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关键词:生物基合成纤维;化学纤维;生物基单体
中图分类号:TS102 文献标志码:A
Development and Outlook of Bio-based Synthetic Fiber Monomers
Abstract: In recent years, developing environmental-friendly and high-performance bio-based synthetic fibers has become an important development direction of chemical fiber industry However, the preparation and large-scale production technology of monomer is the main bottleneck in the development of bio-based synthetic fibers in China. In this paper, the development status-quo of bio-based synthetic fiber monomers, such as PTT monomer 1,3-propanediol, PLA monomer lactic acid, PBS monomer 1,4-succinic acid, PA56 monomer1,5-pentamethylenediamine, etc., at home and abroad was reviewed, and relevant suggestions on the development and application of bio-based fiber monomers were put forward.
Key words: bio-based synthetic fibers; chemical fibers; bio-based monomer
化石资源是一种不可再生资源,19世纪以来,随着石油经济的快速发展,人们对化石能源及下游化工产品需求的不断提升,导致全球石油资源日渐匮乏,并造成了严重的环境污染。因此,以可再生生物质资源为原料,开发环境友好的生物基化学品及材料,已经成为世界各国实现科技创新和可持续发展的重要举措。美国能源部(DOE)预计到2020年,来自植物等可再生资源的化学材料要增加到10%,产业规模可达到千亿元/年,将产生巨大的经济效益和环保效应。
生物基合成纤维是生物基化学纤维的一种,其制备过程为以生物质为原料,经化学转化或生物转化得到聚合单体,再通过加聚反应或缩聚反应合成线型高分子化合物后经纺丝工艺而得到的纤维材料。同传统石油基化纤相比,生物基合成纤维具有环境友好、原料可再生、产品可生物降解以及使用性能优良等特性,比如具有良好染色性的聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维(PTT)、吸湿排汗的生物基尼龙56纤维等,发展前景广阔。
目前,中国作为世界最大的化纤生产国,2015年化纤产量达到4 843万t,占世界化纤生产总量70%以上,但我国化纤工业90%产品依赖石油,用量最大的聚酯纤维原料总量60%以上依赖进口,对外依存度高,不利于我国化纤产业的良性发展。因此,大力发展生物基化学纤维及其单体制备技术,不仅能够丰富化纤原料供给途径,解决我国化纤原料长期“受制于人”的问题,更是实现我国化纤工业可持续发展的需要,对培育和发展战略性新兴产业、促进我国石油化工材料转型升级、实施纺织化纤强国战略、建设资源节约型和环境友好型社会具有十分重要的意义。
在此背景下,2013年国家发改委、科技部等多部委合推动“生物基材料重大工程实施方案”―― 生物基化学纤维及原料专项实施方案,加快了我国生物基纤维的产业化及应用步伐。2015年中国化纤工业协会在介绍化纤行业“十三五”发展的重点工作时强调,当前化纤行业的重点任务就是生物基纤维的开发及利用,集中发展高新技术纤维、功能性纤维、差别化纤维,推动化纤工业跨界融合,以发展生物基纤维为突破口,重点攻克生物基纤维原料多元化及规模化生产技术,实现生物基原料替代率提高至2%的目标。
综合分析我国合成纤维的技术水平和产业化状况,可以得知生物基合成纤维与对应的石油基合成纤维的主要区别在于聚合单体来源不同,进而单体制备、提纯工艺差异较大,而纺制工艺及装置差别不大,完全可利用现有纺丝装置或经局部改造的装置进行成纤加工。因此,制约我国生物基合成纤维发展的主要瓶颈是上游生物基单体原料的制备及规模化生产技术。本文就我国生物基合成纤维单体的技术发展现状做简要论述并提出一些建议。
1 生物基合成纤维单体发展现状
1.1 生物催化生物基合成纤维单体
1.1.1 1,3-丙二醇(1,3-PDO)
1,3-PDO是PTT的重要单体原料。PTT是一种性能优异的热塑性聚合物,具有良好的抗腐蚀性,又具有尼龙66的弹性,且更容易印染,被认为是极具发展前景的高分子纺织纤维材料,美国DuPont(杜邦)、日本东丽和帝人、韩国新韩工业、我国盛虹集团等国内外企业均进行了工业化生产。
目前,国内外1,3-PDO主要有 3 种生产工艺,分别为德国Degussa(德固赛)的丙烯醛水合氢化法、美国Shell(壳牌)的环氧乙烷羰基化法和杜邦的生物工程法,总产能达到20余万吨。由于化学法存在生产原料不可再生、设备投资大、反应条件高温高压、生产过程环境污染严重等问题,而生物工程法以可再生资源为原料,且具有生产成本低、绿色环保等优点,因此生物工程法正逐步取代化学法,成为1,3-PDO的主要生产方法,产能不断扩大。除杜邦外,法国Metabolic Explorer公司以及我国华美生物工程有限公司、黑龙江辰能生物工程有限公司和盛虹集团等近年来也都进行了产业化装置建设(表 1),但产品质量仍未达到杜邦聚合级1,3-PDO产品水平,在产品分离精制工艺上仍需进一步改进。
目前,M管我国石油制乙二醇工艺较成熟,而煤制乙二醇工艺路线经济性最高,但从环境效益以及可持续发展的角度来看,仍应重视研究开发生物基乙二醇技术,降低生产成本,进而推动我国生物基聚酯纤维产业发展。
1.2.3 2,5-呋喃二甲酸
从我国目前的PTA产业链结构来看,PTA的生物替代可通过两种途径实现:(1)生物质原料通过化学催化转化法制得PX,再氧化得到PTA(简称生物基PX路线);(2)生物质资源直接转化为FDCA,直接替代PTA用作聚酯合成的单体原料(简称FDCA路线)。
2,5-呋喃二甲酸(FDCA)被认为是PTA理想的生物基替代。由于FDCA具有呋喃环结构,其比含苯环结构的PTA更容易降解(表 7)。
目前,1,3-PDO、乳酸、丁二酸等生物基合成纤维单体已经实现大规模工业化生产,但FDCA由于生产成本高、技术难度大,仍处于研究阶段,开发效果好、价格低廉的催化剂是该技术产业化的关键。FDCA的制备方法根据反应原料的不同,主要分为以下几种:以5-羟甲基糠醛(HMF)为起始原料、以糠酸糠醛为起始原料、以己糖二酸为起始原料和以二甘醇酸为起始原料。其中,上述起始原料都可以由生物质资源制备得到,HMF可以由己糖(葡萄糖、果糖等)脱水环化生成,糠酸糠醛可以由戊糖(木糖等)脱水制备,己糖二酸可以由己糖(葡萄糖、半乳糖等)氧化制备,二甘醇酸可以由生物基乙醇脱水转化成乙烯后氧化得到环氧乙烷,再水合转化成二甘醇后氧化制备而成。
我国中科院大连化物所、华南理工大学、荷兰Avantium公司等单位在FDCA及PEF材料的制备方面做了深入研究,其中,荷兰Avantium公司的技术较为成熟。2015年,Avantium与三井物产株式会社签署了一份协议,将在亚洲进行100%生物基化学品FDCA和PEF的商业化开发。与PET相比,生产PEF能减少约40% ~ 50%的不可再生资源使用,同时减少约45% ~ 55%的温室气体排放。2016年3月,荷兰Avantium和巴斯夫宣布两家公司签署了一份合作意向协议并进行了独家谈判,旨在生产与销售FDCA和下游产品PEF,产品可用于包装和纤维领域,但尚未见产业化装置建设报道。
2 生物基合成纤维单体发展建议
近年来,我国生物基合成纤维及其单体原料得到大力发展,尤其是纤维加工及应用市场趋向成熟,PLA纤维、PTT纤维、PDT纤维、PBT纤维、PHBV和PLA共混纤维等品种已达世界水平,实现了对石油基化学纤维的部分替代,已应用于纺织、医用材料、卫生防护等领域。但从产业整体来看,我国生物基单体原料仍呈现一头在外、长期依赖进口的局面,这主要是由于生物基单体制备技术仍不够成熟、关键技术和装备存在差距、产品提纯过程复杂,使得原料成本过高无法与石油基产品竞争,且产品不稳定,仍需进一步实现技术升级,加快生物基合成纤维的产业化进程。
2.1 开发以低成本生物质资源为原料生产生物基纤维单体工艺
目前大多数生物基聚合单体的生产还是基于可食用淀粉类生物质资源,这种路线存在原料成本高、占用大量耕地面积等缺点。因此,为提高生物基合成纤维成套工艺技术的经济性,可开展利用低成本非粮生物质资源制备生物基纤维单体技术,并实现全组分利用。解决的关键问题包括开发高效廉价的秸秆原料预处理技术、选育优良的纤维素酶生产菌株、构筑能利用五碳糖的菌株以及混合发酵工艺调控实现相对高浓度发酵,从而可降低生产成本。
2.2 开发生物发酵产物的高效分离技术
生物质资源通过生物过程所得产品的典型特点是浓度低、杂质多、分离成本高、废水量大,这对于最终生物产品的生产成本有重要影响。因此,针对特定的发酵产品开发低能耗清洁分离工艺,对于提高生物基产品的竞争力具有举足轻重的作用。目前,具有良好应用前景的分离技术包括膜分离技术、离子交换技术等。
