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生物试剂行业研究报告范文1
[关键词] 生物医药产业 创新 融资 产学研联盟
生物医药行业是永续增长的朝阳行业，年复合增长率达到15%以上，远超全球GDP增长水平。上海的生物医药产业在国内处于领先位置，以张江高科园区为核心的基地形成了产业群体、研究开发、孵化创新、教育培训、专业服务、风险投资为模块的良好创新创业氛围，以及人才培养―科学研究―技术开发―中试孵化―规模生产―营销物流的现代生物医药创新体系。但与国外先进国家相比在产业规模、科研水平和企业实力方面处于劣势地位。要推进上海生物医药走上创新之路，可以从以下四个方面进行探索。
一、选择适合的创新突破口
生物制药业面临的一个核心挑战是新思想极少。实际上，在中国生物医药行业中，真正得到国际学术界承认的创新产品屈指可数。因此生物医药产业要加速健康发展必须寻找适合的创新突破口。上海生物医药产业上游科研水平处于国内领先水平，在中药合成、基因工程技术领域积累了一定的优势，但其整体产业规模和产业化水平较低。在选择创新突破口上，可以考虑优先发展具有自主知识产权和广阔市场前景的生物药物，力争在基因工程、抗体药物等方面形成新突破；积极推进小分子药物、新型药物制剂及给药系统和药物生产新工艺；大力发展新型预防性疫苗、治疗性疫苗和新型病原体诊断试剂；力争在恶性肿瘤、心脑血管疾病等重大疾病的治疗方面取得重大进展，提高重大传染病预防能力，有效控制艾滋病、病毒性肝炎等重大传染病流行，大幅度提高我国生物医药的国际竞争力。
二、拓宽中小企业的融资渠道
生物制药企业是一个无论是在创业初期还是维持其成长的阶段都需要大量资本支持的产业，对资本的大量需求决定了生物制药企业在不同的发展阶段需要有不同形式的融资手段来满足其资金需求。虽然我国生物医药产业的产值迅速增长，但生物医药产业并未吸收到足够的发展资金。由于资金投入的严重不足，我国生物医药企业一般规模都比较小、利润低、产品竞争力差。特别是在研发方面的情况不尽如人意，总体新药研发水平不高。
目前，上海生物医药产业创新资金渠道相对单一，以企业自筹和国家项目基金支持为主，缺少风险投资基金和证券金融市场的支持，因此，要建立生物医药项目的技术评估平台，为风险资本进入、退出创造条件，鼓励民营资本、风险投资基金介入生物医药产业；采取优惠政策，完善鼓励技术创新信贷政策，促进有实力的生物医药企业上市融资。同时，将科技资源分配到上海生物医药产业的薄弱环节和重点技术领域，加大开发研究、产品生产的投资，加快生物医药技术的产业化。此外通过间接的产业优惠政策鼓励中小企业与外资、本土研究机构进行横向研发合作，强化中小研发企业集成创新的能力，使各种相关技术有机融合，形成有市场竞争力的产品；政府可以通过增加科技活动的研发投入，增加创新基金的启动资金规模、为中小企业信用担保、加强税收优惠等方面，加大对中小型研发企业技术创新的支持，努力培育本土的大中型企业。
三、加强产学研联盟建设
生物医药业技术产业化过程包括：研发、中试、生产和市场四个阶段。最终实现科技成果的转化是生物制药产业链的最后一个环节也是最重要的一个环节。目前在美国有两种模式实现成果转化：一种是通过专业力量帮企业申请专利，做知识产权的管理，或者是帮助企业做市场推广；另一种方法则是将科研成果转移到发展中国家，把试验费用和时间转嫁出去，出口无形产品，把中间环节外包出去。但这两种模式做得都不彻底。通过对上海生物医药企业的调研发现，应当通过建立一批以企业为主体的产学研联盟，来加快实现产业化。要实现企业成为科研、开发和引进技术的主体，企业应努力培育自主科技开发力量，在各级政府的帮助和扶持下，打破条块和体制上的界限，实现产学研协作、联合。充分发挥企业技术开发中心、行业技术开发基地和技术转移中心的作用，以企业开发中心为主体，组织产学研紧密围绕生物医药产业关键技术领域，集中进行技术开发，力争实现产业某些技术的跨越式发展。同时鼓励以重大项目为纽带，建立多种形式的产学研联盟。事实上，现在要完成成果转化已不只需打通产、学、研三个环节，还应包括政府、融资以及相关服务。要做好这个多要素的联盟，就需要搭建技术服务平台和投资孵化基地。
四、建立新型研发服务平台
由于生物医药产业化所需的巨额资金和现有企业一体化程度低，生物医药企业尤其需要技术、信息交流平台，实现资源共享，降低企业自主创新成本。这个共享的平台应该主要包括技术、市场信息交流的平台和产品技术评估。调研中发现目前上海生物医药产业建立的一种能为科学家、企业、资本服务的研发服务平台正在受到瞩目。这个平台把新药研发的流程拆分以后标准化，在新药研发首端（科研）到尾端（销售）环节都形成了利益共享、风险共担的机制，并且这个平台能够反复使用，因而能够降低研发企业的风险和成本，更重要的是其能充分利用中国高校和研究所的力量，效率很高。
参考文献:
[1]张江:高科技产业园区发展报告课题组.张江高科技园区产业研究报告,2008
[2]中国投资咨询网:2008年中国生物制药行业分析及投资咨询报告,2008
生物试剂行业研究报告范文2
生物工程专业综合实验是一门全面提高学生素质的复合型实验课程。实验教学改革以培养高质量学生为目标，结合地区经济发展，融合教师科研项目，联合社会企业人才，内涵式发展建设生物工程专业人才培养平台，探索了以学生能力和素质为核心的实验教学模式。
