綠色纖維紡織品現(xiàn)狀及其在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

路小彬 鄒琴琴

[摘 要] 通過概述綠色纖維中的天然彩色棉花纖維、天然“不皺棉花”纖維、麻類纖維、竹纖維、甲殼素纖維、牛奶蛋白纖維、蠶絲纖維、蜘蛛絲纖維、聚乳酸纖維的來源、分類、制作工藝、功能、市場等，結(jié)合高中化學(xué)教材內(nèi)容，采用討論、交流分享等多種教學(xué)方法進(jìn)行課堂授課，引入具體情境分享綠色纖維紡織品的應(yīng)用，讓學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，從而認(rèn)識(shí)綠色纖維紡織品的應(yīng)用對人類的影響。

[關(guān)鍵詞] 綠色纖維;紡織品;高中化學(xué)

[基金項(xiàng)目] 2019年度黔南民族師范學(xué)院導(dǎo)師培育課題項(xiàng)目“黔東南州高中生化學(xué)課程學(xué)習(xí)方式現(xiàn)狀調(diào)查與分析”（731808005）

[作者簡介] 路小彬（1974—），男，河南中牟人，博士，黔南民族師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院教授，主要從事綠色紡織品化學(xué)（高中化學(xué)教學(xué)）研究。

[中圖分類號(hào)] G642.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324（2022）12-0149-04[收稿日期] 2021-07-14

近年來用綠色纖維制成的服飾由于具有穿著舒適、外形美觀、功能性較強(qiáng)、對人體健康有益等優(yōu)點(diǎn)而被廣大消費(fèi)者所喜愛。隨著人們生活水平的不斷提高，更多消費(fèi)者意識(shí)到綠色纖維對生活環(huán)境和生活品質(zhì)帶來的好處。

一、綠色纖維

綠色纖維的特征有：（1）生產(chǎn)纖維的原料來自可再生資源或可利用廢棄物。（2）纖維生產(chǎn)過程不會(huì)對環(huán)境造成污染。（3）纖維制成品廢棄物可被回收利用或能在大自然中自然降解，不會(huì)對生態(tài)環(huán)境造成危害。（4）纖維制成品在使用過程中對人體具有某種或多種保健功能。

二、綠色纖維與化學(xué)教學(xué)

1.天然彩色棉花纖維是在自然種植的情況下收獲的有色棉纖維，其本身具有顏色。據(jù)記載，我國南方地區(qū)在明清時(shí)期已經(jīng)有一種天然棕色棉花，且當(dāng)時(shí)人們將用這種天然棕色棉花織成的布稱為“紫花布”[1]。天然彩棉制成紡織品的過程減少了染色造成的各種污染。隨著彩色棉種植面積的不斷增大，用彩色棉花加工的紡織品在歐美、日本等國家和地區(qū)迅速走俏。我國也成功培育種植出紅、橙、黃、綠、棕、紫、灰等彩色棉花品種。通過對彩色棉內(nèi)容的講解，讓學(xué)生知道，用天然彩色取代化學(xué)染色劑可減少環(huán)境污染。自然界的彩色原料更應(yīng)該被關(guān)注。

2.天然“不皺棉花”制成的紡織品具有抗皺性能。美國農(nóng)業(yè)公司已經(jīng)培育出帶有外源基因的“不皺棉花”[2]。用這種棉花制成的紡織品可以達(dá)到免燙效果，從而消除甲醛抗皺劑對人體造成的危害。通過對天然抗皺劑內(nèi)容的講解，讓學(xué)生知道，天然抗皺劑替代甲醛抗皺劑可減少化學(xué)試劑的使用，對人體健康更有益。

3.麻類纖維制成的紡織品質(zhì)地優(yōu)良，具有性涼、懸垂性好、滑爽、防霉、抗菌抑菌性強(qiáng)、抗靜電、不吸塵、吸濕排濕功能等優(yōu)點(diǎn)[3]，深受廣大消費(fèi)者的喜愛。人們用麻纖維制成衣服、麻線、麻袋、鞋子等生活用品。通過對天然麻類纖維內(nèi)容的講解，讓學(xué)生知道，麻類纖維制成的衣服比人工合成纖維制成的衣服更環(huán)保、更健康、更舒適。