2.3 开发生物质原料化学转化专有催化剂
目前,以生物质为原料,通过化学催化转化制备生物基合成纤维单体也是当前该领域的研究热点,如木质纤维素催化热解制备PX、5-羟甲基糠醛催化氧化制备FDCA等,而构建绿色高效稳定的催化体系是制约该领域发展的关键问题之一。所以,今后应重点研究高性能的催化材料和与之匹配的溶剂体系;研究催化剂的尺寸形貌、活性中心与载体之间的电荷传递规律,达到催化反应选择断裂链接木质纤维素等生物基原料的C―O键或/和C―C键的目的;借助反应动力学和现代原位谱学表征方法,开展反应机理和催化剂构效关系方面的研究。
2.4 完善上下游产业链,加快推进较成熟技术的产业化示范工作
生物基化学纤维及其原料从研发、技术、工程化到产业化,科技和工程交叉复杂,所涉及到的基因技术、工业微生物技术、生化技术处于产业化前期基础研究阶段,难度大,流程长,关键环节较多。因此,我国企业应承担起生物基纤维产业产、学、研的责任,为实现生物基纤维“三个替代”(原料替代、过程替代、产品替代)的目标提供技术支撑,这对推动我国绿色经济增长、建设资源节约型和环境友好型社会意义重大。
9月5 — 6日,以“为复杂环境下的化纤工业注入新的活力 —— 技术、资源、低碳与品牌”为主题的第中国国际化纤会议在化纤重镇浙江桐乡应势召开。中国纺织工业联合会会长王天凯、名誉会长许坤元、副会长高勇,中国工程院院士蒋士成,国家发改委产业协调司巡视员贺燕丽,国家科技部政策法规与体制改革司巡视员李新南,国家工信部消费品工业司副司长王伟,浙江省发改委副主任何中伟等出席了会议。中国纺织工业联合会及针织、产业用、家纺、印染、棉纺等专业协会及其他相关单位的领导也应邀出席。
本次会议的召开还吸引了来自欧盟、日本、韩国、印度、泰国、中国香港、中国台湾等近20个世界化纤主要生产国家和地区的行业代表及知名化纤企业的积极参与,再一次彰显了其作为国际化纤领域内一项高水平、高层次国际性例会的号召力。
新时期的新使命
2001 — 2011年是中国经济高速增长的黄金十年,也是我国化纤工业不断刷新纪录的十年。据统计,截止到2012年底,我国化纤产量已达3 792万t,占全球总产量的69%,占我国纺织纤维加工总量的73%,成为纺织工业的重要支柱产业。
在题为“科技进步与化纤工业”的主题报告中,中国化学纤维工业协会会长端小平指出,中国化纤工业经过几十年,特别是近十年的高速发展,已经形成完整的产业链配套体系,包括相适应的科研、人才培养和装备制造部门,在常规纤维生产领域拥有领先的设备和技术,生产的产品从常规化学纤维、高性能化学纤维到生物基化学纤维,成为产品覆盖面及应用范围最广的国家。这些优势都为中国化纤工业的科技进步奠定了扎实的基础,也是中国化纤工业实现转型升级、创新发展的有利条件。科技进步推动了化纤产业的结构调整,企业经济规模显著提高,产业技术已全面升级,行业已具备较强的国际、国内市场竞争力。与此同时,随着发达国家和地区化纤产业的进一步萎缩,中国化纤行业必将承担起世界化纤行业科技进步的重担。
中国化纤工业发展的各个阶段均渗透着“技术进步”的轨迹,每一项技术的突破都伴随着增量的快速发展。端小平从常规纤维的多功能化和高差异化,高性能化学纤维的低成本化生产和品质提升,生物基化学纤维及原料的研发、产业化生产及市场应用,常规纤维的绿色低碳生产技术等 4 个方面概述了现在及未来中国化纤工业的科技进步。随着我国化纤差别化率不断提高,端小平进一步提出了“高端差异化”概念。相对于常规差异化,这类纤维具有非大规模生产、性能更加优良、附加值更高的特点,可谓精品中的精品。
端小平同时强调,未来一个时期,伴随着世界经济复苏而来的将是科学技术的突飞猛进。材料技术加速创新将成为新一轮科技进步的重要趋势,作为我国战略性新兴产业的各类高新技术纤维材料的技术突破与应用开发,将成为各国纺织业竞相争夺的技术制高点。化纤行业必须充分利用相关产业技术发展的有利时机,加强高新技术对纺织化纤产业的改造提升,加快纤维材料高新技术的创新与突破,提升产业核心竞争力,才能真正在新一轮的竞争中掌握主动权。
针对近几年国内纺织行业掀起的高性能纤维开发热,端小平警惕企业注意该行业存在的市场风险和技术进步跃进风险,同时建议企业首先要做好扎实的基础研究,并且紧盯国际先进技术的发展方向,注重纤维下游产品的开发特别是同下游复合材料生产企业的协同合作。除此之外,基于行业可持续发展的角度,这类纤维产品在使用后如何回收再利用也应引起企业的重视。
挑战下的优势重构
快速发展必然伴随着问题的产生。就我国化纤工业而言,目前的突出问题主要表现在以下几个方面。一是高新技术纤维、高附加值产品占比相对较低,大多数高新技术纤维的核心技术及关键技术装备有待进一步的提高;二是国内化纤工业经历了高速发展时期,但主要是以常规纤维生产能力的扩张为主,常规化、同质化产品过度发展的问题不容回避;三是国内化纤企业仍然主要以生产加工为主,产品营销和品牌建设滞后,造成整体利润水平偏低。
本次大会结合目前国内外复杂的经济和市场环境,围绕主题“为复杂环境下的化纤工业注入新的活力——技术、资源、低碳与品牌”,以推动化纤行业未来可持续发展的关键因素为切入点,对目前全球主要化纤生产国家和地区的行业发展现状及未来走势、新技术和新装备的发展、原料及新型原料的开发、高性能纤维的研究与应用、循环再生和清洁生产、新产品开发与品牌建设以及行业当前所面临的亟待破解的难题进行了深入探讨。
9月5日下午,大会举行互动研讨会。研讨会特别邀请了中国纺织工业联合会、中国化学纤维工业协会名誉会长许坤元,国家发改委产业协调司巡视员贺燕丽,科技部政策法规司巡视员李新男,工信部消费品司副司长王伟,中国纺织科学研究院院长赵强,桐昆集团董事长陈士良,同参会代表围绕在全球和国内经济环境和未来发展仍存在诸多不确定性的复杂情况下,如何通过产业结构、产品结构及市场方向的调整为化纤行业的可持续发展注入新的活力进行了互动交流。生物基纤维、再生化纤和技术纺织品等成为热议的对象。
9月6日,来自全球多个国家和地区的60多位专家、学者、企业家分别围绕纤维新材料与产业用纺织品,多样性的化纤原料,纤维流行趋势与品牌构建,科技进步与化纤行业,低碳、绿色、循环的化纤工业体系等 5 个主题进行了深入的探讨。
一、兵团工业行业的发展现状
改革开放以来,兵团工业抓住发展机遇,依托地理优势和资源禀赋,通过调整、改革、整顿、提高,发展兵团工业。现兵团工业生产活动以石河子经济技术开发区、农七师天北新区、农十三师大营房区和南北疆4座军垦新城为平台,建成一批以农牧机械、食品饮料、纺织服装、矿产开发、新型建材和氯碱化工六大支柱产业为核心的新型骨干企业,初步构成了兵团工业的主体框架。以2008年为例,说明兵团工业行业的生产产值结构及其比重如表1所示。由工业行业细分产业的产值及其比重可以初步判断,兵团工业的发展以化学原料及化学制品制造业、食品工业、农产品加工产业和纺织工业等为主导产业,而番茄酱、棉纱、节水器材、焦碳、饲料、水泥等成为主要出口产品,一批批产品和企业走出国门,拓展了市场空间,扩大了企业和品牌的知名度。而交通运输设备制造业、通用设备制造业等行业在兵团工业中所占的比重较低,这充分体现了兵团提出重点发展“纺织、食品及医药、建材、能源、化工及矿业、农用装备制造业”六大支柱产业的工业发展总体思路。但兵团工业竞争能力不强、工业经济科技含量偏低等问题仍是制约兵团工业化水平提高的瓶颈因素,为了更好的提高工业化水平,提高工业经济效益,本文基于细分兵团工业行业,研究工业的经济效益。
二、工业行业经济效益评价分析
目前对区域工业经济效益评价的主要方法有熵值法、TOPSIS决策法、综合指数法、主成分分析等多种分析方法,这些方法的应用为评价经济效益提供了新的思路和研究视角。本课题采用因子评价法对兵团工业经济效益进行评析,基于以下考虑:(1)因子分析能克服主观赋权的影响;(2)因子分析能深层次发掘影响因素和原始指标之间的关系;(3)因子分析不受异常值的影响。
(一)方法介绍及指标体系建立1.评价方法的基本思想因子分析是主成分分析的推广,因子分析的实质就是用几个潜在的、不可观测的、互不相关的随机变量去描述许多变量之间的相关关系(或者协方差关系),这些随机变量被称为公共因子。因子分析的主要针对原有变量中信息重叠的部分提取彼此间互不相关的综合因子,以实现减少变量个数的目的。同时根据标准化后的因子得分系数计算各因子得分,通过选择合理的权重计算最终的综合得分。2.设计评价指标体系根据全局性原则、客观性原则、动态优化评价原则和可比性原则,工业经济效益主要从工业行业的盈利能力、营运能力、偿债能力和发展能力四个方面综合考虑,选取以下指标:(1)工业行业盈利能力主要从资产经营盈利能力和商品经营盈利能力考虑。(2)工业行业营运能力主要从总资产营运能力、流动资产周转能力和固定资产利用能力考虑。(3)工业行业发展能力主要从资产增长能力、销售增长能力、产业增值能力和职工人均创收能力来反映工业行业的发展能力。(4)工业行业偿债能力。企业的负债按偿还期的长短可以分为流动负债和非流动负债,这里用流动比率来反映企业的短期偿债能力,用资产负债率来反映企业的长期偿债能力。所建立的指标体系(图略)。