关键词
生物工程；综合实验；内涵发展；教学改革
以学生为主体，以学生为核心，以挖掘学生潜力为目标进行实验教学改革是非常有意义的尝试。生物工程是集生物化学、细胞工程、基因工程、分子生物学、微生物学、发酵工程、生物物质分离工程等众多生物技术的综合性学科，是一门实验性和应用性很强的学科。“生物工程专业综合实验”（简称“综合实验”）在本科生培养计划中占有非常重要的位置，是一门能使学生综合已学知识来设计和操作实验，对学生实验技能和实验方法进行综合训练的复合型实验课程[1-3]。加强实验教学是体现学科特点，提高教学重量的关键环节，在加强对学生的素质教育和培养创新能力有着重要的、不可替代的作用。
1生物工程专业综合实验的发展进程
我校重庆理工大学一直以来秉承“以产学研为特色，以理论研究和应用研究为主，突出为兵工和地方经济服务，以促进科技成果向产业和教学双转化为导向”的办学指导思想，自2002年生物工程专业建立后，学院就将“综合实验”作为一门独立的课程开设。课程目的一是强化学生对生物工程实验基本操作，二是培养学生综合运用专业知识和技能解决问题的能力。“综合实验”安排在第七学期末，学生在完成基础专业课和专业实验后，通过“综合实验”的学习和锻炼可对前期所学理论知识有更直观和深刻的认识。“综合实验”共72学时，经过了广泛调研和精心准备，总计开设12个试验项目。实验设置具有以下特点：一是专业学习和地区经济有机结合，实验选题主要以现有西南地区生物工程产业为主，结合专业学习中生物中游（发酵）和生物下游（分离）技术。例如“气体提升式反应器培养植物细胞”“废水生物处理及参数测定”“大豆异黄酮的超声提取分离纯化实验”等；二是基本实验技能和中试应用有机结合，即实现了学生在走向行业一线之前的大练兵，又增进其生产意识。例如“采用机械搅拌罐培养大肠杆菌”“发酵液的预处理及与滤饼质量比阻的测定”“酶制剂的盐析沉淀及酶活力的测定”“亚硫酸盐法测容积氧传递系数”等。“综合实验”内容全面、领域范围广，食品和环境都包涵在内，但也过于庞杂，学生做完实验后没有一个完整产品的生产过程概念，并且和生物化学实验有部分重复，如盐析沉淀和凝胶过滤实验。经过多年的教学总结，我们对专业综合实验不内涵式发展建设生物工程专业综合实验教学模式张丽杰（重庆理工大学药学与生物工程学院重庆400054）断调整和改进，删减和生化实验重复的部分，并把独立的实验整合成完整的生物技术综合实验，如下游分离实验，学生学习从酵母菌经过细胞破碎、过滤、脱除杂离子和蛋白质，最终结晶得到海藻糖晶体技术，使学生对整个下游生物技术过程有了整体把握，并在做实验的同时有机地应用其他学科所学理论。
2影响生物工程综合实验发展的瓶颈
2.1实验内容过于单一，学生选择的余地小
目前的综合实验主要集中在微生物的发酵、从酵母菌中提取纯化海藻糖，只是涉足生物技术领域中比较小的领域，不利于学生的就业。生物技术领域包括的范围很广，如生物制药、环境生物技术、食品、保健品、化妆品等，学生如果能够结合西南地区经济选择课题进行尝试创新实验，对他们创造力的开发和专业认知都会有所帮助，还有助于扩大就业面。
2.2实验教学模式单一，制约着学生创造性的发挥
目前生物工程专业综合实验还是按照老师准备实验药品、老师讲解实验内容、学生按照讲义步骤做实验、学生书写实验报告、老师批改实验报告的模式进行。学生没有自己的想法，完全按照老师的思路完成任务，出现问题不会思考，这对于本科教学是个致命的硬伤，学生的积极主动性及创造性完全被制约[4-6]。由于学生没有参与到试剂的配制、设备的选型和实验方案的制定，对生物技术的操作要领没有真正的掌握，如不明白试剂配制的精准会直接影响实验的结果，而在大学里缺失的一课在社会上可能会以惨痛的代价来弥补。在这种教学关系中，学生就像张着嘴等着喂吃的孩子，而老师就是给他们准备好饭菜的保姆，让人实在不敢想其后果。
2.3实践课各自一体，不能满足培养专业工程人才的培养目的
我校生物工程专业的实践课程的设置满足了本科教学要求，但实践课中的课程设计、生产实习、专业综合实验及毕业论文（设计）各成一体，使学生不能系统的掌握专业技能，无法把理论知识应用到实践中，造成了教学资源与时间的浪费。2.4实验内容的系统性还有待于加强生物工程专业综合实验目前只有下游技术进行了系统化，和上游及中游还没有完全整合。培养学生成为工程技术人才，对生物技术上游、中游和下游的完整理解和掌握是必不可少的，每个环节对生物技术开发和研究都非常重要，学生只有全面掌握才能灵活应用到实践中，并且增大就业面和就业机会。
3实验教学改革发展的方向
改革生物工程专业综合实验的教学模式，使学生能够由被动的接受老师灌输知识到主动积极参与实验，鼓励实验创新，增强动手动脑能力，培育毕业生成为真正适应社会发展的创新型人才。
3.1改革单一教学模式，鼓励学生自主创新能力
