摘 要：介紹了木質(zhì)素及其衍生物、改性淀粉、甲殼素及其衍生物、茶皂素及其衍生物、脂肽類物質(zhì)等生物質(zhì)材料在生物質(zhì)功能纖維、漿料、印染助劑、染色廢水處理等方面的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀，并展望了生物質(zhì)材料在紡織方面潛在的應(yīng)用可能性。
關(guān)鍵詞：生物質(zhì)材料；紡織；應(yīng)用
生物質(zhì)材料是指由動(dòng)物、植物及微生物等生命體衍生而來，主要由碳、氫、氧３種元素構(gòu)成的有機(jī)高分子物質(zhì)組成。未經(jīng)修飾的生物質(zhì)材料易被自然界微生物降解為水、二氧化碳和其他小分子產(chǎn)物，并可再次進(jìn)入自然界循環(huán)，具備可再生和可生物降解的極大優(yōu)勢(shì)［１］。常規(guī)纖維主要依賴不可再生、日趨枯竭的石油資源和高碳排高成本的棉、毛、麻、絲等天然纖維資源，而印染產(chǎn)業(yè)所用的染料和助劑亦主要來源于生產(chǎn)石化原料資源，且印染加工過程消耗大量的水和能源，并產(chǎn)生大量廢水，嚴(yán)重污染環(huán)境。隨著石油資源日益匱乏，染料和助劑的制造過程及紡織品印染加工過程中突出的環(huán)保問題及消費(fèi)者對(duì)紡織品生態(tài)安全性的日益重視，印染行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展迫在眉睫。我國生物質(zhì)纖維資源儲(chǔ)量豐富，開發(fā)低碳排生物質(zhì)新資源是解決國內(nèi)紡織工業(yè)資源不足，實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的重要手段。
１·木質(zhì)素及其衍生物
木質(zhì)素在植物中與纖維素伴生，是一種在自然界中含量豐富的天然原始資源，在地球上含量僅次于纖維素和半纖維素，其儲(chǔ)存的太陽能甚至高于纖維素。木質(zhì)素單體以Ｃ－Ｃ鍵、Ｃ－Ｏ－Ｃ鍵等形式連接而成的聚酚類三維網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)大分子［２］，不易被溶劑所溶解。分子中因缺乏強(qiáng)親水性及反應(yīng)活性基團(tuán)，導(dǎo)致其水溶性、化學(xué)反應(yīng)性差，一般通過接枝共聚、縮合、磺化等方法將其改性拓寬應(yīng)用范圍，提高使用價(jià)值［３］。
１．１ 染料分散劑
通過硫酸鹽法回收造紙制漿廢液，得到磺酸鹽木質(zhì)素，易降解且不會(huì)對(duì)人體和動(dòng)物造成傷害，在染料工業(yè)中應(yīng)用越來越廣泛。國外在１９世紀(jì)７０年代就對(duì)木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)行了研究應(yīng)用，我國起步較晚，使用量遠(yuǎn)低于國外，尚有很大發(fā)展空間。常規(guī)染料大都在聚合物體系中使用，不易分散，木質(zhì)素磺酸鹽可作為分散染料、還原染料及活性染料等多種染料的分散劑，在干燥染料濾餅前后，加入木質(zhì)素磺酸鹽可有效阻止顆粒間的聚集，利于濾餅研磨從而使染料易于分散，染色均勻［４］。為簡化木質(zhì)素的提取方法，提高木質(zhì)素磺酸鹽的提取率、純度，擴(kuò)寬、改善在紡織方面的應(yīng)用，國內(nèi)外研究人員對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行磺化改性、接枝改性、聚合改性等。Ｃｈａｋｒａｂａｒｔｙ等［５］研究出操作簡便的厚體液膜法，萃取木質(zhì)素磺酸鹽的效率達(dá)９８％，回收率達(dá)７０％；Ｄｉｌ－ｉｎｇ等［６］通過對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行改性，加入叔胺基團(tuán)，改善了染料的分散性和熱穩(wěn)定性。
１．２ 印染廢水吸附劑
木質(zhì)素作為一種天然高聚物，在很寬的濃度范圍內(nèi)都是良好的吸附劑，由木質(zhì)素通過化學(xué)反應(yīng)制備成的活性炭，更是對(duì)金屬離子、染料、表面活性劑等物質(zhì)都有較好的吸附去除效果［７－８］。