(二)实证分析过程及结论1.指标预处理在工业经济效益评价体系中,各评价指标的单位不尽相同,不同单位的数据不能直接进行比较,所以应对原始数据进行标准化处理,以消除其量纲影响,使其具有可比性。2.因子分析结果运用SAS9.1软件,选择因子分析方法可得工业经济效益评价体系各因子的特征值、贡献率和累计贡献率,而前四个因子的累计方差贡献率为81.33%,根据特征值大于1及累计贡献率的基本要求,结合碎石图结果选择四个主因子。同时对因子载荷矩阵进行方差最大旋转法,以便每个因子易于命名和解释。由正交旋转后的因子载荷矩阵可以看出,X1、X2、X3、X4、X12、X14在第一因子上有较大载荷,可将其命名为资产盈亏能力因子;X5、X6、X8、X9在第二因子上有较大载荷,可将其命名为资产经营能力因子;X10、X11在第三因子上有较大载荷,可将其命名为资产增值能力因子;X7、X13、X15在第四因子上有较大载荷,可将其命名为行业发展能力因子。3.结论分析对各因子得分进行排序,得出各因子得分排名在前五名和后五名的细分行业,结果如表3所示。分析排名在前五名和后五名的行业各因子得分,可得以下结论:(1)矿产开发、建材等产业的工业经济效益整体水平较高。该组内的产业像矿产开发、建材类产业的资产盈亏能力、资产营运能力、资产增值能力和行业发展能力因子得分都比较靠前,综合得分较高,属于工业经济效益较高的工业行业,该组内各行业能取得良好的效益,与兵团工业近年来的一系列的举措密切相关。为发展环保新型工业,兵团工业企业积极加速工业主业产品结构调整,推进资源综合利用和节能减排,发展循环经济,形成了以青松水泥、南岗水泥为龙头的整合建材行业和作为基础产业的能源产业,所表现出较高的经济效益,为发展高附加值的下游产业打下了良好的基础。(2)传统制造业像石油加工、农副食品加工等行业的工业经济效益整体水平居中。该组内的产业各因子得分不均,大体上呈现出资产盈亏能力和资产营运能力相对偏高,而资产增值能力和行业发展能力偏低的规律。这说明兵团传统产业的发展在现有规模下经营较好,但是其经济效益并没有体现出规模经济效益。兵团农业化发展水平在全国名列前茅,以新天酒业、中基番茄、新农开发、新赛股份等农副产品加工企业为龙头企业的应充分立足于兵团工业优势特色资源的潜力,以加强石油加工等重工业行业集中度以发挥其规模经济效益、深化农副食品加工链以产品增加附加值作为提高行业经济效益的突破点。(3)轻工业行业中像纺织业、化学纤维制造业等行业的工业经济效益整体水平偏低。该组内的产业各因子得分较为均衡,排名均靠后,说明该组内的各工业行业的资产盈亏能力、资产营运能力、资产增值能力和行业发展能力都不高。纺织业、化学纤维制造业作为兵团工业的支柱产业,占工业总产值中较大的比重,关系着兵团是否能够实现经济跨越式发展,其经济效益偏低直接影响到兵团工业经济的整体发展。如何提高纺织业、化学纤维制造业等行业的工业经济效益,是提高兵团工业经济效益整体水平的关键。
三、提高兵团工业经济效益的对策建议
(一)加强工业企业管理,提高运行质量和效益结合工业行业发展现状及工业行业效益分析可知,兵团工业行业呈现出大规模、低效益的现象,即兵团工业行业的规模并没有体现出规模经济效益。应以提高兵团工业企业经营管理水平为基础,提高工业企业的资产盈利能力、商品盈利能力、资产利用效率为目标,健全和完善工业企业各类制度,建设和创新企业管理制度,强化企业管理,进一步转变经营机制和发展方式,不断提高运行质量和效益;加快建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系。通过降低生产经营成本、提高产品和服务质量、开拓市场等手段,提高工业企业的盈利能力,充分发挥行业的规模经济效益,最终达到提高工业经济效益的目的。
The historical and mechanism of photochromic fabrics were introduced, as the production methods and research progress in photochromic fabrics. The application of photochromic fabrics was described. It was pointed out that inorganic photochromic materials using in photochromic fabrics should be reserched in the future.
光致变色织物就是具有光致变色功能的织物,它的出现最初是为了满足军事作战的需要,目的是实现军事伪装。
1光致变色织物的变色机理
目前光致变色织物都是通过某种处理手段使有机光致变色化合物附着在织物表面或者纤维里面,使其具有光致变色功能。虽然机理复杂,但是光致变色的主要原因是由于分子结构的改变而发生变色。
鉴于绝大部分有机光致变色体系,其光致变色都是基于单分子的反应。我们可以通过光致变色反应公式和紫外可见光吸收光谱图来讨论其变色过程。
光致变色指一种化合物A受波长为λ1光的照射,进行特定化学反应生成产物B,其吸收光谱发生明显的变化,而在另一波长为λ2的光照射下或热的作用下,又恢复到原来的形式。即在光诱导下物质A向其异构体B转化而发生变色。物种A和B具有不同的吸收光谱和能级结构。通常光照使物种A吸收能量转化为能量较高的物种B,一般情况下B可自发或在另一波长的光照下再转化为A。
光致变色是一种可逆的化学反应。如果某物质在光作用下发生不可逆反应而导致的颜色变化,则其属于一般的光化学范畴,而不属于光致变色范畴。
光致变色反应原理可用图 1 来定性描述,在图 1 中,λA,λB分别代表化合物A和化合物B的最大吸收波长。当使用λA波长的光照射化合物A时,化合物A会发生一定的反应生成化合物B,表现在紫外可见光谱上,就会出现A的吸收逐渐减弱,而B的吸收逐渐增强。这个过程在外观上一般都会伴有颜色的加深,一般称为光呈色过程。反过来,当使用λB波长的光照射化合物B时,会出现相反的过程,这个过程一般称为光消色或光褪色过程。
2光致变色织物的生产方法
光致变色化合物应用在纺织品上就可制得具有光致变色功能的光致变色纺织品,目前光致变色纺织品的制备途径主要是以下 4 种。
2.1涂料印花法
涂料印花法是将光致变色染料粉末混合于树脂液等粘合剂中,而后用色浆对织物进行印花,经过固着、水洗、干燥等程序,获得光致变色织物。该方法对纤维和织物无选择性,对机织物和针织物都适用。用于印花加工的变色涂料应满足手感柔软、耐洗涤性好、摩擦牢度好等要求。
2.2原液着色法
原液着色指通过将光致变色化合物均匀地分散在各类化学纤维的纺丝液中来制取光致变色纤维的方法。根据纺丝液的不同,又可分为 2 类。
(1)熔融纺丝
将光致变色化合物与聚酯、聚丙烯等聚合物熔融共混纺丝,或把光致变色化合物分散在能和抽丝高聚物混熔的树脂载体中制成色母粒,再混入聚酯、聚丙烯等聚合中熔融纺丝,制得光致变色纤维。
(2)溶液纺丝
与常规溶液纺丝法相近,但要在成纤的纺丝液中加入具有可逆变色功能的染料和防止染料转移的试剂,即将光致变色化合物和防止其转移的试剂直接添加到纺丝液中进行纺丝。
2.3接枝聚合法
接枝聚合法主要采用接枝聚合技术使纤维具有变色性能。例如,将纤维或织物用含螺毗喃衍生物的单体浸渍,单体(一般为苯乙烯或醋酸乙烯)在纤维内进行接枝,使纤维具有光致变色性能。
2.4油墨印刷法
这是建立在微胶囊技术基础上的一种应用方法。所谓微胶囊,就是将光致变色化合物与其他助剂(溶剂、光稳定剂等)放在一起,用天然或合成的聚合物或微生物皮膜,经过相分离、界面反应法、物理法等包裹成几微米到几十微米的小球,以避免高温及其他杂质的影响,并加强与其他助剂的接触。然后采用油墨印刷的方法,将这种变色微胶囊固着于织物表面上,得到光致变色织物。
3光致变色织物的研究进展
3.1国外研究进展
目前国际上研究开发光致变色织物的国家主要有日本、美国、英国和韩国等,其中又以日本的研究最为成熟,并且已申请了很多专利。美国等一些欧美国家在光致变色服装的研究方面也取得许多进展,早在20世纪70年代初,美国就将光致变色化合物应用到衣物中,以达到军事伪装的目的。美国太阳活性公司销售的太阳活性线在室内没有紫外线照射时呈白色,当放到室外时,则紫外线活化了光致变色化合物,使线变化而产生出特定的色泽。当将线离开紫外线约 1 ~ 1.5 min时,它又能回复到白色。澳大利亚的Tong Cheng、Tong Lin等人研究出了变色快、耐水洗次数达 1 000 次的光致变色织物。当前海外市场上销售的主要是日本钟纺和东丽生产的光致变色服装,取得了很好的市场效应。
3.2国内研究进展
我国光致变色纺织品的研究则相对滞后。涂赞润等合成了一种具有良好性能的螺环类光致变色染料,该产品变色灵敏、色泽鲜艳、耐水、耐酸碱,可用于各种纤维织物印花整理。姜惠娣等采用绿色环保型螺环类微胶囊变色染料及低温型粘合剂配制了一种能够用于真丝绸印花的印花浆。孟继本等采用螺环类光致变色化合物和元明粉、黄源胶、山梨醇及增稠剂等助剂制成光致变色染料,适合于生产各种纤维面料、毛线以及服装。东华大学采用共混熔融纺丝法制得了两种具有较好光致变色能力的光敏变色聚丙烯纤维,一种经阳光照射后会由白色变为蓝色,另一种纤维经阳光照射后由黄色变为绿色。蒋莹莹利用印花涂层技术将螺嗪光致变色化合物处理在织物上,使其具有光致变色功能。
4光致变色织物的应用前景
目前国内外对光致变色材料的研究主要是有机光致变色材料,其变色机理还有待深入研究。有机光致变色材料具有变色灵敏、色泽鲜艳的特点,但织物容易氧化劣变、耐疲劳性差,同时价格也较高。而且大部分染料对纤维的亲和力不够,很难通过常规的染色和印花工艺进行加工,限制了光致变色织物的应用推广。克服有机光致变色材料的这些缺点,应是下一步研究的重点方向。同时也应该注意到无机光致变色材料虽然变色较为缓慢,但是不易受环境影响,耐光性、耐疲劳性也较好。所以利用无机光致变色物质开发光致变色织物是值得研究的方向。