4.竹纖維分為再生竹纖維和天然竹纖維兩種。再生竹纖維以竹漿為原料，采用化學(xué)的方法將竹片制成漿粕經(jīng)溶解紡絲，再做成各種紡織品[4]。原生竹纖維是用機(jī)械、物理等方法將竹子直接加工制成的纖維[4]。與天然竹纖維相比，再生纖維可紡性能更好，但天然竹纖保健性能更強(qiáng)。竹纖維制成的紡織品具有良好的綠色環(huán)保性，制品質(zhì)地柔軟、滑爽、親和肌膚，能改善人體微循環(huán)，激活組織細(xì)胞，有效調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)，疏通經(jīng)絡(luò)，使人體產(chǎn)生溫?zé)嵝?yīng)，改善睡眠質(zhì)量，具有很好的保健功能[5]。通過對竹纖維內(nèi)容的講解，讓學(xué)生知道，天然竹纖維比再生竹纖維在制造過程使用的化學(xué)試劑更少，排放的污染物更少，對環(huán)境保護(hù)更有利。

5.甲殼素纖維是一種動(dòng)物纖維素，存在于蝦、蟹、昆蟲等甲殼動(dòng)物的殼內(nèi)和蘑菇、真菌、細(xì)菌等的細(xì)胞膜內(nèi)[6]。甲殼素纖維原料來源比較豐富，可用廢棄的蝦殼、蟹殼類、蘑菇等制成。甲殼素纖維制成的紡織品，具有抗菌性能，如抗菌防臭功能的襪類、鞋的內(nèi)飾等。目前，甲殼素纖維已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，但成本較高，還有一些技術(shù)難題沒有解決。通過對甲殼素內(nèi)容的講解，讓學(xué)生知道，在甲殼素纖維的生產(chǎn)過程中還存在一些技術(shù)難題，需要學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)，未來解決這些問題。

6.牛奶蛋白纖維是以牛乳作為基本原料加工而成[7]。牛奶蛋白纖維制成的紡織品，不會(huì)對皮膚造成過敏反應(yīng)，對人體皮膚有天然的保護(hù)作用。用牛奶纖維做成的服飾，穿在身上有一種清爽透氣的感覺，還具有天然抗菌功效，是制作貼身衣物或床上用品的優(yōu)選面料。牛奶纖維紡織品具有立體多隙的微孔結(jié)構(gòu)和縱向表面的溝槽結(jié)構(gòu)，成品具有冬暖夏涼特性。通過對牛奶蛋白纖維內(nèi)容的講解，讓學(xué)生知道，牛奶不僅可以喝，還可以用來做衣服。

7.蠶絲纖維是一種天然的蛋白質(zhì)纖維，蠶絲由外層的絲膠和內(nèi)層的絲素組成。最早只是作為紡織纖維用于制作服飾、棉被等日常生活用品。蠶絲具有良好的力學(xué)性能、生物相容性、可控的生物降解性等多種優(yōu)異性能，被用作生物相容性的醫(yī)用材料，并應(yīng)用在組織工程、傷口敷料、藥物緩釋、醫(yī)學(xué)縫合等多個(gè)方面。蠶絲的外層絲膠是由小分子的氨基酸物質(zhì)組成的一種天然大分子蛋白質(zhì)，它對絲素起保護(hù)和膠粘作用，除含少量蠟質(zhì)、碳水化合物、色素和無機(jī)成分外，主要是絲膠蛋白[8]。通過對蠶絲纖維內(nèi)容的講解，讓學(xué)生知道，蠶絲纖維不僅可以做衣服，還可以用于傷口包扎。

