竹纤维研究现状和发展趋势概述

竹纤维研究现状和发展趋势俞佳燕（浙江临安 311300）摘要：本文主要介绍了竹纤维的基本结构和组成，竹纤维的特性和制取竹纤维的工艺流程，同时在国内对于竹纤维的研究现状和在产业上的应用情况以及讨论了今后的发展趋势。

关键词：竹纤维、竹原纤维、竹炭纤维、竹纤维性能、发展趋势竹纤维是一种真正意义上的天然环保型绿色纤维，是从自然生长的竹子中提取出的一种纤维素纤维，是继棉、麻、毛、丝之后的第五大天然纤维。

竹纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，同时又具有来源丰富、绿色环保、负离子保健、天然抗菌、抑菌、除螨、防臭、吸湿放湿性和透气性好和抗紫外线等其他纤维无法比拟的天然特性[1-2]。

竹纤维纺织品因其完全复制了竹纤维的固有特性，而倍受消费者青睐，产品需求量逐年上升[3]。

我国具有非常可观的竹类资源储量，但我国竹类资源的产业化程度较低，如果对竹类资源进行开发，既有利于森林资源的综合保护，也为我国竹资源的合理利用寻找了一条理想途径。

竹纤维的开发突破了传统的竹材应用领域，丰富了竹文化的内涵，符合开发绿色纺织品的潮流，提高了纺织品的附加值，增加了产品在国际市场上的竞争力[4-5]。

1.竹纤维的结构和组成1.1竹纤维的纵横向形态天然竹纤维表面有竹节，粗细分布很不均匀，纤维表面有无数微细凹槽，横截面呈椭圆形、腰圆形等，内有环状中腔，横截面上布满了大大小小的空隙，且边缘有裂纹。

再生竹纤维具有锯齿或梅花瓣状的横截面形态结构，其纵向表面有深浅不等的沟槽，基本形态与粘胶纤维相似。

1.2竹纤维的其他物理性能天然竹纤维的长度可根据需要而定，纤维直径约28μm，细度约为6dtex（分特，细度单位，即1×104m 长某种纤维的质量克数），适全纯仿中、粗支纱；纤维的强度较高，弹性偏小；纤维弯曲度小，抱合力稍差。

再生竹纤维，其生产工艺与粘胶相似，纤维的粗细均匀度好，以市售的一种规模的再生竹纤维“天竹”纤维为例，其线密度为1.67dtex，长度可根据需要而定（常用规格为38mm，51mm），干断裂强度大于2.0 cN/dtex （纤维的抗拉单位），湿断裂强度大于1.10 cN/dtex，干断裂伸长大于17%。

1.3竹纤维的化学组成成分竹纤维的化学成分主要是纤维素、戊聚糖和木质素，另含有少量灰分等，纤维素含量约占总质量的50%、戊聚糖占20%-25%、木质素约占20%-30%。

因品种、产地不同，竹纤维化学成分的含量有所差异[6]。

2.竹纤维研究现状2.1在竹原纤维的研究上田慧敏等对竹原纤维的形态结构和聚集态结构进行了测试，并与苎麻纤维、亚麻纤维和棉纤维作对比，结果表明，竹原纤维呈圆柱形，有沟槽、裂缝和明显的横向接缝；竹原纤维的次生层呈现3层同心层结构，次生外层微纤的取向角很小，与纤维轴近乎平行排列；竹原纤维的结晶度和侧向有序指数与苎麻纤维相近，高于棉纤维，竹原纤维具有更强的分子间氢键，结晶度高于亚麻纤维[7]。

2.2在再生纤维素竹纤维的研究上目前我国再生纤维素竹纤维已自行研发成功并实现产业化。

李瑞洲等对竹浆纤维的强伸性、膨润性进行了测试和分析，结果表明竹浆纤维吸湿性较好，织物凉爽舒适，但吸湿后竹浆纤维横向膨胀使纱线变粗，纱线在织物中的弯曲程度增加，当织物干燥后纱线直径相应变小，纱线表面切向滑动阻力限制了纱线的自由移动，纱线不能恢复到原来状态，使织物稳定性变差。

