可生物降解纤维在床上用品面料中的应用

邵改芹

（南通纺织职业技术学院，江苏 南通226007）

家纺行业在中国是一个新兴行业，床上用品是其重要组成部分，产值占中国家纺业1／3以上。中国拥有全球最大的消费人群，而且目前人们对家纺产品的消费观念也正在逐步变化，除了关注家纺产品的外观和造型外，更关注产品的舒适、环保和健康。可生物降解纤维最初是在20世纪60年代应医用需要（如可吸收手术缝线）而发展起来的［1］。随着人们对可生物降解纤维研究的不断深入，可生物降解纤维的性能得到较大改善，其应用逐渐拓展到服装及床上用品面料。

1 可生物降解纤维分类

1.1 天然可生物降解纤维

天然可生物降解纤维包括传统的植物纤维棉、麻和动物纤维毛、丝。最近发展起来的蜘蛛丝与微生物合成的纤维也是应用前景广阔的两种天然可生物降解纤维。蜘蛛丝具有5倍于钢铁的强度，能拉伸至原长的130%，具有防水和化学惰性等优良性能，可用于多种领域。目前，杜邦公司利用生物工程和基因技术纺制人造蜘蛛丝蛋白质，已研制出质轻、高强、高性能蜘蛛丝。在多糖溶液中培养某些细菌，如膜醋菌，可以生产出纯度几乎为100%的纤维素丝条。美国得克萨斯大学的植物学教授布朗，经过30年的研究，成功开发了以实验室细菌生产的纤维素纤维，并用于手工制织帆布。预测用细菌制造纤维素纤维将成为21世纪的发展趋势［2］。

1.2 再生可生物降解纤维

1.2.1 再生纤维素可生物降解纤维

再生纤维素纤维既保留了天然纤维素纤维良好的吸湿性及生物降解性，同时在穿着舒适性及外观等方面又超过了天然纤维素纤维。目前市面上再生纤维素纤维有粘胶、醋酯纤维、天丝（Lyocell）、莫代尔（Modal）、竹浆纤维等。

1.2.2 再生多糖可生物降解纤维

甲壳质、藻酸等以其独特的保健性能被人们所关注，成功纺制成纤维应用于医疗、服用、家纺等领域。

甲壳质广泛存在于甲壳类动物的甲壳中。甲壳质纤维可通过湿法纺丝制得［3］，通过优化工艺条件，并结合后处理，可以得到较高强度的甲壳质和甲壳胺纤维，可制成纱线、机织物、针织物、编织物及非织造布。甲壳质和甲壳胺都能在水和酶（如溶菌酶、脂肪酶等）作用下发生水解，最终转化为二氧化碳和水。

藻酸是一种从海洋褐藻中提取的天然多糖，通常可由海藻酸钠经湿法纺丝制得藻酸纤维。藻酸纤维无毒，保湿和吸收性能良好，并能促进伤口愈合，因而用其制成的非织造布被广泛用作伤口敷料、创可贴、医用纱布等，也可用作空气的过滤材料。目前，国外市场上有Kaltostat、Sorbsan、Algosteril等多种藻酸非织造布产品。藻酸纤维还可用作药物载体，用于控制药物的释放。如在藻酸钠的凝固浴中引入银离子，就可以制备含银的抗菌纤维；由钠离子取代部分钙离子后，藻酸纤维的吸收能力可进一步得到提高［4］。

