麻纤维在非织造领域的应用和发展趋势

罗佳妮，王 冰，邹汉涛，张如全，左丹英

(武汉纺织大学 新型纺织材料绿色加工及其功能化教育部重点实验室，湖北 武汉 430200)

1 引言

麻纤维在中国的资源和品种比较丰富，已经开发使用的麻纤维主要有苎麻、亚麻、大麻、黄麻、洋麻和罗布麻，此外还有剑麻(西沙尔麻)、菠萝麻(凤梨麻)、椰壳麻、蕉麻以及苘麻和荨麻[1]。麻纤维制品性能优良：苎麻制品抑菌效果好、吸湿散热快，还具备防腐能力；亚麻制品是卫生产品，表现出良好的热湿舒适性，其抗菌效果显著；大麻制品对人体皮肤好，还兼具抗菌防霉、防紫外线的优点；黄麻制品手感粗硬但强度高，且吸湿性和耐磨性均较好；罗布麻制品具有药理作用如帮助人体降压，还能发射远红外。

非织造产品工艺流程短、生产成本低、性能优良、生产效率高、产量大、对纤维要求低且品种规格易选择，亦能通过处理制成各种合成材料，行业发展迅猛。将麻纤维作为原料生产的高性能非织造产品具有较高的技术含量和经济效益。如落麻纤维，早期在麻纤维纺织过程难以利用，经非造工艺获得了更高的附加值，其应用领域得到拓展。

当今全球能源危机日趋严重，人们环保意识不断增强，麻纤维非织造产品以其质量高、可持续性和经济性愈发受到人们的青睐。本文按最终用途将麻纤维非织造产品分为农业材料、建筑结构材料、过滤材料、土工材料、医疗卫生材料、汽车内饰材料、其它产业用材料等，分别从以上几方面综述了麻纤维在非织造产品领域的应用与发展，并对其发展提出建议和展望。

2 麻纤维在非织造领域的应用

2.1 农业材料

2.1.1农用地膜

农用地膜可以保护农作物幼苗并起到促进发育的作用，在农业生产中大量使用，由于难降解，会给环境造成较大的污染[2-3]。采取天然纤维如麻纤维开发的可生物降解地膜可以在很大程度上改善此类污染。

刘陶等人[4]将亚麻和蚕丝纤维的下脚料通过手工铺网经粘合剂浸渍后加热固化的方式制成了农用地膜。经测试发现其应用性能优良，说明制造的麻/丝混合纤维非织造布作为农用地膜是可行的，且回收利用了麻、丝的下脚料，节约了资源，提高了附加值；罗慧等人[5]将30%的黄麻纤维与70%的皮芯型低熔点纤维制成了复合非织造地膜，气流成网和模压工艺保证了地膜材料有较好的力学性能，同时地膜可完全降解，不会造成环境污染。

2.1.2人工草坪基质

建坪种草是为了避免水土流失，维持良好的生态环境。传统土培草坪培植费时、生产成本较高，且在草坪移植时会给培植地的土层带来严重损害。而培植人工草坪具有铺装便捷、清洁卫生、成本低等特点，是传统土培草坪不可比拟的[6]。

许家英等人[7]将不同配比的涤、麻、丝非织造布作为人工草坪的基质进行种植实验，克服了传统草坪培育高成本和移植时损害土层的缺点，能为草种生长补充所需要的养分，且制造的人工草坪成本可以低于1.9元/m2，不超过市售人工草坪的价格；陶金[8]按1∶1的比例将稻秸秆纤维与麻纤维利用针刺技术制成非织造布，产品的各个性能指标如断裂强力、吸湿性、透湿性等均优于纯稻秸秆非织造布，具有较高的经济和社会价值。

2.1.3无土栽培基质

无土栽培的核心是以人工基质取代土壤栽培作物，基质可添加营养剂来提供作物生长所需要的养分[9]。近年来，非织造布凭借其独特的优势在无土栽培领域发展迅速，其中可自然降解的非织造布，符合环保理念。