作為汽油替代品的能源酒精受到越來越多的關(guān)注，利用玉米秸稈制備的能源酒精因成本低廉，來源豐富更是受到國內(nèi)外專家的青睞，然而制備能源酒精的過程中會(huì)產(chǎn)生大量殘?jiān)?，這些殘?jiān)泻校常埃ァ担埃プ笥业哪举|(zhì)素，被稱為酶解木質(zhì)素。劉曉玲等［９］研究了用有機(jī)溶劑萃取法和無機(jī)堿性水溶液萃取法對(duì)酶解木質(zhì)素進(jìn)行分離，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)研究；許小容等［１０］以酶解木質(zhì)素為原料制備出了新型的陽離子絮凝劑，只需較少量便能達(dá)到較好的脫色效果，且對(duì)使用環(huán)境的酸堿性要求不高；盧徐節(jié)等人［１１］從造紙黑液中提取的木質(zhì)素作為混凝劑，對(duì)模擬印染廢水進(jìn)行處理，ＣＯＤ去除率達(dá)到５６．２％，脫色率達(dá)到６５．３％。
２·改性淀粉
馬鈴薯、玉米、小麥等均富含大量的天然淀粉，但天然淀粉易腐敗，經(jīng)加熱糊化后增稠，熱穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)阻礙了其在紡織業(yè)的應(yīng)用，通過物理、化學(xué)、酶等方法對(duì)淀粉進(jìn)行改性，極大拓展淀粉在紡織業(yè)的應(yīng)用。
２．１ 紡織漿料
ＰＶＡ由于其成膜性好、性能優(yōu)良，曾一度受到紡織業(yè)的青睞，然而其來源于不可再生的石油資源，且不易生物降解，給環(huán)保帶來了巨大壓力。通過物理改性、化學(xué)改性、酶改性等方法提高其性能，使其逐步代替甚至完全取代ＰＶＡ。改性淀粉用作紡織漿料走過了三代歷程，第一代酸解淀粉、氧化淀粉；第二代交聯(lián)淀粉、淀粉醚、淀粉酯和陽離子淀粉［１２］；第三代接枝變性淀粉［１３］。
德國伊埃斯集團(tuán)公司研發(fā)出了一種多元增強(qiáng)型酯化淀粉ＰＲ－Ｓｕ［１４］，經(jīng)由超聲波轟擊聚縮而成，中國棉紡織行業(yè)協(xié)會(huì)漿料生產(chǎn)應(yīng)用部漿料檢測(cè)中心和環(huán)境檢測(cè)站檢測(cè)證明該改性淀粉的粘結(jié)性和漿膜耐磨性明顯提高，且操作簡便、不易變質(zhì)，可適用于純棉、滌棉、腈綸、羊毛多種纖維。
Ｍ．Ｗ．Ｍｅｓｈｒａｍ［１５］等通過亞鐵離子－過氧化氫氧化還原系統(tǒng)合成兩類接枝淀粉，淀粉與一定比例的苯乙烯（ＳＴ）和甲基丙烯酸甲酯（ＭＭＡ）接枝共聚；淀粉與一定比例的苯乙烯（ＳＴ）和丙烯酸丁酯（ＢＡ）接枝共聚。在單體比例為８０／２０時(shí)，ＳＴ／ＢＡ接枝淀粉體系處理的棉織物有較高的抗拉強(qiáng)度和較低的斷裂伸長率，抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長率分別達(dá)到最大和最小值。
２．２ 印花糊料
淀粉分子中含有大量伯羥基，這種高還原性基團(tuán)易與活性染料反應(yīng)影響得色率，需對(duì)其進(jìn)行醚化、交聯(lián)等方面改性。黃小華等［１６］研究了由玉米淀粉和氯乙酸制備羧甲基淀粉（ＣＭＳ）的過程中堿用量、水用量及溫度控制等因素對(duì)取代度的影響，及取代度對(duì)該印花糊料性能的影響，結(jié)果表明ＣＭＳ的成糊率、抱水性、ＰＶＩ值（印花粘度指數(shù)）及固色率等均隨取代度的增加而提高，且當(dāng)ＣＭＳ取代度大于０．４時(shí)，可替代海藻酸鈉作為活性染料的印花原糊。
２．３ 絮凝劑
于洪海等［１７］將淀粉、丙烯酰胺和陽離子醚化劑在一定條件下反應(yīng)，得到可作為高分子絮凝劑的一種接枝淀粉，研究表明ｐＨ＝７時(shí)，０．２ｇ該絮凝劑溶解在８０ｍｌ水中是最佳處理?xiàng)l件，對(duì)廢水的濁度、ＣＯＤ去除率分別達(dá)９２．８％和９８．９１％。
Ｄｉｒｋ－Ｏｌｉｖｅｒ?。耍颍澹睿簦热耍郏保福菅芯苛四撤N陽離子淀粉絮凝劑中，淀粉衍生物的取代度（ＤＳ）、摩爾質(zhì)量、摩爾質(zhì)量分布及線圈尺寸對(duì)絮凝效果和環(huán)境的影響，發(fā)現(xiàn)淀粉衍生物的取代度在０．６時(shí)，經(jīng)濟(jì)與生態(tài)之間可達(dá)到較好的平衡。
２．４ 制備ＰＬＡ纖維
淀粉經(jīng)發(fā)酵、脫水縮合得到聚乳酸酯溶液，以該溶液為紡絲液進(jìn)行紡絲，可得到易于生物降解、機(jī)械性能好、優(yōu)良染色性能的ＰＬＡ纖維［１９］。
３·甲殼素及其衍生物
甲殼素又稱甲殼質(zhì)、幾丁質(zhì)，是自然界第二豐富的多聚糖，廣泛存在于甲殼類生物、昆蟲等外殼中，也存在于低等生物體如菌類、藻類中，是由２－乙酰胺基－２－脫氧葡萄糖通過β－（１－４）苷鍵連接而成的半線性高聚物［２０］。甲殼素在中性、堿性環(huán)境中不易溶解，大大制約了其在各方面的應(yīng)用，但有研究表明甲殼素可在堿性條件下水解，脫去Ｎ－乙?；砂被?，可改善其水溶性及反應(yīng)活性。
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