8.蜘蛛絲是一種生物高分子蛋白纖維。蜘蛛絲纖維具有韌性大、彈性好、強(qiáng)度大、表面光滑柔軟、抗紫外線能力強(qiáng)、摩擦系數(shù)小、生物可降解性良好等優(yōu)點(diǎn)。蜘蛛絲纖維制成的紡織品，抗靜電性能優(yōu)于合成纖維，導(dǎo)濕性能好于蠶絲，是耐高低溫的理想材料。目前，主要是通過獲取蜘蛛絲蛋白基因后，利用已有的氨基酸重復(fù)序列信息，人工合成其類似的DNA片段，得到蜘蛛絲[9]。通過對蜘蛛絲纖維內(nèi)容的講解，讓學(xué)生知道，蜘蛛絲不僅能織網(wǎng)，還能做衣服，讓學(xué)生都有機(jī)會(huì)成為“蜘蛛俠”。9BC0C12A-9C81-43F8-961A-5C49AFA42537

9.聚乳酸纖維是一種新型綠色環(huán)保纖維面料。主要以玉米粉、秸稈、石油等為原料。聚乳酸纖維制成的面料，具有高強(qiáng)力、快速透濕性、光澤好、一定的抗紫外性能、回彈性好、蓬松保暖、良好的阻燃性、無致敏性、低氣味殘留等性能[10]。聚乳酸纖維的最大的特點(diǎn)是具有良好的生物可降解性，被列為“中國制造2025”重點(diǎn)發(fā)展的高分子材料之一。新冠肺炎疫情期間，大量廢棄口罩在處理時(shí)比較麻煩，給環(huán)境帶來一定影響。用聚乳酸纖維做無紡布制成的口罩可解決廢棄口罩回收降解帶來的巨大難題。目前開發(fā)生產(chǎn)的含聚乳酸的面料具有優(yōu)良的芯吸效果、吸濕排汗、抑菌防螨、防霉變功能，其抗靜電性能優(yōu)于滌綸、錦綸，抗污、抗皺性優(yōu)于棉纖維及其他纖維素纖維。通過對聚乳酸纖維內(nèi)容的講解，讓學(xué)生知道，聚乳酸纖維制造的產(chǎn)品可生物降解性好，是一種很好的綠色材料。

三、綠色纖維紡織品在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

本課時(shí)教學(xué)內(nèi)容選自人教版普通高中教科書《化學(xué)》選擇性必修3第五章第二節(jié)高分子材料2合成纖維。

環(huán)節(jié)一：為導(dǎo)入合成纖維，用多張圖片展示紡綸纖維材料制造的輕型飛機(jī)。讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到纖維與人類的生活息息相關(guān)，是生活的必需品。羊毛、棉花、蠶絲和麻是大自然賦予人類的天然纖維。化學(xué)纖維包括再生纖維和合成纖維兩種。木材、秸稈等農(nóng)副產(chǎn)品經(jīng)加工處理可以得到再生纖維[9]。以天然氣、煤、石油為原料，將其轉(zhuǎn)化為單體，再經(jīng)過聚合反應(yīng)得到合成纖維。

環(huán)節(jié)二：以“輕型飛機(jī)機(jī)身的原料探究”為主題活動(dòng)，讓學(xué)生查閱關(guān)于芳綸纖維材料相關(guān)知識(shí)，分享芳綸纖維的史料，對芳綸纖維的由來、應(yīng)用、發(fā)展前景等展開討論交流。

芳綸纖維的史料史實(shí)：芳綸纖維最初為宇宙開發(fā)材料和重要的戰(zhàn)略物資[9]。后來，芳綸纖維作為高技術(shù)材料被大量用于民用領(lǐng)域[11]。芳綸的全稱是“芳香族聚酰胺纖維”，是一類新型的特種用途合成纖維。其中最具實(shí)用價(jià)值的一是分子鏈排列呈鋸齒狀的間位芳綸纖維，稱為芳綸1313;二是分子鏈排列呈直線狀的對位芳綸纖維，稱為芳綸1414。