综合实验创新模式示意图由图1可知，改革后的综合实验以加强基础、拓宽专业口径、围绕区域经济，培养创新精神和实践能力，提高教学质量为原则，教师与学生采用平等讨论、切磋交流、协同合作的方式，形成以学生为中心的教学氛围。老师负责课题遴选[7-9]，结合西南区域的生物工程优势和特色经济建立课题库。随着时间推移和社会发展，课题库可不断更新升级，确保综合实验的持续性、开放性和区域特性。而且，选题还充分兼顾了生物上游、中游及下游技术的完备知识体系，确保学生在增强能力的同时也为就业打下基础，更好地为地区经济服务。实验开展采用分组模式，兼顾学生独立思考和团队协作的能力锻炼，充分发挥主观能动性的同时也培养了团队合作意识，最终提升学生的综合能力。
3.2以创业为导向，将专业综合实验和课程设计、生产实习及毕业设计有机结合面对越发严峻的就业形势，为体现大学教育服务社会的价值，需要书本知识和社会发展有机结合。生物工程专业涉及到生物领域的方方面面[10-12]，学生在大三掌握专业基础课及基本实验技能后，有意识地培养学生的创业思想。以《综合实验》为纽带，串联课程设计（第六学期）、生产实习（第六学期末）和毕业设计（第八学期），围绕区域特色课题进行全面系统研究。学生在掌握课程设计理论后到工厂企业进行参观实习，补充设计经验，然后选择课题进行试验（即生物工程专业综合实验），在毕业设计环节继续对该课题展开深入研究，并完成论文。在综合实验中鼓励学生敢于创新，即使是不成熟的想法也给予肯定和奖励。对于不成熟但具有可行性的想法，集中师生智慧和集体力量给予突破。通过系列培育，促使学生基本完成具有可行性的创业规划，其中包括最佳工艺路线的选择（可在专业综合实验、生产实习及毕业设计中完成）、市场研究报告（可在生产实习中完成）、工厂设计（可在课程设计、生产实习及毕业设计中完成）等。在实践过程中专业和实用的知识不断积累沉淀，为今后服务社会打下坚实基础。
3.3转变传统考核方式，制定以创新能力为核心的考核细则
改革后的专业综合实验将学生文献查阅、实验可行性分析报告、实验前准备工作、动手操作能力、分析解决问题能力、创新能力、团队合作精神等作为评分标准，而不单以实验结果的好坏判定，使成绩更能也可跟真实和全面地展示学生的反映学生的综合水平和创新能力。
4实施教学改革的方法和手段
4.1合理安排教学培养计划中的理论课和实践课
生物工程专业综合实验由上游、中游和下游三部分构成，由于上游技术（菌种筛选和基因工程实验）需要时间较长，可以在第五学期末分子生物学和基因工程等课程完成后安排一个2周的综合实验，让学生掌握微生物培养、分子克隆、PCR等生物技术。其他理论课可以适当增加实验课，有利于学生更好理解理论知识的同时，掌握单元操作技能，在综合实验时可以熟练利用基本实验操作为课题服务。如生物分离工程增加实验课程，使学生掌握过滤、细胞破碎、萃取、离子交换树脂、膜过滤等单元操作；发酵工程可以增加使用发酵罐实验课，让学生熟练掌握如何发酵的技术，而不是只在综合实验中涉及一次。另外综合实验可以安排在第七学期前期，避免和学生考研冲刺时间冲突。第七学期的理论课不宜安排过多，否则学生精力不够，弱化实验效果。
4.2打造专业教师团队，培育创新型人才
本专业教师要互相沟通，避免重复讲授某一知识点或某一实验技能，把课程设计、生产实习和专业综合实验、毕业设计结合起来，在兼顾教师科研项目的同时，以培育学生为目标，帮助其完成感兴趣的课题或者引导学生整体把握项目的意义。
4.3加强横向合作
与其他高校、工厂企业、科研机关建立实质合作关系，互惠互利地引进和共享资源。使学生能够根据需要走出课堂，参观学习实际生产工艺和技术设备，增加对本专业的认同感和学习动力。
5结束语
改革后的综合实验实现了四个转变：由知识传授为主转变为知识与能力并重发展；以理论传授为主转变为理论与实验并重；以硬件建设为主转变为软件硬件协同发展；校企分开培养转变为校企合作培养。综合实验具有可持续性、开放性和区域特色，更能提高学生对本专业学习的兴趣，在教学中培养创新氛围，让学生养成创新习惯和提高创新兴趣。通过专业综合实验教学模式的改革，使学生由被动学习变成积极主动学习，在巩固所学理论知识的同时，建立创新合作机制，真正做到学以致用，为学生走向社会、创业和继续深造打下坚实的基础，成为符合社会发展与具有全球竞争力的人才。
参考文献
[1]肖连冬.生物工程综合性专业实验的教学改革与实践[J].广东化工，2009，36（8）:317.
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[3]张建丽，范蕾.生物工程综合实验教学改革与实践[J].实验技术与管理，2008(5)：144-146.
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[7]张丽杰,赵天涛.科研实验对促进生物反应动力学教学效果的探讨研究[J].中国教育教学杂志，2009.21(5):22371-22374.
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[9]张丽杰,赵天涛,全学军，等.一步法分离纯化海藻糖的工艺:中国，ZL200910103610[P].3.2011.
[10]张云茹，鲁秀敏，余瑛.生物化学实验教学现状分析及改革[J].重庆工学院学报：自然科学版，2012（增刊）：60-61.
[11]赵天涛,张丽杰.工科院校的综合实验教学改革与探讨[J].中国教育教学杂志，2009.21(5):22346-22347.