因此采用竹浆纤维混纺纱线或复合纱线织造各种织物，面料将具有强力高、耐磨性好、吸湿性、悬垂性、手感柔软、穿着舒适、染色性能好、光泽亮丽、抗菌、防臭等优点[8]。

杨旭红等采用松弛干热法对竹浆纤维进行处理，与普通粘胶纤维进行对比，研究了热处理对竹浆纤维结晶结构、白度及力学性能的影响，结果表明，竹浆纤维经180℃处理后，结晶度有明显下降趋势，热处理对竹浆纤维的晶型结构比普通粘胶纤维大，且白度下降明显，断裂强度、断裂伸长率的下降也大于普通粘胶纤维，说明竹浆纤维耐热性不如普通粘胶纤维[9]。

2.3在竹炭纤维的研究上燕山大学运用高能纳米球磨机将竹炭微粉化，再将纳米级的竹炭微粉经过高科技工艺加工，然后采用传统的化纤制备工艺流程，即可纺丝成型，制备竹炭纤维[10]；制成了竹炭改性涤纶短纤维，对竹炭改性涤纶纤维的远红外发射率及负离子发生量进行了测试。

结果表明，竹炭改性涤纶短纤维的竹炭粉体具有多孔结构，且在纤维中能均匀分散，负离子发射量达5200个/cm3，高于普通涤纶，负离子释放稳定，远红外发射率高达0.88[11]。

华富兰等人研究了竹炭改性涤纶对负离子浓度的影响，结果表明竹炭改性聚酯纤维能释放负离子，对空气有改善作用[12]。

杨荔等利用竹炭的导电性、多孔型将石墨化竹炭、酚醛树脂、炭黑以模压成型法成功制备了导电透气多孔石墨化竹炭/酚醛树脂复合材料，该材料具有导电、加工成型容易成本低等优点[13]。

梁浩祥等研究了竹炭涤纶纤维交织物中竹炭涤纶纤维的含量与织物防紫外线性能的关系，指出竹炭涤纶纤维具有良好的防紫外线辐射性能，达到了国家标准所要求的UVA透过率[14]。

3.竹纤维制备工艺竹纤维作为新型纤维，其制取方法有2 种：一种是利用机械、物理法对竹子蒸煮，辅助化学或生物脱胶的方法去除竹壁中的木质素和戊聚糖等杂质，获取天然竹纤维或竹原纤维；另一种是以竹子作为纤维素原料，制成纺丝溶液再纺丝而成的纤维，称为再生纤维或竹浆纤维。

3.1天然竹纤维天然竹纤维（竹原纤维）常采用毛竹或族生竹为原料，将天然竹竿锯成生产上所需要的长度，然后采用机械、物理的方法，通过浸煮、软化等多道工序，除去部分或大量非键合型非纤维素物质，再用生物、化学或两者结合的方法辅助脱胶，去除竹子中的木质素、戊聚糖、果胶等杂质，从竹竿中直接提取原生的纤维，其中生物脱胶的环保效果好，分离出的竹纤维属于无污染的环保纤维。

天然竹纤维的制取工艺流程：竹材→制竹片→蒸竹片→压碎分解→化学—生物酶脱胶→梳理纤维→纺织用纤维。

3.2再生竹纤维再生竹纤维（竹浆纤维）可根据要求做成短纤维、长丝、纯纺纱或与其他天然纤维、化学纤维混纺制成混纺纱线，品种较多，相关产品及工艺都较多且成熟再生竹纤维对竹子原料适应性强，采用化学方法制成。

即以竹材为原料，经人工催化、多次漂白，精制成可满足生产要求的竹浆粕，然后由氢氧化钠溶解，经纺丝、凝固等工艺制成，同时确保天然抗菌成分“竹醌”不受破坏。

浆粕加工的工艺流程：风干竹片→水浴水解→硫酸盐法蒸煮→疏解→筛选→氯化→二步法碱法蒸煮→打浆→洗浆→第一次漂白→第二次漂白→酸处理→除沙→抄浆→烘干→竹纤维浆粕。