王思思等人[10]以针刺工艺将苎麻落麻纤维和聚乳酸纤维制成非织造布，经实验发现，种植在以非织造布作为无土栽培基质的小麦草，97.7%的种子成功发芽且生长健康、状况良好，说明制得的非织造布适宜作为无土栽培的基质；王洪等人[11]在红麻纤维中加入低熔点纤维，在气流成网的基础上再经热风粘合制成非织造布，结果证明其透气性能好、拉伸性能满足卷装要求，可作为一种种植基材用于无土栽培，种植效果较好；德国萨克森研究所采用缝编工艺制备草坪培育基质用亚麻纤维非织造布，用缝合线将草种均匀地缝制其中，可在河岸或斜坡上进行铺置，在保证草种发芽的同时还能有效避免水土流失[12]。

2.2 建筑结构材料

继木材、钢材、水泥之后，非织造布凭借其生产效率高、流程短、成本低、产量大等优势以及独特的产品结构等特点，成为公认的第四种新型建筑材料，可以用作排水、过滤、防渗、防漏、隔离、加固、保护材料等[13]。麻纤维复合材料作为建筑材料时维护工作量小，多用于商业和民用建筑[14]。

王瑞等人[15]将脱胶后的亚麻纤维进行梳理，通过针刺技术制得了具有一定膨松度、拉伸和弯曲性能较低的非织造布复合材料，适合作为一般承载或非承载的结构材料。而在亚麻中加入不饱和聚酯纤维经模压加工成非织造布可制作成型良好的复合材料板材及异型件，且不会出现褶皱与破洞[16]；J Claramunt等人[17]研究了波特兰水泥作为基体和亚麻非织造材料作为加固件的立面部件的机械性能和耐久性。测试结果表明，用经过湿干处理的亚麻非织造布开发的复合材料具有很高的性能，以及足够的耐久性；GN Ramaswamy等人[18]将洋麻纤维与聚丙烯以80∶20的比例，通过针刺或热粘合制成洋麻非织造基布，再与聚酯表面毡制成的层压材料性能良好。洋麻非织造布还可用作墙面覆盖物、封边材料和其他层压材料。

2.3 过滤材料

过滤材料是日常生产生活中不可或缺的一部分。一般在工业生产和环境保护中都会应用到气体或液体的过滤装置，而过滤装置中最重要的就是过滤介质。纺织材料作为过滤介质可过滤气体和液体，其应用以食品生产行业为主[19]。随着复合化和纤维的微细旦化的发展，非织造滤材的过滤性能大大提高，发挥着越来越重要的作用[20]。目前，开发有效去除废水中金属离子的可生物降解非织造滤材是研究的重点。

WE Marshal等人[21]用柠檬酸处理可生物降解亚麻/棉纤维非织造布，研究了其对废水中的铜离子的吸附效果。结果显示，经柠檬酸处理的亚麻及亚麻/棉混纺非织造布可快速去除废水中金属离子。与纯棉和亚麻/棉 50/50混纺非织造布相比，亚麻含量更多(含100%亚麻和75%亚麻)的非织造布吸附铜离子的效果更明显。

2.4 土工材料

非织造土工材料大约占有土工材料的70 %，其不仅在道路修建、桥梁修理、海岸防护、堤坝加固方面有广泛应有，还可用于房屋地基防护及农业排水系统等。出于对环境和资源的考虑，在水土、环境治理及防护等方面以可自然降解的天然纤维为原料的土工布逐渐代替了原来难以生物降解的高分子合成材料产品。

李素英[22]采用针刺非织造技术，以废棉纤维为基层、聚丙烯纤维为芯层、麻纤维表层，按棉∶麻∶PP=2∶3∶5的质量比，加工成叠层复合材料，可用作公路护坡生态毯，生态毯的内部结构使其具有优良的吸水保温性及高强低伸的力学性能，有助于植物扎根以及护坡，腐化后也会变成肥料供植物生长，环保效果好[23]。

美国曾用网状黄麻控制水土流失，随后印度、孟加拉、中国等生产的黄麻、红麻土工布除控制水土流失外还可防止土壤沙化，其它应用还包括保护河床、再造植被、改造沙漠以及提高农作物产量。东华大学非织造研究中心开发的机械性能良好的黄红麻针刺非织造布，经浙江萧山麻研究所的种植试验证明，采用黄红麻制备的非织造布有助于种子生长。除黄红麻外，亚麻非织造土工织物因其各向异性小、结构紧凑、具有开放结构等特点，应用潜力很大[24]。