生物试剂行业研究报告范文3
关键词：铁皮石斛；多糖；甘露糖； HPLC
中图分类号：R284.1 文献标识码：A 文章编号：1673-7717(2012)01-0146-03
Determination of Sugar Content of Dendrobium Candidum and Several Common Counterfeit Drugs in the Market
ZHENG Shanjiao1,LU Guiyuan2,CHEN Suhong1,YAN Meiqiu2,ZHOU Guifen2
(1.Wenzhou Medical College, Wenzhou 325035,Zhejiang,China;
2.Zhejiang Chinese Medical University, Hangzhou 310053,Zhejiang,China)
Abstract:Objective:To compare the content of polysaccharide and mannose in different kinds of dendrobium candium.Methods:Mannose in different types of dendrobium candium can be determined by HPLC and polysaccharide carried out by UV.Results:The analysis showed that the contents of polysaccharide and mannose in different kinds of dendrobium candium have obvious difference. The highest content of polysaccharide is the D. devonianum Paxt, which contains 44.43%; then the second one is the D. primulinum Lindl which contains 41.08%; the lowest is D.moniliforme, which only contains 22.30%. However, mannose content of D. aduncum Lindl. is highest, which contents 34.17%, the second is 32.96% in D. devonianum Paxt, the lowest for D.moniliformes is 17.60%.Conclusion:The content of polysaccharide and mannose in D.officinale Kimura et Migo from different sources can reach the 2010 edition of Chinese Pharmacopoeia requirement.Therefore, the conventional indicators of Polysaccharides and Mannose to evaluate the quality of Dendrobium is not reasonable. Further research should be developed.
Key words:D.officinale Kimura et Migo;Polysaccharide;Mannose;HPLC
石斛为兰科(Orchidaceae)石斛属 (Dendrobium Sw. )多年生草本植物，以新鲜或干燥茎入药。全球约有1500余种，广泛分布于亚洲、欧洲及大洋洲等热带及亚热带地区。我国有76种，主产于云南、贵州、浙江、四川、广西、安徽等，其中有30多种作为药用[1]。《中华人民共和国药典》2010年版收载的品种有金钗石斛 Dendrobium nobile Lindl、鼓槌石斛Dendrobium chrysotoxum Lindl.和流苏石斛Dendrobium fimbriatum Hook．var．oculatum Hook及其同属植物近似种的栽培品的新鲜或干燥茎，而铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)在一千多年前的道家经典《道藏》中将其列为“中华九大仙草之首”，2005版及以前版《中华人民共和国药典》将其归为石斛一类,而被2010年版《中华人民共和国药典》收载且单独列为一类的名贵中草药之一，具有滋阴清热、生津益胃、润肺止咳[2]、调节免疫力［3］和抗肝损伤［4-5］的功效。
目前，随着铁皮石斛药用价值的不断提高，使得人们对之过度采挖，导致野生资源濒临枯竭。由于石斛药材在化学成分和组织结构上具有一定的相似性，使种的鉴定和质量评价工作较困难，民间药用石斛品种较复杂且规格不统一，市场上出现了药材以次充好，以假乱真的现象。传统认为“口嚼无渣、黏性强”者为佳，文献及目前众多铁皮石斛相关产品生产厂家均以多糖含量作为质控指标，对石斛及其产品的质量进行评价[6-7]。2010年版《中华人民共和国药典》规定：铁皮石斛按干燥品计算，含铁皮石斛多糖以无水葡萄糖（C6H12O6）计，不得少于25.0%，含甘露糖应为13.0％～38.0％，甘露糖峰面积与葡萄糖峰面积的比值应为2.4～8.0。本文对不同来源的铁皮石斛及市场上常见的铁皮石斛伪品中多糖及甘露糖的含量进行测定和比较，以考察各种不同来源铁皮石斛与石斛不同品种间的差别，为更好地研究和开发利用这一贵重药材提供参考依据。
1 仪器与试药
Agilent 1200高效液相仪（DAD检测器，美国Agilent公司），LAMBDA-45 紫外可见分光光度计（美国Lambda公司），AR-2130 型电子天平（上海梅特勒-托利多仪器有限公司），LXI-ⅡB低速大容量多管离心机（上海安亭科学仪器厂）。
乙腈为色谱纯，水为双蒸水，其他试剂为分析纯。甘露糖对照品：中国药品生物检定所（批号：140651-200602）；葡萄糖对照品：中国药品生物检定所（批号：08339501）。石斛药材（见表1）来自不同产地，经浙江中医药大学资源与鉴定教研室陈孔荣副教授鉴定。
2 方 法[8]
2.1 甘露糖的测定
2.1.1 色谱条件和方法
色谱柱：Ultimate XB-C18（4.6mm×250mm，5μm），流动相为乙腈－0.02mol•L-1乙酸铵溶液（18∶82），流速1.0mL•min-1，柱温30℃，检测波长：250nm，进样体积10μL。在此色谱条件下，甘露糖与样品中的其他色谱峰达到基线分离。按照甘露糖峰计算，理论板数应不低于4000。对照品和样品色谱图见图1。
2.1.2 内标溶液和对照品的制备
取盐酸氨基葡萄糖适量，精密称定，加水制成每1mL含12mg的溶液，备用。
取甘露糖对照品约10mg，精密称定，置100mL容量瓶中，精密加入内标溶液1mL，加水适量使溶解，用水定容至刻度，摇匀，即配成0.1 mg•mL-1对照品溶液。
2.1.3 样品溶液的制备
新鲜石斛药材（见表1），60℃烘箱烘干、粉碎。取石斛粉末（过3号筛）约0.12g，精密称定，加80％乙醇80mL置索氏提取器中提取4h，弃去乙醇液，药渣挥干乙醇，滤纸筒拆开后置于圆底烧瓶中，加水100mL，精密加入内标溶液2mL，称重，回流1h，放冷，加水补至约100mL，混匀，滤过，取续滤液1mL置于安瓿瓶中，加入3.0mol•L-1的盐酸溶液0.5mL，封口，混匀，110℃水解1h。冷却后，开封，用3.0mol•L-1的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，即得供试品溶液。
2.1.4 样品的测定
取对照品溶液与供试品溶液各400μL，分别加0.5mol•L-1的PMP（1－苯基－3－甲基－5－吡唑啉酮）甲醇溶液与0.3mol•L-1的氢氧化钠溶液各400μL，混匀，70℃水浴反应100min。再加0.3 mol•L-1的盐酸溶液500μL，用三氯甲烷洗涤3次，每次2 mL，弃去三氯甲烷液，水层离心10min后，吸取上清液，注入液相色谱仪，记录各色谱峰，结果见表2。.