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一般来说,棉及棉混纺产品加工过程产生的废水中所含的污染物主要来自:(1)天然纤维本身杂质;(2)织造过程中坯布上面的浆料;(3)染色过程中剩余的染料及相应的助剂。其废水水质特点可以归纳为:(1)废水中有机物含量较高;(2)废水的可生化性差,B/C值较低;(3)废水碱性较高;(4)废水色度较高。
2废水处理工艺的发展演化历程
20世纪70年代前后,由于当时棉纺印染产品主要以棉花纤维为主,废水可生物降解性较好,一般B/C为0.3~0.35,经活性污泥法处理后可获得满意的效果。在70年代末至80年代初,印染废水处理开发出生物膜法的生物接触氧化法、塔式生物滤池等技术,生物接触氧化法获得较快的发展和应用。但是随着棉印染产品中化学纤维数量的不断增加,使废水的可生物降解性能逐渐变差,使得原有的生物处理系统去除能力有所降低,随后又采用生化法串联化学处理的方法来达到排放要求。80年代末,由于棉混纺织物数量的增加,在棉机织产品印染废水中,存在一定数量的化学浆料和剩余染料等难生物降解物质,因此单纯采用好氧处理工艺难以将其氧化分解,不能满足达标排放要求。为了解决达标排放问题,纺织工业在“七五”期间又开发出低能耗的厌氧+好氧生物治理工艺。
3国内同类企业废水处理实例
为了更好把握国内印染行业废水处理技术发展现状及应用情况,笔者对浙江省部分较先进印染企业进行了实地调研,就其废水处理措施及处理效果、运行状况、运行成本等进行了详细调查。调研企业大部分实行了污染物分流,根据不同的污染物浓度高低分别采取不同的污水处理措施进行处理和回用。具体来讲,在水资源利用及水循环回用上,比较好的处理方式主要为:在采用清污分流的前提下,实行大水量、大循环的利用方式,并设置两套污水处理系统。其中生产过程中产生的如丝光工段水洗废水、循环冷却水等低浓度废水集中收集、集中深度处理至COD在50mg/L以下后,直接回用或辅以新鲜水全部回用至生产工段而不直接进行回用及套用;污染物浓度或色度较高的如退煮漂废水、印染废水等单独处理后排放或再进行深度处理后回用。在污水处理工艺选择上,低浓度废水一般采用“生化+深度处理(活性炭吸附或臭氧处理)”,较高浓度废水通常采用“水解酸化+生化(生物接触氧化或A/O处理工艺)”,如果排水水质要求较高,则采用气浮沉淀(加药、加脱色剂)的方式进一步降低废水中的COD和色度,起到了较好的效果,废水回用率达到了20%~70%。
4废水处理措施的经济合理性
结合印染行业水资源利用及水循环回用的其他措施,主要是对生产过程中产生的低浓度废水,其采用的节水及回用措施主要是根据不同工段的用水要求,采取的措施主要为在严格控制各工段新鲜水用量的同时,实行不处理或简单处理后废水分质直接回用,不再集中收集与处理。上述节水措施结合低浓度废水集中收集、集中处理后回用的措施,其出水浓度一般在COD50mg/L以下时直接全部回用,相对于低浓度废水直接回用及套用于生产工段,单位产品新鲜水的消耗减少15%左右,而吨水处理成本在常规处理成本上增加2.5元左右。对于水资源价格成本较高,印染企业深度处理低浓度污染废水成本相对直接使用新鲜水来讲为低,具有积极的意义。对于色度的处理问题,根据咨询了解,采用以上生化出水COD浓度普遍可以达到120mg/L以下,色度降低至80倍左右。在增加絮凝剂、脱色剂使用量的基础上可以达到70mg/L~80mg/L,色度降低至50倍以下。如果需要进一步降低出水中的COD和色度,主要采取的方式是增加脱色剂的投加量,但当采用脱色剂降低色度的同时,由于脱色剂为强氧化剂,随废水排水水体中会对产生一定的负面影响,因此还应适量控制脱色剂的投加量。当其进水COD1000mg/L、出水COD120mg/L时,吨水处理成本约为1.3元。随着其出水浓度的降低,吨水处理成本也逐渐增加,在出水COD进一步降低至70mg/L~80mg/L之间时,污水处理站出水COD每下降20mg/L,污水处理成本增加约0.2元/t水,主要表现在絮凝脱色剂的投加上。
5中水回用措施
印染企业作为用、排水大户,对水资源和水环境均有较大程度影响,因此采取中水回用措施,从源头削减废水产生量对降低印染行业的污染起到关键作用。根据对棉印染行业用水情况分析,建议在以下方面积极采取回用措施:(1)水洗部分选用逐格逆流水洗;(2)丝光工段后段水洗水经简单过滤后回用于退煮漂工段;(3)丝光碱回收浓碱液重新回用至丝光工段,减少碱液用量。碱回收过程中产生的冷凝水回用至退煮漂工段;(4)复漂废水全部回用至退煮漂工段;(5)染色采用逆流水洗循环使用,定时补充,定时排放;(6)生产过程中用蒸汽产生的冷凝水集中收集,回用至丝光配碱或锅炉;(7)生产废水采用物化工艺深度处理后,用于染色工段水洗及退煮漂工段。各企业可根据自身情况,分别采取合适的水循环方案。
6建议
[关键词]浙江 纺织业 民营 贸易壁垒 国际贸易 出口
经济全球化是当今世界发展的趋势之一。经济全球化推动了各国的经济结构的调整和转换以及信息、资本、技术、劳动力、商品、服务、知识等各种资源在全球范围内优化配置。
目前世界逐渐的形成了一个巨大的、统一的市场,各国在经济方面的相互依赖程度也随之逐渐加深,世界经济不断呈现出一体化趋势。随着经济全球化和经济一体化的发展,市场竞争也越来越激烈,各行业面临的生存环境日益严峻。在此情况下,世界产业结构在全球范围内调整和升级。出口竞争力已成为产业发展的主旋律。
根据国家统计局GB-T-4754(2002)的分类,中国纺织业是制造业的第17大类。在中国纺织服装业不仅是传统优势产业,而且改革开放以来,通过承接全球纺织服装业的国际转移,中国已成为世界上最大的纺织品生产国和贸易国。而浙江是国内主要的纺织品生产基地,是我国纺织品的主要出口省份之一,纺织服装业一直以来都是浙江省的支柱产业,占全省出口总量的30%,占全国纺织品出口的20%。这几年来,浙江纺织外贸的跨越式发展,主要得益于浙江纺织业本身所具备的比较优势,进而形成价格上的竞争优势。虽然浙江省纺织服装工业在外部环境上一方面面临着许多较好的机遇,但浙江省纺织服装业所面对的挑战也更为严峻。我们必须根据国际市场的发展变化调整浙江纺织业国际竞争战略,因地制宜发挥好浙江纺织业的出口竞争优势。
一、目前浙江纺织业面临的国内国际形势
国内方面,中国纺织业的发展依赖于纺织材料,时刻受可耕地资源的约束;中国纺织业的劳动力成本也在不断上升。据有关统计,2007-2009年浙江纺织业职工的平均年收入是14987元、15484元/年、15973元/年,2008、2009年分别增长了12.9%、15.9%。而且上述职工的平均工资中并未包含中国职工的有关保险、失业救济等。《中华人民共和国劳动合同法》正式实施以来,我国企业拖欠工资、无偿加班等违规行为基本绝迹,也间接的增加了浙江纺织业的支出。政府还提出了转变经济发展方式,调整产业结构,提高资源利用率以及加大环保力度等。2010年,万元国内生产总值能耗由五年前的1.24吨标准煤下降到0.97吨标准煤,降低了20%左右;单位工业增加值用水量降低30%。
国际方面,2001年中国正式加入了WTO。中国取消或降低了包括纺织品在内的许多进口产品的关税,削减许可证、配额等非关税壁垒;另一方面,中国贸易伙伴实施《纺织品与服装协定》,削减了纺织品的配额等非关税壁垒,大大降低了中国纺织品的市场准入门槛。但2005年美国、欧盟要求中国实施纺织产品配额措施以来。中国全面融入了经济全球化,面临着更加严峻的考验,贸易、投资等方面政策在符合中国国情的基础上,还要考虑国际因素。
据海关统计,2009年我国纺织服装类出口量为l669亿美元,相对2008年下降了10%以上。其中,服装及衣着附件l070亿美元,下降幅度达11%;纺织纱线、织物及制品约600亿美元,下降8.4%。其出口主要特点有以下四点:
① 月度出口值呈振荡上升态势,l2月份出口值为年内新高;
② 一般贸易出口占70%还多,加工贸易出口大幅度下降;
③ 出口主力为私营企业,各类企业出口均有呈不同程度的下降趋势;
④ 主要出口贸易对象仍是欧盟、美国以及日本。
2009年以来,随着全球经济的逐渐复苏,再加上国家对纺织业扶持政策逐步显现了积效应,浙江纺织业出口正处在企稳回升的关键阶段,但总体仍然面临以下问题:
① 纺织企业利润空间被压缩;
② 国际贸易保护主义日益盛行;
③ 欧美以碳排放指标为借口限制浙江纺织品的入境。
二、浙江纺织业发展现状
纺织服装业一直以来都是浙江省的支柱产业,占全省出口总量的30%还多,占全国纺织品出口的五分之一。这几年来,浙江纺织外贸的跨越式发展,主要得益于浙江纺织业本身所具备的比较优势,进而形成价格上的竞争优势。但同时也面临着一系列的问题。
1.国际贸易摩擦加剧
近几年来,中国成为了遭受国外贸易救济(主要是反倾销、反补贴、保障措施、特殊保障措施等)最多的国家,而中国纺织品也是这其中主要针对的几种产品之一。
1995-2007年期间,中国纺织品遭受国外反倾销立案累计数量达到47起,实施的累计数量为36起,分别占占中国遭受国外反倾销立案数量、实施数量总数的7.87%、8.51%,占世界反倾销纺织品立案数量、实施数量的20.26%、20.93%。2005年,中国主要贸易伙伴欧盟和美国对中国出口的纺织品实施了特殊保障措施。经过艰苦谈判,中国最终解决了纺织品贸易争端,签署了纺织品备忘录。但并不意味着类似配额争端的事件不会再发生了,我们还要继续及时关注国际形势。
2.金融危机蔓延
2007年下半年美国发生次贷危机,2008年美国五大投资银行要么倒闭、并购,要么政府进行注资救助。美国金融动荡蔓延全世界,愈演愈烈,演变成为全球金融危机。受美国金融危机影响,首当其冲的是中国对美国出口减少,纺织品出口尤其是对美国出口增长速度同比大幅下降。
3.人民币汇率上升