2.5 医疗卫生材料

麻纤维是制造医用卫生非织造布的原料之一，其具有高吸收性、良好的抑菌性、易于消毒等优点。

王树源等人[25]采取水刺加固工艺将天然抗菌的汉麻纤维和具有高吸水性的粘胶纤维加工成非织造医用敷料，其具有微孔结构，生物相容性好，还有抗菌抑菌功效，抑菌率不低于90%，适于创面的护理。

2.6 汽车内饰材料

麻纤维汽车内饰材料具有优良的抑菌、抗菌和保健等效果，其吸放湿，快有利于调节车内微气候。质地粗硬的黄麻一般作为基材制造针刺地毯或车用针刺毡，亚麻与其它纤维混合制造的复合材料也可用于汽车零部件、装饰及包装材料等[26]。

陈超等人[27]将质量比为60∶40的黄麻毡与PP膜在180℃、10 MPa的条件下热压9 min制备了弯曲强度和拉伸强度较优的复合材料。其作为汽车内饰材料强力高、韧性好、质轻且不易变形、低碳环保；何宏等人[28]通过针刺和模压工艺，在聚丙烯纤维基体中加入黄麻纤维，制成PET/PP非织造复合材料。测试发现非织造布中黄麻纤维所占的比例越大，其弯曲性能和隔热性能越好，尺寸稳定性及吸水性也有所提高。

近年来，非织造布已经成为汽车工业中的常见纺织品之一，特殊结构的非织造材料可用作吸声材料，天然黄麻纤维[29]和椰壳纤维[30]均具有优异的吸声减噪效果。HR Gu等人[31]采用针刺非织造工艺，制备PP/低熔点PET纤维/红麻非织造布，研究了其用于汽车立柱饰件的吸声性能。发现较大的针刺深度和较高的低熔点PET纤维的比例，是影响低孔径非织造布吸声性能的重要因素；周勇等人[32]通过热粘合预定型以及热压成型技术将黄麻纤维和皮芯型聚酯纤维混合加工，制造的复合材料表现出优异的吸音降噪效果，适宜生产汽车内饰产品。

在汽车工业，我国汽车衬垫和内饰板多用黄麻和亚麻制造[33]，MFA Rasyid等人[34]研究了非织造亚麻纤维增强聚酯树脂(NWFA)生物复合材料，目的是为了解决报废车辆的材料降解或回收问题。

2.7 其它产业用材料

苎麻、汉麻、亚麻、红麻等纤维可用于纺织、建筑、汽车等行业，也可作为生产强度高、重量轻的复合材料的可再生原料[35]。

赵建明[36]通过对苎麻下脚料适当的预处理并与涤纶纤维混合，采取针刺工艺制成具有良好吸放湿性能、透气性能、防霉抗菌及一定的强力和弹性的苎麻非织造布，特别适用于鞋用衬垫材料，还可制成高级地毯底布、弹簧床垫及汽车内饰材料(包括轿车行李仓的衬垫和覆盖材料、簇绒地毯底布、针刺模压毯以及沙发软垫材料)等。

汉麻纤维可用于土工布、汽车吸音材料、壁板和屋面板等的制造[37]。辛丹维[38]以汉麻纤维为原料经热轧工艺制备的汉麻非织造布，不仅吸水性能好、机械强度高，拥有良好的干、湿态力学性能，还表现出抗菌的效果。

黄麻纤维耐磨，除了拥有良好的隔热性能，还具有较高的断裂强度，适用于制造针刺地毯的底布，其非织造针刺毡可作为软体家具的内衬或填料；亚麻和大麻纤维具有良好的吸油性能，改性后制成吸液垫材，可用于除污行业[39]；碱处理过的黄麻与ES纤维经针刺热轧加工，可制成机械性能优良的非织造复合板材[40]；用黄、红麻或亚麻的废麻加工制成的非织造麻毡，可用于制作床垫、沙发、保温垫毯等，也可用作汽车内壳填充材料及工业包装用料等[41]；亚麻无尘非织造布应用于餐饮行业，其产品包括无尘餐巾纸、餐具包覆材料等[42]。在军用领域，红麻非织造布和芳纶环氧复合材料可制成弹道衬垫[43]。

