的层次上实施 “绿色纤维” 、 “绿色设计” 、“绿色制造” 的 “绿色 纺织” 。这种 “绿色纺织” 可在污 水治理、 环境保护中起到重要作 用。21

16、 世纪是生物工程的世纪， 随着生物技术的不断发展， 其在纺 织工业上的应用已呈现出无限广 阔的前景， 为纺织工业带来了可观 的经济效益， 并能产生巨大的社会 效益。我们完全相信， 随着科学技 术的不断发展， 在未来的日子里生 物技术必将给纺织工业带来更多 的惊喜。 参考文献 1 李桂珍. 生物技术在麻纺织领域的开发与 应用. 麻纺织技术， 1998， （3）： 14 18 2 林志武， 柯家骥. 生物技术对生态纺织业 的影响与展望. 江苏纺织，2001， （10）： 18 20 Applications of biotechnology in textile industry Liu Yusen，Chen Li，Wang Shaobin，Xian Polytechnic Uniuersity，Xian/ China Abstract： The widespread appiications of biotechnoiogy in textiie industry inciuding new type textiie fiber deveiop- ment，chem