2005年7月中国实行人民币汇率改革,此后中国人民币兑美元持续升值,这一定程度上大大促进了进口,但却也抑制了出口。2005年7月18日至2009年4月初,人民币兑美元汇率的中间价从8.11人民币/美元升值到6.834人民币/美元。相比2005年人民币汇率改革前夕,人民币兑美元的升值幅度达到20%左右。从2008年10月之后,人民币兑美元汇率保持稳定,一定程度上缓解了出口衰退。
4.原材料价格上涨
纺织工业重要的原料是棉花,棉花价格的波动一定程度上影响着纺织业的利润。而国内的棉价近几年居高不下。纺织业不得不将部分产品原料调整为化学纤维取而代之。近几年随着科技进步较快,化学纤维原有的一些弱点正逐步得到改良,吸湿、透气、抗静电等问题得到了解决。但受石油价格上涨的影响,多种纺织原料亦存在价格上涨的压力。
5.缺少高质量国际知名品牌
国际市场上90%以上的服装都是“中国制造”。但是在这之中,真正属于我们民族的著名品牌却少之又少,我们大部分纺织企业只能为别人生产来赚取加工费。浙江省最终产品出口中,加工贸易占到55%以上,大部分企业长期从事贴牌生产,根本没有自己的品牌,与品牌效应相比,加工利润实在微薄。浙江纺织品在国际上“廉价低质”的“标签”仍未得到根本性的改变。
6.贸易政策的多次调整
1998年亚洲金融危机爆发,中国宣布提高出口退税率,将纺织品出口的退税率提高至17%,实行零税率出口,这一政策大大促进了纺织产品的出口。随着亚洲经济的复苏和中国的入世,中国对外出口持续保持两位数的高速增长,出现出口欠退税现象。
2003年下半年,中国政府改革出口退税制度,降低了出口退税率,纺织品也不例外。2005年下半年开始,中国政府实施一系列宏观调控政策和压顺差,严格控制“两高一资”出口,纺织品产品出口退税率大幅度下降。
2006-2007年,我国政府加快转变经济发展方式的步伐,出台了禁止和限制加工贸易产品清单,继续取消或者降低其出口退税率。2007年美国次贷危机爆发,并且向全世界蔓延,受此影响2008年中国出口增长幅度大幅度回调,中国政府于2008年10月、2009年2月先后两次提高纺织品的出口退税率。
可以看出,中国纺织业面临的发展环境并不理想,甚至比以前面临的形势更加严峻。首先表现在反倾销、保障措施以及特殊保障措施等贸易救济时常发生,近几年知识产权以及其他技术提高了市场准入门槛,比如欧盟制定的《REACH》法案。其次是国内经济贸易政策调整不衔接,特别是多变和不可预见性的出口退税政策和加工贸易政策。再加上汇率政策变化和汇率波动,对中国纺织产品出口的影响也不可忽视。
三、提升浙江纺织业出口竞争力的措施
1.积极采用国际标准
建立完善的纺织标准管理体系。采用国际标准是浙江纺织业及其产品走出去、参与国际竞争的先决条件,所以必须在执行国家标准法的前提下,参考国外先进标准,制定贴近企业、市场,并与国际接轨的产品标准,规范市场竞争秩序。在积极开展对外交流与合作,争取实现互补共赢的同时;还要抓紧时间加快产业结构升级。
2.巩固国内市场,积极开拓国际市场
浙江纺织业要得到发展,就必须积极实施“走出去”的战略,想方设法的开拓国际市场,及时关注国际市场动态,根据国际市场需要,及时调整纺织产品结构和贸易策略,逐步扩大浙江纺织业的出口市场范围和出口额。
3.提高自身核心竞争力
产品和服务能否长期立足市场,意味着浙江纺织业的盈利能力和发展能力。纺织业核心竞争力应具有独特性,即 “偷不走”、“拆不开”、“买不来”、“带不去”的产品和服务。那种认为纺织业不必也不需要品牌战略,以量取胜的陈旧观念,早已不能适应当今市场竞争的需要,也与现代纺织企业的经营管理理念格格不入。可以说,企业的竞争力就是企业的DNA,就是企业的核心价值。
4.调整出口产品的定价策略
中国出口产品一直处于垄断地位,理应掌握产品的定价权,但由于产量过剩、对外竞相压价的现象屡禁不止,导致定价的主动权掌握了在外商手中。经调查发现,纺织服装产品出口定价主要依据“盈利空间+制造成本+额外因素”原则,盈利空间是定价核心,在确定盈利空间的基础上,再根据制造成本和额外因素的变动进行相应调整。
5.借鉴成功经验,探索自己的品牌战略
随着市场竞争的加剧和大批拥有众多品牌的跨国公司的到来,浙江纺织业也逐渐的意识到了品牌战略的重要性。2005年,广交会首设品牌展区,2007年消博会亦首设品牌展区,其中浙江纺织的名牌企业和具有出口竞争力的企业大量的出现在了品牌展区,我们应大力提倡这种支持品牌企业在重点出口市场举办出口品牌展的做法,逐步建立和完善境外营销机构和售后服务体系,建立自主国际营销渠道,最终在国际品牌市场上有一席之地。
6.建立纺织品对外贸易摩擦预警机制
关键词:特色纺织产业集群;城镇化;耦合联动发展
本文为教育部人文社科基金项目:“新型专业镇可持续发展机制研究”(13YJA790071)和国家社科基金重点项目:“工业化、信息化、城镇化与农业现代化同步发展的模式与推进机制研究”(13AZD013)阶段性成果
中图分类号:F127 文献标识码:A
收录日期:2015年4月2日
一、引言
柯桥是一座托在布上的城市,柯桥的发展是纺织产业集群与城镇化耦合联动发展的历史演化过程。柯桥区地处长三角南翼,区位优势明显,北靠大都市上海,西连省会城市杭州,东接东方大港宁波,属沿海经济开放地区,是中国民营经济与市场经济最活跃的地区之一。柯桥自2000年绍兴县政府搬到柯桥,开始进入“产业、市场与城镇化”耦合联动快速发展时期。由小集镇快速发展演变为现代化的新县城,最主要的就是依靠轻纺城的快速发展,城市化的过程其实质是化市为城的过程,通过轻纺城快速发展带动柯桥城区的快速发展,城与市有效融于一体。2013年撤县社区,加快了柯桥区融入绍兴主城区的步伐。
二、柯桥特色纺织产业集群与城镇化耦合联动发展现状
(一)柯桥区特色纺织产业集群发展现状分析。纺织产业集群作为绍兴县的传统优势产业,在经历几百年发展,特别是近20年的快速崛起,成为全国最大的纺织产业基地,并在全球范围内都有较大影响力,成为浙江省甚至全国产业集群化发展的一个典型。回顾绍兴纺织产业集群的发展历程,可以划分为萌芽阶段(第一次工业革命之前,1760年前)、震荡阶段(第一次工业革命,我国改革开放前期,1760~1978年)、崛起阶段(改革开放后至20世纪80年代末)五个阶段。柯桥区是全国纺织生产能力最大的产业集群基地,现有各类纺织企业近万家,年产各类化纤300余万吨,印染布190亿米,服装近3亿件(套),年出口纺织面料近90亿美元。柯桥区的纺织产业经济生产总量占全国的10%,基本形成了由PTA等化纤原料到化纤面料、印染印花、服装、家纺等完整的纺织产业链,强大的纺织产能对全国的纺织行业影响巨大。柯桥还拥有全球规模最大的纺织品专业市场――中国轻纺城。中国轻纺城是柯桥区纺织产业的立业之本、柯桥区的立城之本和经济强区的立区之本,中国轻纺城是柯桥的金名片,在经济社会发展中发挥了重大作用。2014年中国轻纺城市场群成交额1,105亿元,网上成交额59.4亿元。
(二)柯桥区产业、市场与城镇化耦合联动发展现状分析。中国轻纺城始建于20世纪80代,是全国首家冠名“中国”的专业市场。近年来,柯桥坚持产业、市场与城市建设联动发展,大力推进中国轻纺城“二次创业”,市场集群化、现代化、国际化水平不断提升。经过20多年发展,中国轻纺城现有市场建筑面积365万多平方米,传统区营业房26,000余间,注册经营户(公司)22,000余家,常驻国(境)外采购商5,500余人,国(境)外代表机构近千家。中国轻纺城市场销售网络遍布全球,常驻中国轻纺城境外企业代表机构近千家,境外专业采购商1万余人,常驻的境外采购商5,500余人,拥有自营出口实绩企业1,261家。
目前,中国轻纺城已基本形成了“南部的传统交易区、北部的市场创新区、中部的国际贸易区、西部的原料龙头区和东部的物流配套区”。柯桥中国轻纺城已成为目前亚洲最大的轻纺专业市场,轻纺产品总销售额占全国的1/3。名列全国10大专业批发市场第2位。全球每年有1/4的面料在此成交,与全国近一半的纺织企业建立了产销关系。市场率先实施知识产权保护,开展现代金融服务,引导培育技术创新、品牌创建、时尚创造和产业链整合的新型公司化经营模式并取得良好成绩。
三、柯桥特色纺织产业集群与城镇化耦合联动发展机理
柯桥特色纺织产业集群与城镇化耦合联动发展机理可以用图1所示。(图1)柯桥在打造“国际纺织之都”过程中,产业集群与城镇化互动模式可以概括为:
(一)市场空间与产业空间的协同创新有效推动了城市空间的发展。柯桥纺织企业的蓬勃发展,为专业市场发展提供了强大的市场基础,并形成全球性的纺织贸易市场。生产性纺织企业主要分布在柯桥城区,柯桥县通过政府政策性引导、调整和推动,将生产性纺织企业引入各类工业园区,淘汰一些生产技术落后的、高污染的生产性纺织企业,引导纺织企业之间进行整合、转型升级和技术创新,既为城市发展腾出空间,也可以有效保护城市生态环境;贸易性专业市场则分布在城里,中国轻纺城市场空间与柯桥城市空间呈互动发展,市场空间的拓展拉动着城市空间拓展,城市空间的发展也为市场空间发展提供了各种基础设施。
(二)各类工业园区和创意园区发展,推动实体经济与创意经济集聚的协同创新发展,也推动柯桥向创意型城市发展。柯桥自2002年来一直全力打造滨海工业区,2006年4月经省政府批准、国家发改委审核,升级为省级工业园区,核定的省级开发区面积10.2平方公里;规划面积100平方公里,其中纺织产业基地规划面积为20平方公里。2008年,滨海工业园区实现销售收入2,218.31亿元,其中纺织产业总产值达到1,599亿元,占园区工业总产值的70.5%;主要产品包括合成纤维(PTA)、化学纤维、布及丝织品、无纺布、印染布、服装等;亩均投资约236万元,亩均产出约388万元。以滨海工业区扩容、提升为重点,推进资源高效利用、产业结构优化,大力发展循环经济,加快淘汰落后产能。以纺织原料PTA生产、印染企业产能压缩和集聚发展为重点,推进形成工业废弃物回收和再资源化的循环产业链。