2.2 石斛多糖的测定
2.2.1 葡萄糖对照品溶液的配制
取105℃干燥至恒重的无水葡萄糖对照品适量，精密称定，加水制成每1mL含90μg的对照品溶液，备用。
2.2.2 多糖的提取和制备
新鲜石斛药材（见表1）60℃烘箱烘干、粉碎。取石斛粉末（过3号筛）约0.12g，精密称定，加水80mL，加热回流2h，提取液转移至100mL容量瓶中，用适量水多次洗涤容器，洗涤液转移至同一容量瓶中，冷却，加水稀释至刻度，摇匀，滤过。精密吸取续滤液2mL，置15mL离心管中，精密加入无水乙醇10mL，摇匀，冷藏1h，取出，离心30min，弃去上清液，沉淀物加80%乙醇洗涤2次，每次8mL，离心，弃去上清液，沉淀物加热水溶解并转移至25mL量瓶中，冷却，加水稀释至刻度，摇匀，即得供试品溶液。
2.2.3 标准曲线的绘制
精密量取葡萄糖对照品溶液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL，分别置10mL具塞试管中，加水至1.0mL。精密加入5%苯酚溶液1.0 mL，摇匀，再精密加入浓硫酸5mL，摇匀，置沸水浴中加热20min，取出，放入冰浴中冷却5min，以相应的试剂为空白，在488nm的波长处测定吸光度，以吸光度（A）为纵坐标，浓度（C）为横坐标，绘制标准曲线，得到线性回归方程，即A=0.633C+0.0027（R2=0.9957），结果表明，葡萄糖浓度在2.571～12.857μg•L-1内与吸光度（A）线性关系良好。
2.2.4 样品测定
精密量取供试品溶液1mL，置10mL具塞试管中，照标准曲线绘制项下的方法，自“精密加入5%苯酚溶液1mL”起，依次测定吸光度，代入回归方程计算葡萄糖的质量浓度，再按下式计算多糖的量：多糖的量(%)=CD/W×100%。
式中C为供试液中葡萄糖的质量浓度(mg/mL)，D为供试液的稀释倍数，W为供试品量,结果见表2。
3 结果与分析
3.1 石斛多糖含量比较
石斛多糖与甘露糖含量结果见表2。从表中可以看出，含糖量最高的为S2，含量为44.43%；其次是S1，含量为41.08%；含量最低的为S4，只有20.23%。各个不同产地的石斛含糖量差别甚大，究其原因可能与其种植环境、生长年限、生长状况及植物本身的遗传特性有关，这有待于进一步深入研究。本实验收集的石斛，其伪品平均多糖含量为36.59%，而铁皮石斛的平均多糖含量为33.02%，两者相差3.57%，铁皮石斛含糖量最高值与伪品相差9.82%。铁皮石斛由于来源不同其多糖含量相差甚大，伪品和铁皮石斛间多糖含量无一定的规律性。因此，传统认为“质重、嚼之粘牙、味甘、无渣者为优品”[9]衍生的以多糖含量作为石斛质量评价指标存在一定的误区。
3.2 石斛甘露糖含量和峰面积比值比较
表中可以清晰地看出，甘露糖含量中S3居首位，含量为34.17%；其次是S2，含量为32.96%；含量最低的为S4，含量为17.60%。本实验中伪品的甘露糖平均值含量为29%，铁皮石斛的平均含量为27.26%，两者的平均含量相差1.74%，铁皮石斛甘露糖最高值与伪品最高值相差2.27%，两者相差甚大。由表显示，甘露糖在各个石斛属药材中所占的比例是不等的，从而其与葡萄糖的峰面积之比也不同，但在多糖和甘露糖含量相当的石斛中，如S1和S2，其甘露糖和葡萄糖峰面积比值相差很大，说明石斛水溶性多糖是由各种不同的单糖组成的[10]，由此可以推断出组成石斛水溶性多糖的单糖成分是多元化的，决定了各种石斛的药理作用的差异。
4 讨 论
关于石斛多糖含量测定，前人有一些研究报告。刘宏源等[7]对5批野生种源的经人工培植的铁皮石斛含量进行测定，结果为17.76%～29.19%。孙卓然等[11]对几种不同石斛多糖含量测定结果为：8.27%～28.28%。而笔者测定的结果为20.23%～44.43%。不同实验结果测得石斛多糖含量存在差异的原因，除了不同地区的石斛药材确实存在着化学成分的差异外，石斛的不同生长状况、不同采收期及采样的代表性等问题也是造成不同石斛多糖含量不一的原因。
2010年版《中华人民共和国药典》规定：铁皮石斛按干燥品计算，含铁皮石斛多糖以无水葡萄糖（C6H12O6）计，不得少于25.0%，含甘露糖应为13.0％～38.0％，甘露糖峰面积与葡萄糖峰面积的比值应为2.4～8.0。表2数据显示，铁皮石斛的多糖和甘露糖含量均符合药典规定，而伪品也基本上符合药典规定。本实验所测的石斛中，铁皮石斛和伪品含糖量高低并无一定的规律，不能以此单独作为评价石斛质量优劣的指标。因此我们应结合其它技术手段，如分子生物学鉴定、薄层分析、显微鉴定或HPLC等，将品种研究、药效物质基础研究与质量标准研究相结合，才能制定出合理、科学的质量评价标准，从而避免商品石斛“鱼龙混杂”的局面，提高行业整体的质量水平。
参考文献
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生物试剂行业研究报告范文4
关键词：聚丙烯；短程纺丝；膨体连续长丝；生物基聚丙烯；纺熔非织造布
中图分类号：TQ342+.62 文献标志码：A
Latest Technology and Machinery Developments of Polypropylene Fiber
Abstract： Technology improvements and market expansion of polypropylene（PP） fiber attract more and more attention in chemical fiber industry. Technology and machinery developments for PP production， including compact spinning， BCF spinning and spunmelt， were introduced in this article. Besides， the author also analyzed the localization approach of above-mentioned technologies and equipments.
