第十章 差別化纖維

第十章差別化纖維第一節(jié)基于轉(zhuǎn)基因技術(shù)的差別化纖維一、轉(zhuǎn)基因纖維的定義轉(zhuǎn)基因纖維指的是轉(zhuǎn)基因動物或轉(zhuǎn)基因植物的纖維產(chǎn)物，屬轉(zhuǎn)基因受體的產(chǎn)出物。轉(zhuǎn)基因是指用分子生物學技術(shù)，將某些生物（可以是動物、植物或各種微生物）的一種或幾種基因轉(zhuǎn)移到其他的生物物種（如棉株、蠶、羊）上去，實現(xiàn)對物種遺傳物質(zhì)的改造使其能產(chǎn)出有效表達的產(chǎn)物（如纖維素、蛋白質(zhì)），出現(xiàn)原物種并不具有的性狀或產(chǎn)出物，這樣的產(chǎn)出物，就是轉(zhuǎn)基因纖維。五、轉(zhuǎn)基因動植物的纖維產(chǎn)出物（一）轉(zhuǎn)基因植物的纖維產(chǎn)出物以有色棉花為例，介紹轉(zhuǎn)基因植物的纖維產(chǎn)物。有色棉花是將有色彩表達能力的外源基因植入棉株中進行基因整合后生成的產(chǎn)出物，目前有多種顏色（棕、綠、紅、黃、紫、灰、橙等），但飽和度很低，均為淺色棉，適用于低檔棉織物和對色彩要求不高的內(nèi)衣織物。表10—1中給出了有色棉花和普通棉花在長度、強度等重要性能上的異同點，數(shù)據(jù)表明，有色棉品質(zhì)基本與白色細棉相當。棉纖維品種纖維長度（mm）纖維強度（CN/dtex）綠色棉23．91．86狼棕色棉23．91．96新棕色棉27．42．49細絨棉（白色）23～331．96～2．21表10-1有色棉與普通棉與長度、強度比較

（二）轉(zhuǎn)基因動物的纖維產(chǎn)物轉(zhuǎn)基因動物的纖維產(chǎn)物主要來自羊和蠶，羊毛和蠶絲都是十分高級的纖維材料，實現(xiàn)轉(zhuǎn)基因改造應(yīng)該是非常有前途的，中國在蠶和蠶絲纖維方面組織了以下這幾方面的研發(fā)工作：1．測定并建立完整的蠶基因譜。2．利用基因的組織特異性表達方式，提高蠶的生產(chǎn)性能或建立蠶的新表達系統(tǒng)。3．通過基因操作，形成有不同氨基酸組成和序列的合成蛋白質(zhì)產(chǎn)物。第二節(jié)基于風格仿真技術(shù)的差別化纖維合成纖維是最主要的化學纖維，其可人為操縱的特征，使它有可能成為一種能按感性消費的需要進行風格與功能改良的纖維，一、纖維光澤感的改良和滌綸纖維的光澤感相比，蠶絲在光澤感上的風格優(yōu)勢，主要來自以下三項光反射特征：高反射光量構(gòu)成的高反射率；高比例的內(nèi)部光反射率；來自部分全反射現(xiàn)象的閃爍（閃光）效應(yīng)。四種長絲纖維中，滌綸和錦綸纖維在模擬蠶絲光澤上的差距是：總反射光量比蠶絲低20—30%，同時，能說明內(nèi)反射能力的真絲化光澤度，蠶絲要比它們分別高出23.3倍和10.9倍。這兩項差距同時也表明：高反射光量和高比例內(nèi)部反射光是蠶絲纖維最重要的光澤特征，正是這兩項特征才使蠶絲纖維具有明亮而柔和光澤感。圓形截面的纖維可以把進入纖維內(nèi)的光線按正常的分配規(guī)律實現(xiàn)穿透與內(nèi)反射，因為所有入射點的法線都通過截面中心，內(nèi)反射角與折射角相等（圖10-4），而三角形截面因為可能發(fā)生部分全反射而不一定能從纖維中穿透，內(nèi)反射光量的相對增大必然會使纖維獲得高反射率。大部分蠶絲纖維接近三角形截面，具備了形成高反射率的有利條件，而三角形截面的部分全反射現(xiàn)象則又同時能使它獲得“閃爍”（忽明忽暗）的光澤效果。滌綸纖維可以從以下幾個方面實現(xiàn)風格仿真：1．使一部分纖維具有接近三角形的截面或有銳角的非圓形截面。2．使用長絲紗作為素材，但纖維間應(yīng)有異線密度，異截面形狀的差異，力求符合天然纖維的生長規(guī)律。3．實現(xiàn)細纖化配置，即在長絲紗線密度不變的前提下降低紗中單纖維線密度，增加反射層次。4．實現(xiàn)異收縮配置，即在同一長度的紗中形成纖維間的長度差異，創(chuàng)造光線更多進入紗內(nèi)部進行反射的機會。