天然彩棉的性能分析及發(fā)展趨勢

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

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象，綜合分析了其性能特點及研究現(xiàn)狀，并以天然彩棉應(yīng)用過程中存在的問題為出發(fā)點，提出了天然彩棉的研究重點與發(fā)展趨勢，為其進一步的研究和發(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

隨著現(xiàn)代科技的進步，紡織纖維材料逐步向功能化、智能化、化學(xué)纖維環(huán)?；?、天然纖維無害化的方向發(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，屬于新型綠色紡織材料，在大眾消費市場中得到諸多好評，具有極大的市場發(fā)展?jié)摿Α?/p>

天然彩棉制品在原料種植和生產(chǎn)加工方面實現(xiàn)了無“過程污染”，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)定性限制了其進一步的發(fā)展。針對這一問題，文章以天然彩棉纖維的性能為切入點，總結(jié)了天然彩棉性能特征以及應(yīng)用過程中所遇到的問題，從而歸納出天然彩棉的發(fā)展趨勢，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)末通過將天然彩棉纖維與羊毛進行混紡的方式，將其首次應(yīng)用在襯衣上，達到降低面料成本，控制縮水率的目的，由于這類制品光澤性與后整理效果較好，得到了大規(guī)模的開發(fā)與應(yīng)用。當(dāng)今世界各地的棉花育種專家都開始研究天然彩棉，彩棉品種的有效改進與物理性能的增強，擴大了天然彩棉的應(yīng)用范圍[1]?，F(xiàn)在，其種植范圍已遍及各個大洲，其中我國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)國際有機農(nóng)業(yè)委員會預(yù)測：未來30年內(nèi)，全球棉花總產(chǎn)量中將有30%被彩棉和有機棉所代替，21世紀(jì)全世界將有60%～70%的人口使用天然彩棉制品[2]，由此可見天然彩棉在我國具有廣闊的市場前景。

1.2 天然彩棉纖維的形態(tài)特征

天然彩棉是指自然生長的帶有顏色的棉花，可利用基因改性技術(shù)培育，通過對棉花植株植入不同顏色的基因，從而使棉桃在生長過程中具有不同的顏色[3]。目前，用于實際生產(chǎn)的有棕、綠兩個品系[4]。針對這兩類彩棉的形態(tài)結(jié)構(gòu)進行分析，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)特征對比見表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，手感舒適細膩的特點，倍受消費者青睞，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：

1.3.1 無污染

天然彩棉在生產(chǎn)加工過程中不需要進行染色、漂白、煮煉等化學(xué)過程，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)，避免了對人體的危害和對環(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膚的功用，作為服裝長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，其與皮膚接觸時不易產(chǎn)生靜電，產(chǎn)品的抗靜電性能強，并且具有不起球、不易變形的特點。

1.3.4 抗紫外線性

對天然彩棉制品進行抗紫外線性能測試得出，彩棉制品的紫外線透過率遠遠低于白棉制品，這說明天然彩棉抗紫外線性能優(yōu)良，尤其是對皮膚損害最大的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)進入“綠色時代”，發(fā)展天然彩棉及其紡織品是經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護協(xié)調(diào)統(tǒng)籌發(fā)展的必然結(jié)果，也是時代的要求和市場的需要[7]。

2 天然彩棉在應(yīng)用中遇到的問題

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天然彩棉的研究開發(fā)仍處于初級階段的現(xiàn)狀，限制了天然彩棉的進一步應(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題。

2.1.2 加工過程中的色澤不穩(wěn)定

天然彩棉的色澤穩(wěn)定性較差，在紡織生產(chǎn)加工過程中，高溫處理、堿處理等特殊工序，都會對其顏色產(chǎn)生不同程度的影響，并且由于紡織過程中纖維處理的時間、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 服用過程中色澤的不穩(wěn)定

在服用過程中，天然彩棉制品在水中進行浸泡和洗滌時，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)，真正用于實際生產(chǎn)的只有棕、綠兩個品系，難以滿足廣大消費者的需求，其色彩創(chuàng)新性研究已經(jīng)成為國內(nèi)外的研究熱點。