Key words： polypropylene； compact spinning； BCF； bio-polypropylene； spunmelt nonwovens
据统计，2012年世界聚烯烃纤维产量487.9万t，其中纺织用、技术纺织品和地毯用纤维产量243.2万t，裂膜扁丝类244.5万t。聚烯烃纤维在欧洲和美国消费市场占据重要位置，其中欧洲是聚烯烃纤维最大的消费市场。
依据中国化纤工业协会的统计，2010年中国聚丙烯（PP）纤维的生产能力为125.36万t（不包括纺熔非织造布、扁丝和膜裂纤维），其中长丝纱72.33万t，PP-膨体连续长丝（BCF）20.65万t，短纤维20.55万t，PP高强丝11.8万t。而国内聚丙烯纤维生产的开工率约为70%。
1 PP的技术与市场持续发展
1.1 PP制品的市场供求状况
近年来，PP及其制品的市场呈稳步发展态势，其中北美市场的年均增长率在9.2%左右，欧洲为4.0%，日本为9.8%，而中国市场约为4.2%。动态经济发展研究已显示出将不断推动PP的市场需求。依据权威机构的研究报告，强势增长的全球PP市场将在2019年达到1 550亿美元。此外，PP及其制品市场的分布向多地区辐射的趋势亦值得关注，比如亚太地区拥有最大的PP及其制品消费群体，约占全球总消费量的50%。日益增长的PP消费在应用领域方面呈现出多元化趋势，比如在几个新兴汽车制造国家，PP的需求量已明显上升。
目前，世界的PP生产能力已接近600万t/a，且仍在不断增长，其中亚太地区新增的PP产能建设预计将占全球新增产能的57%。
从消费领域来看，目前PP的消费领域即弹性和刚性包装材料大约占50%，纤维占12%，电器/电子工业，运输和建筑工业占6%，其他用途主要涉及纸币箔安检屏，波形板材，装饰条带和医用保健用品等。预计未来的 5 ～ 7 年，全球PP及其制品市场的年增长率在4.4%左右。
PP制品具有优良的使用性能：①PP具有较高的熔融温度（145 ～ 165 ℃），可以经受住蒸汽（121 ℃）条件下的消毒处理；②PP的化学惰性可以避免使用中与试剂或药剂发生迁移或反应现象；③PP制品的杨氏模量可以达到2 000 MPa；④在低温条件下具有良好的耐冲击性；⑤优良的水屏蔽性以及在苛刻环境条件下的耐用性；⑥PP树脂可回收再利用，回收中不损失原有的性能。
鉴于PP及其纤维先天的优良性能，其在卫生保健与医用领域的使用早已受到人们的关注。尽管过去数年间PP价格一路上行，但其生产链的低耗能和低CO2排放量等环境友好特性还是为业界普遍认可，具体如表 1 所示。
PP纤维具有优良的芯吸特征，在高端运动服装领域已取得了成功，在妇女卫生和保健卫生用品领域也有很高的市场地位。亚微米-纳米熔喷（MB）PP非织造布用作面部防护装置中的过滤介质，其过滤效率可达99.99%。PP静电纺纤维网材有很高的成本优势，是高端过滤/分离领域的新一代滤材。
聚烯烃纤维制品的技术特征和使用性能早已为人们青睐，欧洲的合成纤维市场中，聚烯烃纤维占据着42%的份额，已成为欧洲化学纤维消费的大品种，并以每年2.6%的速率在增长。
1.2 生物基聚烯烃技术长足发展
丙烯深加工产品中约有 6 成用作PP，其中PP纤维的性能特征已广为人们认知，在医用缝合线、高端医用滤网、用即弃卫生保健用品等领域得到广泛使用。生物基PP技术的不断进步，无疑给相关行业提供了开发高品质、绿色医用纺织品的新机遇。
美国密歇根大学的研究成果显示，较之于传统石油基PP，生物基PP在制备过程中的CO2排放量可减少42%左右。通常在生产石油基PP时，CO2的排放量为3.14 kg/kg聚合物，而源自于可再生资源的生物基PP则仅为1.82 kg/kg聚合物。
Cereplast公司使用50%淀粉基PP和50%的石油基PP制成的混合型PP材料，其CO2排放指标亦可低至1.82 kg/k品，该混合型产品中淀粉基PP组分可提高至60% ～ 70%。
Braskem公司与巴西国家生物科学实验室合作，实施了生物基聚烯烃的研究与开发计划，并利用可再生资源首先实现了生物基聚乙烯（PE）的大规模工业化生产。2008年该公司已成功在实验室制得100%生物基PP。生物基PP均聚物和共聚物的成果取得了美国Bsta公司的确认。目前以甘蔗为原料，基于酶技术的生物基PP的工业性开发正在实施中。图1 为生物基PP的制备工艺路线。
依据欧洲生物塑料协会的统计数据，2010年生物基PE产量达到31.78万t，生物基PP约5 100 t，预计2015年生物基PP将达到 3 万t/a规模。
2 国内PP纤维技术与装备发展现状
20 世纪80年代，甘肃省纺织研究所采用POY-DTY工艺开始了细旦PP长丝（单丝线密度≤2 D）的研究与开发，其后中国纺织大学（现东华大学）采用常规的纺丝-牵伸方法，成功制得了单丝线密度在0.9 D以下的细旦着色PP长丝。
具有优异服用性能的超细旦PP长丝的规模化生产是由中科院化学所和北京涤纶实验厂合作完成的，可向市场提供细旦丙纶POY和DTY产品，包括83 dtex/48 f、83 dtex/72 f、110 dtex/72 f预取向长丝以及经变形加工的68 dtex/48 f、83 dtex/72 f DTY产品。