1.2.3 再生蛋白质可生物降解纤维

天然蛋白高分子如酪素、蚕丝蛋白和骨胶和丙烯腈共聚得到的接枝共聚物，可由湿法纺丝成形制备大豆蛋白纤维、牛奶蛋白纤维、花生蛋白纤维、丝素蛋白纤维等。

1.3 合成可生物降解纤维

1.3.1 微生物合成高分子

由微生物合成的聚羟基链烷酸酯、短梗霉多糖、功能蛋白高分子等，都可制成纤维。聚羟基链烷酸酯（PHA）是原核微生物细胞的碳源和能源储存物质，是一种脂肪族的聚酯。短梗霉多糖可经干法纺丝和增塑熔融纺丝制得光泽良好、平滑、透明、强度接近尼龙的短梗霉多糖纤维［5］。通过基因工程和蛋白工程，可由微生物合成类似天然蚕丝、蜘蛛丝结构的蛋白，然后将其加工成具有天然丝性能的人造蛋白纤维。Josphe Cappello等人用基因重组的大肠杆菌工程菌，合成了几种具有类似天然蚕丝结构的蛋白。采用合适的条件，可以将所得的蛋白湿纺成强度高、重量轻的人造纤维。此外，他们还用微生物合成了具有类似胶原蛋白性质、但加工性能改善的聚合物，可加工成纤维［6］。

1.3.2 聚酯类可生物降解纤维

聚酯类可生物降解纤维包括聚乳酸纤维、聚羟基乙酸酯纤维、聚己内酯纤维等。聚乳酸（PLA）具有良好的生物相容性和生物可吸收性。目前，由熔融纺丝法生产的聚乳酸纤维已进入了商品化生产阶段。日本钟纺公司以高纯度、高分子量聚乳酸为原料，获得了性能优良的长丝，商品名为Lactron，由其加工而成的织物具有手感好、质轻、有丝绸般光泽、毛细性能良好、尺寸稳定性好等特点［7］。聚羟基乙酸酯（PGA）经熔融纺丝制成的纤维，可用作可吸收手术缝合线，但其降解速度太快。为改善其性能，可将其和乳酸（LA）进行共聚，制成聚乙交酯—丙交酯（PGLA），柔韧性良好，生物降解速度适中，被用作可吸收手术缝线、牙科材料和骨科材料。聚己内酯（PCL）纤维可通过熔融纺丝制得，是一种价格较低的可生物降解合成纤维。

例：全国信息与文献标准化技术委员会. 文献著录: 第4部分 非书资料: GB/T 3972.4-2009[S]. 北京: 中国标准出版社, 2010: 3.

此外，聚酯类生物降解纤维中还包括芳香族聚酯与聚氨酯等种类。由聚丁二酸乙二酯和聚乙二醇组成的嵌段共聚物（PESPPEG），由聚丁二酸乙二酯和聚1，3－丁二醇组成的嵌段共聚物（PESPPTMG），都可经熔融纺丝加工成有弹性的纤维，且具有很好的可生物降解性能［8］。

2 在床上用品面料中的应用

床上用品作为人们生活起居的必备品，对面料的舒适性、亲肤性和生物相容性有着更高的要求。床上用品面料不再是纯棉纤维一支独大，真丝、天丝、莫代尔及竹纤维等已经是床上用品中不可或缺的纤维材料，其用量日益增大，床品舒适性和美观度不断提高。一些原本仅用于医疗领域的可生物降解纤维也受到床上用品面料研发者的关注。

2.1 天然可生物降解纤维在床上用品面料中的应用

在众多的可生物降解纤维中，天然可生物降解纤维以绝对优势应用于日常生活中。除了传统的棉麻丝毛等常见纤维外，天然彩棉与汉麻纤维在床上用品面料中的应用提升了床上用品面料的品质与性能。

天然彩棉从种植、纺织到成品整个过程都严格遵循绿色生产标准，是一种健康无害、生态效益高的特种棉。天然彩棉纤维呈现弱酸性，与人的皮肤弱酸性自然吻合，具有保暖性好、富有弹性、无静电、手感柔软、透气等优点，适合开发系列贴身纺织品，包括高档服装系列和床上用品面料系列。

汉麻功能性家纺面料以汉麻原纤及汉麻浆粘胶纤维作为主要原料，充分发挥汉麻纤维优良的天然功能特性，拓展了汉麻纤维在高附加值家纺产品应用上的新领域［9］。

2.2 再生可生物降解纤维在床上用品面料中的应用

再生可生物降解纤维天丝、莫代尔等已经是床上用品面料的生力军，他们通过与棉纤维进行混纺或交织来改善纯棉床上用品面料易皱、光泽暗淡等缺陷。纯天丝床上用品面料吸湿性强，滑爽亮丽，奢华大气，附加值高，销量可观，已经是家纺市场的新宠儿，适合春、夏、秋季节使用。