同时,柯桥为增强区域创新能力,以科技园、创意园建设为重点,大力优化科技政策,完善创新环境,积极培育创新型企业,创意产业基地规划建设规模50万平方米,由F5创意园、科技园和中国轻纺城创意园三个园区组成,目前已建成近20万平方米,投入使用面积17万平方米。2012年科技园建设,全年实现投资1.32亿元,完成项目审批、工程设计、土地挂牌、施工招标等前期工作,桩基全面完工。中国轻纺城创意园建设,全年实现投资4.68亿元,新建10万平方米办公研发组团主体结构结顶。瑞雪大厦、宝龙大厦全面投入使用。
(三)实体专业市场空间和各类网上专业市场的发展有效拓展了市场空间和城市发展空间。柯桥通过实体交易平台与虚拟交易平台空间集聚协同创新发展,推动中国轻纺城转型升级与创新发展,促进了柯桥城市的信息化、网络化和国际化水平。
实体交易平台建设。柯桥区政府为促进纺织相关产业的交易,成功打造中国轻纺城和钱清原料市场两大在国内行业内数一数二的专业市场和交易平台。1988年10月1日,在政府部门的牵头下,柯桥轻纺市场(中国轻纺城)应运而生。接着,第三代的中区和东区(1991、1992年)以及第四代的北市(1992年)和西市(1993年)相继建成,终于在柯桥本地组建了由东、中、西、北四大交易区19个专业市场为主体的核心市场网络。其中,含纺织品市场13个、轻纺原料市场1个、纺机及轻工类产品市场5个,它们在区域内既独立形成各具特色的专业区块,又遥相呼应、相互配套,编织成一张规模庞大的纺织品及相关原辅材料交易流通的市场网络。中国轻纺城占地面积11,600多亩,已形成“南北中西东”五大市场区域格局,总建筑面积达326万平方米,包括主体市场面积275万平方米和仓储、物流、会展、研发等配套市场面积51万平方米,拥有市场营业房20,348间,注册经营户19,085家,其中公司化经营户3,470家,常驻国(境)外代表机构682家;钱清原料市场占地350亩,拥有五大交易区,总建筑面积达19万平方米,包括1,800余套营业用房、百余幢配套仓储用房,现有经营户970多家。2012年实现中国轻纺城和钱清原料市场成交额分别达973.32亿元和415.29亿元。
虚拟交易平台建设。在中国轻纺城实体市场蓬勃发展的同时,一个全新意义的中国轻纺城也即将诞生――由“网上轻纺城”开发组建的中国轻纺城虚拟市场并于2013年6月8日正式上线运营。中国轻纺城虚拟市场以中国轻纺城实体市场为模本,凡在中国轻纺城传统市场区域的门市部经营户,均可报名注册。首期,老市场、东市场、北市场、联合市场、北联市场、坯布市场、天汇市场、东升路市场等8个市场先行进入虚拟市场,其中有1,000余家门市部已注册入市。
整个虚拟市场就像一个浓缩版的实体市场,各个专业市场入口、市场通道清晰可见,首期8个专业市场共有网上门市部1万多间。虚拟市场门市部拥有网络地图一一对应、线上线下买家发展、款到发货安全支付三大主要功能,前期网络公司500名专职人员将辅助经营户运营网上门市部,今后,前来采购的客户,可以按图索骥逛市场、下订单。
(四)专业市场商业人口集聚和产业人口集聚有效带动了城市人口集聚。纺织一直是柯桥的支柱产业和优势产业。中国轻纺城现有市场建筑面积365多万平方米,传统区营业房 26,000余间,注册经营户(公司)22,000余家,常驻国(境)外采购商5,500余人,国(境)外代表机构近千家。中国轻纺城市场销售网络遍布全球,常驻中国轻纺城境外企业代表机构近千家,境外专业采购商1万余人,常驻的境外采购商5,500余人。柯桥纺织企业众多,仅规模以上企业就有3,400多家,从业人员达26万多人。庞大的市场商业人口和产业人口有效形成柯桥城市人口集聚。据统计,柯桥城区户籍人口是20多万,常住人口在40~50万。市场空间发展、产业空间发展、城市空间发展和城市人口发展有效实现了“城”与“市”的融合创新,形成产业、市场、人口、空间协同创新发展,柯桥形成了富有创新、创意和繁荣的“国际纺织之都”。
四、柯桥特色纺织产业集群与城镇化耦合联动进一步创新发展对策
在新型城镇化背景下,柯桥特色纺织产业集群与城镇化耦合联动要进一步创新发展,具体发展对策如下:
一是以市场为主导,构建特色纺织产业集群与新型城镇化耦合联动创新发展的衔接点。通过纺织产业转型升级为新型城镇化创造更好经济发展动力和生态环境保护,通过市场功能创新实现城镇扩张和信息化建设,通过新型城镇化建设,以城市为载体,实施园区化发展战略,在城市建设中同步提升纺织产业,推动产业转型升级和提升城市品位,为产业和市场创新发展提供基础动力。最终实现产业转型升级、市场功能创新发展与新型城镇化建设有机协调发展。
二是以产业为抓手,继续经营集聚经济,通过产业和市场的集聚带动城镇人口集聚。新型城镇化发展是城镇发展规模和质量的统一发展,其中人口城镇化是核心,这都必须以产业集聚创新发展为基础。通过制定合理的产业政策,继续推进纺织产业集群经济发展,建立产业集群技术创新机制,加快市场的信息化建设和电子商务发展,提升柯桥纺织产业集群的国际竞争力,有效吸引产业人口和商业人口集聚,推动人口城镇化的创新发展。
三是以开放型经济为战略目标,打造纺织产业国际创新中心。纺织产业集群创新发展需要开阔的国际视野和国际市场,拓展国外市场,新型城镇化建设与发展需要先进的国际理念,提供完善的配套设施和先进的城市功能,吸引国际资金、技术和人才,纺织产业国际化过程也是柯桥城市国际化的过程,两者的耦合联动创新可以进一步推动柯桥成为纺织产业国际创新中心。
主要参考文献:
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关键词:绿色建筑材料;木材;混凝土;保温隔热材料
Abstract: the traditional building materials do serious damage to the environment, do not accord with the requirement of sustainable development, only to strengthen the development and application of green building materials, can realize the sustainable development of the building materials industry. In this paper the problem of green building material on this time. In the same field for reference.
Keywords: green building materials; Wood; Concrete; Heat insulating materials
中图分类号:TU37文献标识码:A 文章编号:
1、引言
绿色建筑材料是指“健康型、环保型、安全型(消防)”的建筑材料,国际上也有称之为“健康建材”、“环保建材”或“生态建材”。或者说“绿色建材”是指采用清洁生产技术,少占用天然资源和能源,大量使用工或城市固态、液态废弃物生产的无毒害、无污染,有利于人体健康的建筑材料。绿色建材最基本的功能是在于维护人体健康和保护环境。“绿色建材”不是单独的建材品种,而是对建材“健康、环保、安全”品性的评价。
2、现代绿色混凝土材料
混凝土是现代建筑的主要建筑用材,所以发展绿色混凝土材料对于绿色建筑至关重要。
2.1高性能混凝土材料:高性能混凝土是一种新型的高技术的混凝土,其大幅度的提高常规混凝土性能的基础上,具有优良的耐久性、适用性、工作性、各种力学性能、体积稳定性和经济合理性等性能。高性能混凝土除采用优质水泥、水、集料外,还必须采用低水胶比掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂,采用现代混凝土技术,选用优质原材料,在妥善的质量控制下制成。
2.2利用废弃混凝土生产的绿色混凝土:现在大量的研究表明,废弃混凝土可用作再生混凝土的骨料,也可取代部分优质石灰石生产水泥。将废弃混凝土清洗、破碎、分级并按一定比例配合后得到的骨料称为“再生骨料”,将再生骨料作为部分或全部骨料配置的混凝土成为“再生混凝土”。实验表明再生混凝土的抗压强度可满足设计要求,其它力学性能指标和耐久性指标与普通混凝土基本接近(抗压强度、弹性模量有所降低),用水量比普通混凝土多。
2.3加气混凝土:加气混凝土(其中一类)是以石英砂为基础,以水泥和石灰为胶凝材料,以石膏为硬化剂,铝粉为发泡剂,经高温高压养护后形成的多孔状材料。
2.4合成纤维混凝土:合成纤维混凝土现已得到广泛应用。对增强混凝土早期抗拉强度,防止早期由沉陷、水化热、干缩而产生的内蕴微裂纹,减少表面裂缝和开裂宽度,增强混凝土的防渗性能、抗磨损抗冲击性能及增强结构整体性有显著作用。
2.5多孔预制块植栽混凝土。植栽混凝土有连续的空隙,在空隙部分,使用特殊的工艺技术填充无机培养土、肥料和种子等混合生长基料,施工后,种子发芽和生长所需要的水分,除靠保存在生长基料中的雨水外,还可吸收植栽混凝土下面的基层培养土中的水分,不需要另外浇水,这样既实现了绿化,又能防止构筑物表面被污染和侵蚀。木材成为现代绿色建材的亮点,其随着技术的进步出现了许多新的使用形式。
3、木材