与此同时，吉林省纺织设计研究院采用卧式纺工艺，成功制得了 7 g/D高强力PP长丝，并投入商业化生产。此后，北京中丽制机工程技术有限公司开发的高强PP复丝设备亦投放市场。
北京化纤研究所与北京麻纺厂合作制得了PP切割纤维和裂膜纤维并实现了商业化生产，为国内大规模生产PP扁丝/膜裂纤维奠定了扎实的技术基础。现阶段，国内建筑行业使用的混凝土防裂纤维、包装行业与自然灾害救助使用的塑料编织袋、编织水泥袋以及500、1 000、1 500 kg的集装袋产品仍占据着国内PP消耗的50%。
PP纤维优良的使用性能和较宽的应用领域，是基于PP纤维生产设备的专业化以及工艺装备融为一体的工程化特征。改革开放以来，我国相继完成了纺丝成网设备、熔喷非织造布设备的国产化，并已批量供给国内生产，部分出口到国外，可以说我国已初步形成了一个品种相对齐全的PP纤维生产和消费市场。
2.1 国内PP纤维纺丝设备的发展现状及与国外先进水平的差距
2.1.1 PP纺熔非织造布生产技术与装备
根据美洲非织造布协会（INDA）的市场研究与统计数据，PP纺丝成网与熔喷非织造布约占全球非织造布产量的47%，是非织造布市场的主体品种之一。
我国已可提供系列化的纺丝成网设备和熔喷非织造设备，诸如中纺机械集团宏大研究院SS、SMS和SMXS生产线，邵阳纺机公司生产的五箱体SSMMS配置的生产线等。目前来看，国产的纺熔非织造布系列设备在产品品质、生产效率和设备的运转性能等方面与同类型国外设备还有差距，如进口的SMS设备的运转速度达600 ～ 800 m/min，而国产SMS设备的加工速度大都低于300 m/min。应该说，国内纺熔非织造布技术设备亦面临着如下诸多的竞争压力。
（1）纺熔技术的进步要求生产、设备、市场与技术服务融为一体
德国Reifenhauser（莱芬豪舍）公司与非织造布生产商PGI合作，拟共同开发新的纺熔工艺，以给市场提供多样性高技术含量的产品，满足尿裤、手术用衣和揩巾类产品对屏蔽性、柔软性和透明性能的追求；意大利Unio公司使用Reicofil六箱体、5.2 m幅宽的纺熔设备，采用SSMMMS配置，系列产能2.4万t/a，用以生产高品质、超低克重的非织造布产品，主要用于外科手术医用制品；Gulsan公司增设了Reicofil纺熔生产线，该设备为六箱体，幅宽4.2 m，SSMMMS配置，系列生产能力 2 万t/a；以色列Avgol公司纺熔非织造布主营业务中的90%为卫生保健和医用产品，该公司在华业务亦增添了新的产能为1.5万t/a的纺熔生产线。为了强化与非织造布生产厂家的技术协作力度，提高对用户的服务质量，莱芬豪舍公司建设的精密和完善实验中心配有 3 条纺熔试验线，其中一条实验线为SSMMMXS七箱体配置，专门用作卫生与新型医用纺织品的生产实验。
（2）成本效率是企业追求的目标
成本效率是企业追求的目标。PP纺熔非织造布生产面临原料价格持续上涨的压力，但PP生产链的环境友好特征还是得到业界的普遍认可。PP纺熔非织造布成本效率的提升，目前主要受到纺熔技术如何适应低克重产品（即10、11、12 g/m2）的挑战。低克重的纺熔产品要求保持传统产品的性能，更重要的是在高速运行的纺熔加工线上不出现纤网剥落或撕裂现象，同时赋予产品均一、柔软和最低的废丝率，这些都给高效率和高得率规模化生产带来了一定的技术难度。
（3）开发PP纺熔非织造布新的应用领域
PP纤维系列具有优良的可医用性能，自2000年以来其制品在卫生保健和医用纺织品领域呈稳步增长态势，特别是PP纤维制品的高屏蔽性和对液体或固态颗粒物的防护性能受到人们的广泛关注。美国Hills（希尔）公司开发的用于加工亚微米-纳米纤维熔喷非织造布的商业化设备已投放市场，其加工的熔喷纳米纤维网的单丝直径可以控制在250 nm水平，是面部防护装置的理想过滤材料，屏蔽效率达到99.99%。使用熔喷纳米纤维加工的三明治结构的复合膜，目前已被成功用作高端锂离子电池隔膜。从发展趋势来看，原料选择上趋于生物材料、可再生材料、智能材料及纳米纤维材料，制造工艺上趋于快速、高效、多功能及革新性，正成为纺熔非织造布技术进步的重要内容。此外，为了适应市场的多元化和个性化需要，莱芬豪舍公司特别设计了一条XSXSX配置的试验线，专门用作特定产品的开发和研究。
2.1.2 短程纺丝（Compact）生产设备
短程纺丝是生产PP短纤维的重要设备。采用多孔低速纺丝工艺，通常使用的纺丝板直径为700 mm，孔数（以棉型纤维计）7.4万孔，Oerlikon Barmag（欧瑞康巴马格）公司使用的纺丝板孔数可达11.9万 ～ 15万孔。生产线加工速度在90 ～ 160 m/min之间。
短程纺丝生产线的标准配置为 6 ～ 8 个纺丝位，系列生产能力为1.1万 ～ 1.5万t/a。以2.2 dtex热黏合短纤维为准，意大利Fare（法瑞）公司的短程纺生产设备使用 9 万孔纺丝板，单纺位生产效率达1 000 t/a，生产普通6.6 dtex短纤维，单纺位生产能力达1 250 t/a。该公司最新提供的双组分短程纺生产设备，每小时单纺位产量达600 kg，产能高达4 500 t/a。