海藻纤维以其良好的吸水性、亲肤性和柔软的手感受到面料开发者的青睐。樊理山［11］等设计了一种锦葵韧皮纤维、海藻纤维混纺的机织物，经纱和纬纱均采用锦葵韧皮纤维／海藻纤维混纺纱，用常见的基础组织相互交织。所加工成的织物具有较好的吸湿透气性、抗皱性，手感柔软且具有抑菌、远红外保健及防辐射功能。

2.3 合成可生物降解纤维在床上用品面料中的应用

合成可生物降解纤维中工业化应用前景最好的是聚乳酸（PLA）纤维。PLA纤维与棉、羊毛、莫代尔、天丝等混纺，或将其纤维与棉、羊毛或粘胶等混用，纺制成的织物具有优良的形态稳定性，由于它极好的悬垂性、滑爽性、吸湿透气性、良好的保温性及抗紫外线功能并富有光泽和弹性，成为纺织品领域的理想材料，非常适合家纺床上用品。

张寿祥等［12］将PLA纤维织物的经纱、纬纱按特定排列顺序，经纱、纬纱采用捻向相反的纱线间隔排列，再提上暗式花纹，使面料呈现不同方向的花形。具有视觉效果优，层次感、立体感强，吸湿排汗、亲肤、养肤、抗菌、生物降解效果好等优点。

合成的可生物降解纤维物理性能较差，多数只能用于非织造领域，而其绝大多数纤维的价格又要比常规合成纤维高很多，这就导致其只能应用于能承受高价的医用领域，可生物降解纤维的民用化、产业化仍然有很多的问题亟待研究。

3 结语

可生物降解纤维在床上用品面料中的应用已初见端倪，随着人们对可生物降解纤维研究的不断深入和对环境与生态保护关注度的日益提高，可生物降解纤维的应用范围必将继续扩展。如何将可生物降解纤维纳入循环型社会体系、持续扩大用量和用途、关注产品的安全性、构筑高效率的回收再生系统是亟待人们去研究解决的课题。

［1］张幼维，吴承训，张斌，等.可生物降解纤维（上）［J］.纺织科学研究，2001，（1）：32—36.

［2］吕新芬.用细菌制造纤维素纤维［J］.丝绸，1999，（9）：25.

［3］Le Y.An，S.C.，Horrocks A.R.Recent Developments in Fibres and Materials for Wound Management［J］.Indian Journal of Fibre ＆ Textile Research，1997，22（4）：337—347.

［4］张幼维，吴承训，张斌，等.可生物降解纤维（中）［J］.纺织科学研究，2001，（2）：28—34.

［5］Griffin M.微生物生产塑料与合成纤维：是幻想还是可能？［J］.国外生物技术，1989，（1）：30.

［6］Mobley D.P.Plastics From Microbes：Microbial Synthesis of Polymers and Polymer Precursors［M］.Munich：Hanser，1994.

［7］麦杭珍，赵耀明，聂凤明.可生物降解聚乳酸纤维的纺丝成形研究进展［J］.合成纤维工业，2000，23（4）：43.

［8］Alvertsson A.C.，Ljungquist O.Degradable Polyesters as Biomaterials［J］.Acta Polymerica，1988，39（1P2）：91.

［9］韩竞.悦达汉麻功能性家纺聚面料通过鉴定［N］.中国纺织报，2011－04－11（4）.

［10］赵爱国，董朝红，等.甲壳素／棉纤维混纺梭织家纺面料前处理工艺探讨（2）［J］.染整技术，2011，（9）：33—36.

［11］樊理山，钦佩，周彬，等.一种锦葵韧皮纤维、海藻纤维混纺机织物及生产方法［P］.中国专利：201210253044，2012－11－07.

［12］张寿祥，吴昌祥，唐为芳，等.虚拟立体玉米纤维提花面料［P］.中国专利：D03D13／00，2009－06－17.