二、纖維手感的剛?cè)嵝愿牧加脺炀]纖維作素材去模仿真絲綢，另一個最大的難點是剛?cè)嵝缘牟町愄?。蠶絲纖維的比重γs=1.32g/cm3，滌綸纖維的比重γt=1.38g/cm3，根據(jù)線密度和直徑之間的換算關(guān)系，可以得到和蠶絲纖維有等彎曲剛度的滌綸纖維的線密度Ntt應(yīng)該是蠶絲纖維線密度Nts的0.628倍，即：Ntt=0.628Nts如果蠶絲纖維脫膠后的線密度Nts=1.6dtex，那等彎曲剛度的滌綸纖維的線密度Ntt即應(yīng)在1.0dtex左右。這種以減小纖維線密度以謀取手感改良的技術(shù)方法，稱為風格仿真的細纖化技術(shù)。三、纖維集合體的松軟性改良蠶絲纖維成形后是按∞字形排布疊加在蠶黃上的，當從蠶繭上把它退解（解舒）下來集束成紗時，是每解開一個∞字形排布便形成一個捻回，但由于集束時絲膠的粘接，在繅絲形成的生絲上，纖維上的這個捻度和扭矩是表現(xiàn)不出來的，然而在織成織物并脫去絲膠以后，這部份鎖藏的加捻變形便會以纖維卷曲的形式表現(xiàn)出來，結(jié)果就造成在同一長度的長絲紗中，各纖維間的長度有差異，最大的長度差異率可以達到8%～10%，過量的纖維長度與捻∞字形回的作用，使紗中的纖維呈微卷曲狀。就是這樣一個微卷曲的結(jié)構(gòu)，使蠶絲長絲紗織成的真絲綢具有極為松軟的手感和良好的可壓縮性，同時也增加了長絲紗形成內(nèi)反射的機會。滌綸長絲紗要獲得這種纖維間有長度差異的長絲紗，有多種方法，可以在紡絲工藝中制備，也可以在拉伸工藝中制備，更可以在纖維成紗以后，通過素材再加工的方法去制備，不同的方法能使纖維間獲得不同的長度差，使用者可以根據(jù)運用的需要進行選擇。第三節(jié)基于形質(zhì)改良技術(shù)的差別化纖維一、毛纖維的細化改良獲得細毛的途徑有二：一是改進羊種的遺傳培育與改良，一是用物理或化學的方法使已成形的毛細化，后者是紡織界工業(yè)手段。（一）減量細化的方法原理1．氧化減量法這是一種傳統(tǒng)的減量方法，主要是利用氧化劑（Naclo，Cl2等）的氯化氧化作用對纖維鱗片外層的二硫鍵（-s-s-）和主鏈上的肽鍵進行水解，使鱗片外層的大部或全部被溶失。2．蛋白酶減量法蛋白酶主要作用于多肽主鏈，催化肽鍵的水解，蛋白酶在里面起到了一個催化的作用這兩種減量細化的方法都是很成熟的，經(jīng)過這樣細化后的羊毛，因為表層鱗片已經(jīng)很少甚至沒有，所以氈縮性能明顯降低，但是光澤可以改善，鱗片消失多的甚至被稱為“絲光”羊毛，有絲光棉的光澤效果，但這種方法一般都要流失物料增加成本，同時纖維的強度和伸長等機械性能指標也均會受到損壞。（二）拉伸細化的方法原理拉伸細化就是將羊毛接受拉伸后縮小的直徑固定下來，實現(xiàn)細化。二、滌綸纖維的染色改良滌綸纖維的大分子中，由于缺少能與直接染料、酸性染料、堿性染料等結(jié)合的官能團，所以，它不能像纖維素纖維或蛋白質(zhì)纖維那樣被這些染料所染色。現(xiàn)在它只能用分散染料染色，但又由于滌綸纖維的分子排到比較緊密，纖維中只有較小的空隙，常溫下的分子熱運動難以使染料分子進入纖維內(nèi)部。在這種情況下，原來的做法是采用高溫染色（120℃以上），或用增染劑一同染色，后者因為成本和效果的關(guān)系，使用很少，而適于高溫染色的分散染料，色譜并不豐富，現(xiàn)在期望能夠適當改變這一狀況，改變后的滌綸纖維主要有以下幾種。1．陽離子可染滌綸纖維（CDP）這是在原來用于合成滌綸纖維的聚對苯二甲酸二甲酯和乙二醇兩種單體之外，再增用少量的3，5一間苯二甲酸二甲酯磺酸鈉（SIPM）作為單體，由于分子上有了可接收陽離子染料的磺酸基團，因而成為陽離子可染纖維。2．陽離子可染改性滌綸纖維（ECDP）這是在上述陽離子可染滌綸纖維（CDP）的基礎(chǔ)上，再加入少量聚乙二醇作為第四單體而形成的，這是一個分子鏈段比較簡單的單體，它的加入可以增加纖維分子中的柔性鏈段，這不僅可以增加玻璃化溫度以上分子鏈的活動能力，創(chuàng)造染料結(jié)合的機會，同時還