3.1彩色木材:利用先进的染色技术,使原生树木中所没有的色彩渗透在木材组织中,形成彩色木材。它又可分为两种,一种先天着色木材。即在树木生长各个时期,往树木根部浇灌或在树干部位灌注无害的水溶性配色营养液,色彩沿树木内部导管传输并被吸收、着色,形成彩色的木纹。另一种是后天着色木材。即选择富于纹理的木材切片,先脱色处理,然后染上合适的颜色。彩色木材适合作家具、天花板、墙面等大面积表面装饰,别有情调。
3.2瓷化木材:用饱含钡离子的化学溶液浸泡木材使钡离子扩散、渗透到木材组织和细胞内,采用一定的工艺处理过程,木材变成瓷化木材。瓷化木材疏水、稳定、阻燃性能优异。经喷射火焰试验,不出火苗、几乎无烟,只产生低度碳化。这种超级阻燃木材适合大厅家具和装饰,适合车辆内部尤其是大型公共娱乐场所的内部装修。
3.3塑化木材:将乙烯类树脂加压注入木材内部,形成塑化木材。塑化木材具有很强的压缩、弯曲、剪切综合强度,大大地缩小了诸如劈裂等缺陷,具有很强的耐磨强度和硬度。塑化木材将广泛用于地板装修工程中。
3.4疏水木材:疏水木材在潮湿空气中膨胀率只有普通木材的一半,吸水率只有普通木材的1/5,疏水材料的原理是将木材中亲水性的活性羟基转化成疏水性的乙酰基。
4、保温隔热材料
保温材料根据其在围护结构的使用部位不同,可分为内、外保温隔热材料;根据其状态的不同分为板块状、浆体状保温隔热材料。保温隔热材料的主要性能指标有:导热系数、表观密度、压缩强度、尺寸变化率、吸水率、水蒸气渗透系数、粘结强度、氧指数。板块状保温隔热是材料,可以用于内、外保温工程;以其形状的特点,具有使用简便、能保证保温隔热层的厚度要求,性能比较稳定。优良的板块状保温隔热材料有:发泡型聚苯乙烯板,挤塑型聚苯乙烯板,岩棉板,玻璃棉板等不同材料。浆体状保温隔热材料目前主要用于外墙内保温,也用于隔墙和分户墙的保温隔热。浆体状材料有两种类型,以胶凝材料为主的固化型和以水分蒸发为主的干燥型。其主要成分是由聚苯粒、矿物纤维、硅酸盐为主的多种材料,经一定的生产工艺复合而成的轻质保材料。
5、防水材料
现代绿色建筑防水材料不仅具有基本的防水功能还具有其它如保温、去污等功能,并在生产是使用的过程中对环境的影响较小。
5.1聚合物水泥防水涂料。聚合物水泥防水涂料以水泥和丙烯酸等(乳液或其它类)水性聚合物为主原料,加入其它外加剂制得的双组份水性建筑防水涂料。两组份在现场搅拌成均匀、细腻浆料,涂刷或喷涂于基体表面,固化后形成柔韧、高强的防水涂膜。这种涂料既有水泥类胶凝材料高强度,易与潮湿基面粘结的性能,又兼有聚合物涂膜弹性大,防水性好的优点,尤其是以水作为载体,克服了沥青、焦油、有机溶剂型防水材料易造成环境污染的弊端,是一种无毒无害、可湿作业、施工简便的新型绿色环保防水材料。它不仅适用于各种防水工程,还可用于修补、界面处理、混凝土防护、装饰、结构密封等工程。
5.2渗透结晶型防水材料。渗透结晶型防水材料是指材料中含有的活性化学物质向混凝土内部渗透,在混凝土中形成不溶于水的结晶体,堵塞毛细孔道,从而使混凝土致密的防水材料。其防水性能及其优良。
5.3塑料防渗补漏剂。塑料防渗补漏剂是一种能够迅速防止房屋渗漏的新型建筑化工涂料。其以废旧塑料纺织袋、塑料薄膜、泡沫塑料等废塑料为原料,再配以合理的增塑剂、固化剂,采用低压冷溶反应生产而成,具有塑化快,干燥迅速以及良好的平滑性、密封性、粘接性、防水性、弹塑性和耐热、耐寒、耐腐蚀、抗老化等特点。其生产过程不仅设备投资少、节约能源,而且彻底消除了废旧塑料对环境的污染。
5.4聚乙烯双面复合防水卷材。聚乙烯双面复合防水卷材采用高压法生产低密度线性聚乙烯树脂为主要原料,两面复合化学纤维无纺布,并经特殊的工艺加工而成。具有较好的综合技术性能,如抗拉强度高、抗透气能力大、低温柔性好,适应温度范围宽,-45℃~110℃无变化,抗自然老化能力强,有较好的气密性,耐酸和碱腐蚀,使用寿命长等特出优点,是新建房屋或旧房维修较好的新材料。
6、小结
总之,绿色建材是当前全球化的可持续发展战略在建筑领域的具体体现之一。由于地域、观念和技术等方面的差异,目前,世界各国对绿色建材的认识水平和应用程度不同,发展侧重点也不同。现代绿色建筑材料的发展现状与发展速度都呈现良好的态势,表明其将有非常好的发展前景,将有越来越多的新型、高质量的绿色建筑材料被开发和使用。
参考文献
[1]徐汇海.《绿色建筑评价标准》与绿色建筑设计、建造、评估体系、建材绿色化及相关标准规范实务全书[M].中国建筑工业出版社,2006.
关键词:智能纤维;智能纺织品;应用;发展前景
中图分类号:TB381;TS106
文献标志码:A
Research and Development of Intelligent Fibers and Intelligent Textiles
Abstract: In recent years, the research on intelligent fibers has achieved many results at home and abroad, and it is widely used in textiles and clothing industry. Therefore, this paper summarizes the main properties and research status of 5 kinds of intelligent fibers, include phase change fiber, shape-memory fiber, intelligent gel fiber, light-guide fiber and electronic fiber,and introduces their application in textiles. Moreover, it forecasts the development prospects of intelligent fibers and textiles, and points out development direction in 3 aspects of performance optimization, green and safety, industrialization.
Key words: intelligent fibers; intelligent textiles; application; development prospects
智能纤维是指能够感知外界环境(机械、热、化学、光、湿度、电磁等)或内部状态所发生的变化,并能做出响应的纤维。而智能纺织品是指模拟生命系统,同时具有感知和反应双重功能,并保留纺织品固有风格和技术特征的一类新型纺织品。智能纤维及智能纺织品具有或部分具有如下智能功能和生命特征:传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力。近些年来,随着纳米技术、微胶囊技术、电子信息技术等在内的一些前沿技术的发展及运用,智能纤维的开发得到了迅速发展,并且催生了一系列新兴智能纺织品的出现,从而满足了人们的某些特定需求。
目前,关于智能纤维及智能纺织品的研究是纺织服装领域的研究热点。沈新元等从pH响应性凝胶纤维、光敏纤维和温敏纤维等3个方面对智能纤维进行了综述;刘娜介绍了敏感型智能纤维和智能材料传感器两种主要智能材料在服装上的应用;姚连珍等阐述了形状记忆纤维、变色纤维、蓄热调温纤维、智能凝胶纤维和电子智能纤维五大类典型智能纤维的制备、功能以及应用状况,对本文具有一定的参考价值。但近些年来一些学者认为现有变色纤维的颜色变化是盲目进行的,不能根据环境的变化进行智能调节,因此将其视为功能材料,有一定的合理性。
R.E.Neunham将智能材料分为消极、积极和高极等3类,得到了众多学者的认可。但消极智能材料与功能材料类似,并没有达到真正的智能,因此本文所述的智能纤维及其纺织品主要是后两类,着重从相变纤维、形状记忆纤维、智能凝胶纤维、光导纤维和电子智能纤维等5种纤维对智能纤维进行介绍,同时阐述了智能纺织品的研究状况,并且对智能纤维及智能纺织品的发展趋势进行了展望。
1智能纤维
1.1相变纤维
相变纤维是一种结合相变材料技术与纤维制造技术开发的,能够自动感知环境温度的变化而智能调节温度的高科技纤维产品。其中包含的相变物质通过发生固-液或固-固可逆转化可使纤维具有双向温度调节和适应性:当环境温度高于某一阈值时,材料相变吸热而具有制冷效果;当环境温度低于某一阈值时,材料相变放热而具有保温效果,以此来控制纤维周围的温度。目前市场上比较具有代表性的相变纤维产品有Outlast、Comfortemp、Thermasorb和CoolVest等,它们可以在温度振荡环境中反复循环使用,并且热循环次数普遍都达到1000次以上。
1.2形状记忆纤维
形状记忆纤维是指在一定条件下(应力、温度等)发生塑性形变后,在特定条件刺激下能恢复初始形状的一类纤维,其原始形状可设计成直线、波浪、螺旋或其它形状。主要有形状记忆合金纤维、形状记忆聚合物纤维和经整理剂加工的形状记忆功能纤维三大类。目前较为常见的形状记忆合金有TiNi系合金、Cu基合金和Fe基合金。形状记忆合金纤维具有手感硬、回复力大的特点,可被用作纱芯与其它各种纤维纺出具有形状记忆效果的花式纱,并织成动感织物。
形状记忆聚合物有聚氨酯、聚内酯、含氟高聚物和聚降冰片烯等多种品种,其中形状记忆聚氨酯由于具有易激发、形变量大、质量轻、成本低等优良特性而被广泛开发。形状记忆聚合物纤维具有众多优点,如手感较形状记忆合金纤维柔软、易成形且具有较好的形状稳定性、机械性质可调节范围较大、应变可达300%甚至更大等,因此其在纺织品上具有较为广阔的应用前景。
1.3智能凝胶纤维
智能凝胶纤维是指能随外界刺激(温度、pH值、光、压力、电等)发生体积或形态改变的凝胶纤维。根据刺激条件的不同,智能凝胶纤维主要可以分为pH响应性凝胶纤维、温敏纤维、光敏纤维和电敏纤维等,其中以pH响应性凝胶纤维最为常见。智能凝胶纤维具有自适应性、生物相容性的特点,近年来常被用于智能纺织品的开发设计中。