芳綸纖維的應(yīng)用：芳綸纖維在工業(yè)領(lǐng)域中也得到了廣泛的應(yīng)用，如光纖防護(hù)、高溫過濾袋、汽車膠管、輪胎、音響彈波布、動(dòng)力傳送帶、運(yùn)輸帶、轉(zhuǎn)移印花毯、膠鞋鞋底等。在個(gè)體防護(hù)領(lǐng)域，芳綸可以制成防彈衣、防彈頭盔、防彈裝甲、消防服、消防面罩、軍警作訓(xùn)服、防切割手套等。在交通領(lǐng)域，可以來做成飛機(jī)零件，以及汽車、游艇、高鐵的阻燃內(nèi)飾及織物。芳綸還能做成芳綸紙，用于電機(jī)、變壓器、電子電器的絕緣[12]。

綠色纖維的發(fā)展前景：綠色纖維具有品種多、來源便利、綜合性能好的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于服裝、裝飾等領(lǐng)域，但部分品種存在產(chǎn)量與指標(biāo)方面的限制。如果紡織企業(yè)能合理選取生物質(zhì)化學(xué)纖維、循環(huán)再利用纖維、原液著色纖維等綠色纖維原料和生態(tài)紡織新技術(shù)，則不僅能從源頭上改善能耗高、污染大的行業(yè)現(xiàn)狀，同時(shí)也能滿足市場需求，迎合消費(fèi)者意愿，進(jìn)一步促進(jìn)紡織產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

環(huán)節(jié)三：以“媽媽為寶寶選服裝”為主題，幫媽媽選用安全舒適的服飾為情景。很多媽媽都希望給寶寶尋找安全、舒適、無化學(xué)添加劑材料制成的衣服，以保護(hù)他們嬌嫩的肌膚。學(xué)生用所學(xué)綠色纖維知識(shí)進(jìn)行面料選擇，能夠?qū)G色纖維的知識(shí)進(jìn)行正向遷移，讓學(xué)生知道綠色纖維在紡織品中的應(yīng)用，從而使學(xué)生對綠色纖維有更深刻的認(rèn)識(shí)。

可用于服飾的綠色纖維的種類：天然彩色棉花纖維、天然“不皺棉花”、麻類纖維、竹纖維、甲殼素纖維、牛奶纖維、聚乳酸纖維等。

服飾面料應(yīng)具備的基本性能：不會(huì)傷害人體肌膚、吸濕排汗、抑菌防螨、防霉變，抗靜電性能優(yōu)于滌綸、錦綸，抗污、抗皺性優(yōu)于棉纖維及其他纖維，同時(shí)不易燃燒、發(fā)煙量小、無毒，適合高檔、舒適、功能性紡織品面料。

服飾廢棄后的降解處理：為符合“綠色環(huán)?！崩砟?，廢棄的服飾應(yīng)能進(jìn)行生物降解。例如：聚乳酸纖維制成的服飾在廢棄之后能很好地進(jìn)行生物降解，將聚乳酸纖維與混合肥進(jìn)行均勻混合，在60℃的環(huán)境中發(fā)生水解，讓大塊的聚乳酸纖維分解成碎屑，在特種細(xì)菌的作用下將分解后的碎屑蠶食殆盡，實(shí)現(xiàn)完全降解。聚乳酸纖維埋入泥土進(jìn)行降解，在泥土中大量微生物的啃食下，花費(fèi)6～12個(gè)月的時(shí)間即可完成聚乳酸纖維的自動(dòng)降解。聚乳酸纖維浸漬海水中降解，經(jīng)海水的浸泡，使絮片在微生物分解下生成碳酸氣和水。聚乳酸纖維降解后的產(chǎn)物，可作為光合作用的原材料合成淀粉。經(jīng)過聚乳酸纖維生物降解生成二氧化碳和水;二氧化碳和水可作為光合作用的原材料合成淀粉，經(jīng)過這樣一個(gè)循環(huán)過程，既能重新得到聚乳酸初始原料淀粉，又減少了空氣中二氧化碳溫室氣體的排放，實(shí)現(xiàn)真正意義上的綠色環(huán)保。用多種方法都能進(jìn)行生物降解，對環(huán)境沒有污染，實(shí)現(xiàn)了真正的來自自然、回歸自然的綠色理念[13]。