纺丝加工的工艺流程：竹纤维浆粕→切粕→制胶→头道过滤→二道过滤→脱泡→计量→纺丝→塑化→切断→水洗→脱硫→水洗→上油→干燥→成品。

4.竹纤维的特性4.1吸湿放湿性竹原纤维的多孔隙网状结构以及表面有无数微细凹槽，具有很好的吸湿性和透气性，给人一种排汗凉爽的感觉。

天然竹纤维的回潮率为7.03%，再生竹纤维的回潮率为12.11%。

这两种纤维都是纤维素纤维，具有较多的亲水性基团，但天然竹纤维的结晶度为72%，再生竹纤维的结晶度只有30%。

因此，再生竹纤维的吸湿效果好于天然竹纤维。

这两种纤维均适合做内衣、运动服、夏季服饰面料。

4.2抗菌性竹纤维具有天然抗菌性、抑菌性，不会对人体皮肤造成过敏性反应。

其杀菌性能比一般的绵纤维好得多。

4.3抗紫外线功能竹纤维中含有优良的紫外线吸收剂，抗紫外线功能与生俱来。

经检测证明，竹纤维织物对波长200~400 nm 紫外线的透过率几乎为零。

而这一波长的紫外线对人体的伤害最大，这是其他纺织品种所不可比拟的。

棉的紫外线穿透率为25%、竹纤维的紫外线穿透率为0.06%，竹纤维具有能产生负离子特性、可阻挡紫外线辐射、不会对皮肤产生任何刺激的作用。

4.4染色性好竹纤维结晶度较低，非晶区大，有利于纤维的染色；纤维湿态下的膨胀率高，染料扩散系数和上染速度都较高；同为纤维素纤维，所以棉染料都适用于竹纤维染色。

4.5可生物降解性在常湿条件下，竹纤维及其纺织品是很稳定的，但在一定环境和条件下，竹纤维可分解成对环境无污染的二氧化碳和水。

降解方法：埋入土地中降解或在活性污泥中降解。

5.竹纤维在产业上的应用竹纤维的多项性能优势，为竹纤维的市场开发奠定了一个光明的前景，也使得竹纤维纺织产品的附加值高。

竹纤维被重点用于生产具有特效功能的产品上，如内衣、贴身T恤衫、衬衣、袜子、浴巾、浴衣、毛巾、床上用品、脚垫、凉席、地毯以及纱布、口罩等医用产品。

竹纤维产品市场广阔，产业前景远大。

5.1竹纤维医用产品的研发竹纤维具有天然的抗菌功效。

日本纺织检查协会的检验证实，由竹纤维制成的纺织品24h抗菌率可达到71％，大大高于其他种类的纤维。

竹纤维的天然抗菌性使其面料在服用时不会对皮肤造成任何过敏性反应，而也有研究表明，竹纤维织物经过反复洗涤、日晒也不会失去其独特的抗菌作用。

这也是其抗菌性与在后整理过程中加入抗菌剂的纤维织物的根本区别[15]。

所以竹纤维非常适用于医用产品的研发，并且顺应了人们崇尚绿色环保、卫生保健的心态。

5.2竹纤维复合材料的研发(1) 用于汽车内饰件的竹纤维／聚丙烯纤维复合材料研制以竹纤维／聚丙烯纤维复合材料作为汽车内饰件用复合片材。

该类复合片材，主要是以竹纤维的高强度来增强聚丙烯材料，通过复合显著增强其比模量和比强度，非常适合制作高强的汽车内饰件，并且具有加工方便的特点，在国外已作了大量的研究和发展。

但是该类研究在我国起步较晚，因此，开展高性能的竹纤维复合材料及其制品的应用开发研究，对充分利用我国丰富的竹资源优势，利用已有的复合材料技术优势改造传统的农林业和工业，进一步加强环境保护，坚持可持续发展的科学道路具有重大意义[16]。

该类复合材料以其优越的性能以及其可再生性而日益用受到重视。

从未来发展趋势看，复合材料在汽车工业以及其它高科技产业的应用将越来越广泛。

(2) 竹塑复合材料的研制开发纤维增强复合材料是一种新型结构材料，它利用具有良好力学性能的竹纤维与塑料进行复合，使复合产品具有比强度高，比刚度大，可设计性等一系列的优点，并具有强度高，材质轻，抗腐蚀好，抗高温好，抗老化性优的特点，具有极大的使用价值。

另一方面，能利用我国竹资源十分丰富，且价格非常低廉的情况，使该类材料又具有良好的经济价值。

再次，竹纤维是一种具有绿色环保性天然材料，无污染，又具有极高的环境保护和社会价值。

在建筑和民用公共建设等方面具有极大的发展潜力及应用前景。

6.竹纤维发展现状竹纤维产品以其高科技含量，及其柔滑软暖、凉爽舒适、抑菌抗菌、绿色环保、天然保健的独特品质牢握市场脉搏，独树一帜。

竹纤维织物的天然抗菌、抑菌、抗紫外线作用在经多次反复洗涤、日晒后，仍能保证其原有的特点，这是因为竹纤维在生产过程中，通过采用高科技生产技术，使得形成这些特征的成分不被破坏。