1.4光导纤维
光导纤维是一种可将光能封闭在纤维中并使其以波导方式进行传输的光学复合纤维,亦称为智能光纤,由纤芯和包层两部分组成。它具有优异的传输性能,可随时提供描述系统状态的准确信息。光导纤维直径细、柔韧性好、易加工,同时兼具信息感知和传输的双重功能,被人们公认为首选的传感材料,近些年来被广泛用于制作各类传感器,在智能服装、安全性服装等新型服装中屡有应用,以实现对外界环境的温度、压力、位移等状况以及人体的体温、心跳、血压、呼吸等生理指标的监控。
1.5电子智能纤维
电子智能纤维是基于电子技术,融合传感、通讯和人工智能等高科技手段而开发出的一类新型纤维。随着人们需求的日益增长,对电子智能纤维也提出了更高的要求,目前市场上的电子智能纤维主要有抗静电纤维、导电纤维等,其中以导电纤维最具代表性。导电纤维是指在标准状态(20℃、相对湿度65%)下,比电阻低于107Ω・cm的纤维,其具有优良的导电性能,并能通过电子传导和电晕放电来消除静电,主要被用于消除静电、吸收电磁波以及探测和传输电信号。
2智能纺织品
目前在智能纺织品的开发过程中,坚持的理念是针对某些特定功能要求,结合相应的一种或几种智能纤维以及其它材料,以织造或整理的形式加工成或引入到纺织品中,从而开发出满足用户相应需求的纺织品,而不是单纯的将某一类或几类智能纤维织成纺织品。因此本文将智能纺织品与智能纤维分开来介绍。
2.1智能温控纺织品
智能温控纺织品是一类可以智能控制织物温度以提高其舒适性的纺织品。按照对外界温度的刺激反应方式,可将其分为保温纺织品、降温纺织品及调温纺织品三大类。其中调温纺织品由于具有双向温度调节和适应性而被作为智能纺织品,用于滑雪服、消防服、内衣、帽子、手套、袜子、毛毯、床垫、枕头等产品的开发。目前调温纺织品的制造工艺主要包括涂层整理、复合纺丝和微胶囊纺丝,并且发展较为成熟。
近些年来,调温纺织品的研究在国内外取得了较为突出的成就。美国是最早研究调温纺织品的国家,起初主要针对登月计划,并于1988年成功开发出Outlast相变材料,1994年后调温纺织品逐渐商用,并且性能不断提高。目前较为先进的为美国Polytech公司开发的Ureatech“空调”织物,它是一种聚氨酯涂层调温织物。我国在调温纺织品方面的研究相对较晚。2003年,保定雄亚纺织集团与美国安伯士国际集团一起利用“太空技术”成功研发出了相变调温洛科绒线,并在国内首次生产出“冬暖夏凉”的服装。尽管当前众多此类产品已实现产业化,但加工难度大、服用性不佳以及耐久性差等问题仍较为突出。
2.2形状记忆纺织品
形状记忆纺织品通常是指将具有形状记忆功能的材料以织造或整理的形式加工成或引入到纺织品中,使其具有形状记忆、高恢复形变、良好的抗震和适应性等优异性能的一类纺织品。其加工方法主要有两种:一是用形状记忆纤维织造;二是对纺织品进行形状记忆整理。其中用形状记忆纤维织造时,可纯纺,也可与任何一种天然纤维或其它化学纤维交织或混纺织成形状记忆织物。而形状记忆整理方法有树脂整理、形状记忆高分子整理、胶原整理以及接枝与包埋等。目前常用的整理方法是通过在织物上层压聚氨酯膜或涂布聚氨酯涂层。
形状记忆纺织品可以被开发成众多品类和功能的服饰,如阻热隔热服、防水透湿服、懒人衬衫、抗浸保温服等。尤其被用于以下场合:(1)用于领口、袖口以及下摆等有较高保型要求的部位;(2)用于衣服肘部、大衣后摆、裤子膝部等部位,以满足回复要求;(3)用于针织物等保形性差的材料中,以改善织物性能。
2.3防水透湿纺织品
防水透湿纺织品是指水在一定压力下不能渗入织物,而人体散发的汗气却能通过织物扩散或传导到外界,不在体表和织物间积聚冷凝,使人主观感觉不到发闷的一类功能性纺织品。其主要具有防水性和透湿性两大功能。防水透湿纺织品的透湿机理主要有两点:一是微孔质扩散机理;二是亲水集团“吸附-扩散-解吸”传递水蒸汽分子机理。
目前防水透湿纺织品的加工方法归纳起来主要有3种:超高密结构法、微孔技术法、致密亲水膜技术法。因此防水透湿纺织品可分为防水透湿的高密纺织品、微孔膜防水透湿纺织品、无孔膜防水透湿纺织品和智能型防水透湿纺织品等4类。但真正可以称为智能纺织品的是智能型防水透湿纺织品。代表性产品是日本三菱重工业公司生产的形状记忆聚氨酯及其防水透湿织物Diaplex产品,其防水性能可达20000~40000mm,抗水压达到196.133~392.266kPa,透湿气量达到8000~12000g/(m・24h),并且其透湿性能可随温度变化进行相应调节,实现智能化,因此能适合不同条件下穿着,从而调节人体服装内的微气候。目前其主要用于登山服、滑雪服、运动服、救生服等服装中。
2.4智能抗菌纺织品
纺织品经抗菌处理后可以发挥两方面的功能:一是保护使用者;二是防止纤维受损。抗菌纺织品主要由两种方法获得:用抗菌纤维制成各类织物;用抗菌剂对织物进行后处理。目前市场上的抗菌纺织品以后者居多。而抗菌剂的抗菌机理可归纳为:(1)使细菌细胞内的各种代谢酶失活;(2)与细胞内的蛋白酶发生化学反应;(3)抑制孢子生成,阻断细菌DNA的合成;(4)加快磷酸氧化还原体系,打乱细胞正常的生长体系;(5)破坏细胞内的能量释放体系;(6)阻碍电子转移系统及氨基酸转酯的生成。
智能抗菌纺织品是一种对细菌具有选择性控制功能的纺织品,不管是在轻微活动还是剧烈活动条件下,都能使皮肤表面的某些微生物的生长和繁殖维持在正常水平,目前被广泛用于毛巾、内衣、床单以及儿童的布玩具等用品中。智能抗菌纺织品的加工方法有共混纺丝法、复合纺丝法、接枝改性法、离子交换法、湿纺法以及后整理法等,主要是基于智能凝胶纤维开发的,如将湿纺中的凝胶态纤维浸入抗菌剂溶液中,使溶液封入织物内部,从而具有抗菌作用。但智能抗菌纺织品的耐久性能一般不好,经过洗涤后织物的抗菌性能会下降甚至消失,目前市场上此类产品的洗涤次数通常在30次左右。
2.5电子智能纺织品
电子智能纺织品是基于电子技术,将传感、通讯、人工智能等高科技手段应用于纺织技术上而开发出的新型纺织品。电子元件的加入,为纺织品提供了新的解决途径,同时也带来了新的安全隐患和加工难题,因此与其它纺织品不同,针对电子智能纺织品的研究已形成一套独立的理论和实践体系。在电子智能纺织品的研发过程中,需要融合多学科知识,并注重科技与时尚的交融。
关于电子智能纺织品的研究较其它纺织品而言相对较晚,但近些年已成为纺织服装领域的研究热点,并被当作未来的研究方向之一。目前在电子智能纺织品的开发中,传感装置是常用的元素,其运用使纺织品具有感知外界环境和人体内部状态的功能,同时光导纤维以及导电纤维等材料的运用,使纺织品更趋模拟生命系统。江南大学服装安全设计中心近些年运用传感装置开发出了一系列安全性服装,如交通安全类、医疗安全类等,在安全性童装的研究中尤为突出。同时,包括美国、芬兰、日本、德国、意大利等在内的一些国家在该领域的研究也进行得如火如荼,并且成绩显著。目前来看,电子元件与纺织品的融合仍是此类纺织品开发中的重点和难点。
3发展前景
智能纤维及智能纺织品的研究与开发促进了纺织品的更新换代,未来多学科交叉运用在纺织服装领域将越来越普遍,从而提高其核心竞争力,主要呈现出以下趋势。
3.1性能优化
智能纤维及纺织品的突出特征就是智能化,但由于目前技术水平的局限,许多此类产品功能不成熟、单一化现象较为明显。未来多学科知识的发展及交叉运用,将促使其朝着差别化、复合化、系统化的方向发展。即性能不断优化,不仅有针对特定需求的功能突出的产品,也有满足人们多种需求的产品,同时智能材料与纺织品的融合手段也越来越丰富,加强了产品的系统性。其中侧重于光学性能、热学性能、电学性能以及电子信息类智能纤维及智能纺织品将具有广阔的应用前景,而电子信息类智能纤维及智能纺织品中的电子元件将更加微型化、柔软化,以适应此类产品的开发需求。
3.2绿色安全
一个新产品的面世必须经过相应的评价,从而确保其安全性与可靠性。目前在智能纤维及智能纺织品的开发中,主要以技术为中心,注重对功能的实现,而轻评价。因此现在的智能纤维与智能纺织品的安全性与可靠性得不到有效保障,这在电子类产品中尤为明显。随着绿色安全理念的不断深入,未来智能纤维及智能纺织品的开发将以用户为中心,强调对产品的评价,从而确保其绿色安全,而技术仍是其中重要的一环。
3.3产业化
产业化能推动一个产品的开发进入良性循环,因此产业化是智能纤维及智能纺织品向前发展的保证。一个产品要达到产业化的要求必须满足众多条件,如成本、美观性、实用性等。尽管目前有不少此类产品已实现商用,但更多的还只停留在试验阶段,特别是电子智能类纤维及其纺织品,存在许多难点尚未攻破。未来智能纤维及智能纺织品的开发会更加专业化与商业化:一方面,强调技术的多功能集成,尤其在军工、航空航天领域;另一方面,以大众消费者为中心,针对目标人群的需求对产品进行相应设计,以符合市场的需求。
4结语
智能纤维及智能纺织品的开发与应用是当今纺织服装领域的研究热点,也是未来的发展趋势。此类产品的研发将惠及军工、医护、休闲娱乐、装饰等多重行业的发展,关系到国计民生。我国在智能纤维及智能纺织品产业上起步较晚,与一些发达国家有相当大的差距,但随着我国相关部门重视程度的提升,在一些品类中已开发出不少优秀的产品,未来我国对此的关注程度将不断加深,同时强调人本思想,融合多学科知识的交叉运用,以形成核心竞争力。
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作者简介:张希莹,女,1990年生,硕士在读,主要从事服装安全设计与品牌研究。
作者单位:江南大学生态纺织教育部重点实验室。