綠色紡織品的展望：隨著人們生活水平的提高，對服飾的要求也越來越高，綠色纖維在紡織品行業(yè)的使用將越來越廣泛，綠色纖維的開發(fā)、使用將成為社會(huì)發(fā)展的必然趨勢。

環(huán)節(jié)四：結(jié)合實(shí)際生活談?wù)劸G色纖維在紡織品領(lǐng)域的其他用途。隨著新冠肺炎疫情在全球范圍的傳播，各個(gè)國家和地區(qū)對一次性醫(yī)用口罩的需求量非常大[14]。一次性口罩的主要成分為高分子材料聚丙烯等，主要由防水層、過濾層、耳帶、鼻梁條等部件組成。防水層和過濾層均以聚丙烯無紡布超細(xì)纖維為主體材料。耳帶以聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚氨酯等作為常用材料，鼻梁條以聚丙烯/鍍鋅鐵絲、聚乙烯/鍍鋅鐵絲或鋁條等作為常用材料。如何處理疫情防控產(chǎn)生的大量廢棄一次性口罩，充分認(rèn)識(shí)其回收處理的必要性，加快開發(fā)增值利用新技術(shù)，已成為保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重大課題。

小結(jié)：本次課程主要從實(shí)際生活情境出發(fā)，提出實(shí)際問題，學(xué)生通過解決實(shí)際問題的方式進(jìn)行資料查閱、討論交流、分享等。通過自主學(xué)習(xí)的方式讓學(xué)生在自由的學(xué)習(xí)氛圍中學(xué)習(xí)綠色纖維的來源、性質(zhì)、用途等。學(xué)生在分享綠色纖維生物降解時(shí)，明白了廢棄物對自然環(huán)境的危害，讓學(xué)生樹立環(huán)境保護(hù)意識(shí)。學(xué)生通過問題情境的形式進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過問題解決的主線探索，提高學(xué)習(xí)綠色纖維知識(shí)的興趣。9BC0C12A-9C81-43F8-961A-5C49AFA42537

作業(yè)布置：通過綠色纖維的資料查閱、分析、討論并分享，談?wù)効梢赃x用哪些綠色纖維紡織品，選擇這些綠色纖維的原因。

結(jié)語

綠色纖維紡織品的產(chǎn)業(yè)化推廣不僅與當(dāng)前“綠色生態(tài)”和“綠色文明”這兩大發(fā)展主題高度契合，而且對綠色紡織、自然環(huán)保、低碳出行、生態(tài)文明可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。在紡織品領(lǐng)域要想將綠色纖維有效且迅速地推入公眾視野，就要想辦法使得綠色纖維這種原料成為設(shè)計(jì)師在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的首選原料。著眼未來，唯有促進(jìn)上游纖維企業(yè)與服裝設(shè)計(jì)行業(yè)的有效融合，才能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向時(shí)尚產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變、向綠色產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)保行業(yè)的繁榮和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)紡織強(qiáng)國建設(shè)的宏偉目標(biāo)。同時(shí)，也為高中化學(xué)教學(xué)添加了新素材。

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The Present Situation of Green Fiber Textile and Its Application in High School Chemistry Teaching

LU Xiao-bin， ZOU Qin-qin

（College of Chemistry and Chemical Engineering， Qiannan Normal University for Nationalities， Duyun， Guizhou 558000， China）

Abstract： In this paper， the sources， the classification， the production technologies， the functions and the markets of green fibers， such as natural color cotton fiber， natural non-wrinkle cotton fiber， hemp fiber， bamboo fiber， chitin fiber， milk protein fiber， silk fiber， spider silk fiber and polylactic acid fiber are summarized. And combined with the content of high school chemistry textbooks， it makes students more interesting in learning chemistry by solving practical problems through discussion， communication and sharing and other learning methods during classroom learning， and specific situations are introduced to help students to understand the application of green fiber textiles. In this way， they can understand the influence of the application of green fiber textiles on human beings， so as to stimulate their interest in learning.

Key words： green fiber; textiles; high school chemistry9BC0C12A-9C81-43F8-961A-5C49AFA42537