3 麻纤维在非织造领域的发展

虽然麻纤维非织造产品具有低成本、高生产效率、综合性能优异等特点，但为使其拥有更高的附加值，目前还需进行深入研究，可从以下几方面入手。

3.1 麻纤维非织造产品高性能化

高性能纺织材料对纺织品的发展具有重要意义。利用纳米技术处理麻纤维，开发拒水、拒油、柔软、透气的高性能非织造布，可用于医疗等特种行业；采用石墨烯等对麻纤维表面进行处理，可制备高强度的麻纤维制品；利用碳纳米管掺杂改性麻纤维，可制备电磁屏蔽非织造布，用于军事、医疗、生活等领域；采取原位聚合方法在麻纤维非织造布表面镀金属，可用于研发耐磨、耐水洗、电学性能稳定的工业用高性能导电纺织品。

3.2 麻纤维非织造产品多功能化

随着经济的发展和日益增长的市场需求，单一功能的产品难以满足各种需求，利用现有的功能整理技术，开发多功能的麻纤维非织造布显得尤为重要。麻纤维非织造布经抗静电整理、阻燃整理、抗菌整理、亲水整理、拒水拒油整理等，可开发多功能的产品。如采用特殊的工艺，研发抗菌、防病虫害的麻纤维非织造地膜材料，抗静电、易去污的医疗用品以及阻燃防水、防油防污的汽车内饰材料。此外，储热调温麻纤维制品、柔性热防护麻纤维非织造材料、阻燃隔热材料等都具有很高的研究价值。

3.3 麻纤维非织造产品智能化

智能化是纺织品发展的主要方向之一。将麻纤维与智能材料复合，并结合电子信息技术、光纤传感技术，开发出智能化麻纤维非织造产品，可用于医疗、军事及航天等领域。如利用光传感技术研发的麻纤维非织造材料，用于汽车座椅套可测出乘坐人的体温、体重，进而针对性自动调节车内温度；将相变蓄热技术与非织造技术结合起来，开发以麻纤维为原料的高科技智能调温材料，可满足目前节能、环保的要求。

3.4 麻纤维非织造产品生态化

利用超声波、纤维素酶脱胶技术对麻纤维进行脱胶处理，消除现有化学脱胶对环境污染大、对纤维有损伤的弊端；采用生物酶抛光技术对麻纤维非织造布处理，改善麻纤维非织造布的手感，开发亲肤舒适医疗卫生用品；利用麻纤维天然可降解的特点，与其它可降解的材料相复合，开发生态、绿色、环保的麻纤维复合产品。

3.5 麻纤维非织造产品复合化

在麻纤维非织造布生产过程中，可将麻纤维与其他材料复合，或采用多种生产工艺结合的方式，提高麻纤维非织造布的性能和附加值。如在非织造布成网阶段，利用麻纤维梳理成网/浆粕气流成网制备高吸湿性的擦拭材料、尿布及卫生巾芯材料；利用麻纤维下脚料湿法成网制备强力高、吸湿放湿快的麻纤维非织造材料，有望用于强度较高的包装材料；利用麻纤网水刺与湿法成网复合，制备产品强力高、柔软、不掉毛屑的服装内衬。也可采用后整理技术，对麻纤维非织造布进行覆膜、叠层等，制备麻纤维复合非织造材料。此外，麻纤维非织造布也可以作为增强材料，与高性能树脂进行复合，制备高强度复合材料。

3.6 麻纤维非织造产品多领域化

近年来，麻纤维非织造布多用于土工建筑、农林渔业等日常生活领域，未来麻纤维非织造技术应开发涵盖医疗卫生、环境保护、交通运输、国防军工及航空航天等高精尖领域的高科技产品，实现麻纤维非织造产品应用的多领域化。

当下，应抓紧纺织新技术跟进、后加工处理设备的研制及引进，提升麻纤维非织造布产品的质量与性能，实现高性能化、多功能化、智能化、生态化、复合化及多领域化开发，适应绿色环保、节能减排、智能创新的发展要求，开拓国际市场，带动国内市场，促进麻纤维非织造布在各个领域中的应用。

4 结论

麻纤维资源丰富，品种众多，廉价、舒适、环保，其非织造材料的研发符合当今绿色环保的发展理念。麻纤维非织造产品性能优异，广泛地应用于农业、建筑结构、过滤、土工、医疗卫生、汽车和其他产业用材料领域，具有可观的社会效益和发展潜力。提升技术、研发高附加值产品、扩展应用领域，实现麻纤维非织造产品的高性能化、多功能化、智能化、生态化、复合化及多领域化是今后的努力方向。

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