2.2 天然彩棉的產(chǎn)量品質(zhì)

天然彩棉的生長對于環(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，需要進行嚴(yán)格的防雜保純措施[8]。天然彩棉纖維短且細，強度低，這種結(jié)構(gòu)特點使它的可紡性較差，難以紡織成紗線，并且終端加工問題較多。天然彩棉的單產(chǎn)量較低，僅僅是普通棉花的3/4，產(chǎn)品進入消費市場因其成本偏高，定價也高于普通棉織物，但又與普通印花棉布、人造棉難以區(qū)分，使彩棉產(chǎn)品利潤遠遠低于白棉[8]。

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

3 天然彩棉的發(fā)展趨勢

盡管天然彩棉自身存在著諸多問題，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者的喜愛，具有巨大的市場潛力[8]。針對現(xiàn)階段天然彩棉所遇到的問題，國內(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，推動其進一步發(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。針對這一問題，需通過轉(zhuǎn)基因、分子生物學(xué)技術(shù)等生物工程技術(shù)進行基因重組，從而培育出色素穩(wěn)定的彩棉新品種。目前對彩棉纖維穩(wěn)定性研究還不夠深入和系統(tǒng)，尤其對彩棉棕色素穩(wěn)定性的機理缺乏探討，不能對彩棉色素穩(wěn)定進行有效控制[9]。

3.2 創(chuàng)新色系品類

現(xiàn)階段的天然彩棉色彩過于單一，并且色彩相對暗淡，難以滿足消費者的實際需求，但因彩棉符合綠色低碳紡織品的定義，也深受消費者的關(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)

天然彩棉纖維長度大約26 mm～31 mm之間，纖維短且細，強度較低，這種特點使它的可紡性較差，難以紡織成紗線，難以滿足人們對紡織品輕薄、懸垂、挺拔等特點的追求，所以必須將彩色中長絨棉和長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)

本文通過總結(jié)天然彩棉性能特點，指出在當(dāng)今社會推崇低碳環(huán)保的大環(huán)境下，天然彩棉必將成為未來綠色紡織材料的代表，存在極大的市場發(fā)展?jié)摿?。但目前國?nèi)外的研究有待進一步完善，研究的重點在于優(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)，從而滿足消費者對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。

[1] 董合林.特色棉高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)[M].北京：金盾出版社，2007.

[2] 湯壽伍，劉海峰，宋武，等.中國天然彩色棉產(chǎn)業(yè)發(fā)展與展望[A].中國棉花學(xué)會2007年年會論文匯編[C]，河南：中國棉花雜志社，2007：72—74.

[3] 張鎂，胡伯陶，趙向前.天然彩色棉的基礎(chǔ)和應(yīng)用[M].北京：中國紡織出版社，2005.

[4] 張慶輝.天然彩棉的現(xiàn)狀及未來的發(fā)展規(guī)律趨勢[J].天津紡織科技，2002，40(3)：2—5.

[5] 關(guān)海娣.天然綠色棉的顏色性能研究[D].北京：北京服裝學(xué)院，2008.

[6] 杜雄明，石玉真.天然彩色棉纖維特性及開發(fā)利用[J].針織工業(yè)，2002，(1)：29—33.

[7] 胡伯陶.天然彩色棉具有較大的發(fā)展?jié)摿J].紡織信息周刊，2004，(26)：19.

[8] 譚燕玲，周獻珠.天然彩棉研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].進展與述評，2015，(2)：1—4.

[9] 李海祥，戴志毅，陸少華，等.天然彩色棉色素研究[J].江蘇紡織，2011，(11)：46—48.

[10] 邱新棉，蘇成付.天然彩色棉研究策略及發(fā)展設(shè)想[A].中國棉花學(xué)會2011年年會論文匯編[C]，河南：中國棉花雜志社，2011：101—104.

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