自20世纪80年代以来，我国化纤厂开始使用引进的短程纺设备生产PP短纤维，同时还开展了短程纺技术和装备的国产化探索。这期间邵阳纺织机械公司、江苏港鹰机械公司等相继推出了 4 ～ 8 纺位的短程纺丝生产线。以国产化8 纺位短程纺丝生产设备为准，在生产6.6 dtex的PP短纤维时，使用 3 万孔纺丝板，单纺位年产能为450 ～ 550 t。
短程纺丝具有十分好的生产弹性，品种调整的时间间隔很短。在同一生产线上可以生产1.0 dtex棉型产品，亦可生产2.2 dtex热黏合纤维和普通6.7 dtex PP短纤维。短程纺丝系统还可以用作无干燥的涤纶短纤生产设备。
我国吉林辽源得利纤维公司引进的 4 纺位双组分短程纺丝生产线可生产PP/PE低熔点纤维，亦可生产普通短纤维或远红外等改性PP短纤维，配置切断机后还可生产短切纤维。
短程纺丝是PP短纤专用的生产设备，也兼具一定的多功能性。国内自20世纪80年代开始，陆续引进了德国Fleissner（福来司拿）和巴马格公司，意大利Plantex、法瑞、Varimak等公司，美国希尔公司和英国Plastisers公司的 9 种型号的短程纺设备，几乎囊括了全球所有同类型设备。目前来看，国产短程纺设备的生产弹性水平还不高，生产效率亦仅为国外同类型设备的20% ～ 30%，因此提升国产短程纺设备的成本效率，满足梳理型非织造布对高性能纤维的需求还是很有必要的。
2.1.3 PP膨体连续长丝生产技术与设备
2011年世界铺地材料与地毯的需求量在130亿m左右，预计至2016年市场需求的年增长率在4.9%左右，期间北美的年增长率约5.6%，亚太地区则约为6.0%。膨体连续长丝是簇绒地毯的重要原料，而PP-BCF的产量约占膨体连续长丝总产量的 6 成。2010年我国簇绒地毯产量约为15 110万m2，其中使用BCF绒头纱的原料构成即PP-BCF和PA-BCF的比例约为3∶1。
Oerlikon Neumag（欧瑞康纽马格）开发的PP-BCF设备占据着全球70%左右的市场份额，该公司提供的PP膨体连续长丝生产线，卷绕速度达3 200 m/min（1 650 dtex），运转率达99%。以S5系列三色BCF设备计（600 ～ 4 100 dtex的平均纤度），其每纺位的产能为640 t/a。
奥地利SML公司的膨体连续长丝设备配置了新型变形装置，可以降低20%左右的原料消耗，该变形系统加工的丝束范围可低至300 dtex。变更产品时无需更换变形部件，具有十分好的加工弹性。该公司BCF设备中独特的冷却转鼓设计可保证加工丝束的冷却时间长达15 s，丝塞的处理长达 7 m，（即实际处理为700 m）确保了膨体连续长丝稳定的品质。SML公司的BCF设备为卧式布置，操作方便。其三色每位两卷装的BCF设备的单纺位的产能为540 t/a（2 100 dtex）。
瑞士SwissTex公司（现为Trützschler Switzerland AG）开发的膨体连续长丝设备配置了新型SymTTex挤压系统，具有良好的加工性能，其柔性设计的挤压装置，可以适应PP和PA的加工。独特的无摩擦热空气变形系统，可以确保加工丝束色泽的均一性和锭位间最佳的品质再现性。SwissTex膨体连续长丝设备的牵伸区布置较长，可以有效改善工艺的适应性，确保聚合物始终处于最佳的状态。
自20世纪80年代以来，我国从意大利、瑞士和德国陆续进口了40余套膨体连续长丝设备，形成了4.5万t/a的生产能力。目前先期引进的BCF设备的寿命已超过设备折旧期，基本退出了生产。
与BCF引进潮同时，中纺院化纤机械厂以纽马格四锭位BCF设备为样机，立足于国内的加工能力对引进设备进行转换设计，完成了 4 部位PP-BCF设备（即LKP602型）的研制任务并批量投入生产。LKP602型BCF设备的加工速度为1 000 m/min，每纺位的产能在200 ～ 230 t/a（1 660 dtex）之间。此外，20年前，盐城纺机厂以国产化BCF设备做技术依据，提供了派生的FS-1/3膨体连续长丝生产设备。应该说，LKP602或FS-1/3型BCF设备是20年前的仿制产品，已属淘汰系列。北京中丽纺机选用意大利Comoli卷绕头的嫁接设计并同经纬纺机合作开发的新型BCF设备尚未在市场见到。
2.1.4 卧式纺工艺制PP单丝生产设备
高性能单丝多采用卧式纺丝一步法工艺，生产线能力通常为50 ～ 60 kg/h，产能高的可达300 kg/h。通常人工草坪单股纱的纤度范围一般在2 000 ～ 33 000 dtex之间；工业用、农用及编织用单丝直径在0.1 ～ 0.5 mm之间；工业滤材、衬垫织物、绳索用单丝直径在0.7 ～ 1.5 mm之间。单丝生产的能耗较低，一般可控制在0.7 ～ 1.2 kW？h/kg这一范围。
通用型单丝生产线一般都有承担小批量试验的功能，生产线系列产能一般在50 ～ 300 kg/h左右，这是适应高性能单丝小批量多品种的市场需求而形成的技术特点。这样的系统配置有利于新产品研发和应对快速变化的市场。一般条件下，单丝生产的品种转换过程可在数十分钟内完成。
意大利Sima公司开发的T-20单丝生产线，其最大的物料投放量为50 kg/h，配备了扁平形和圆形纺丝组件，可承接裂膜纱和单丝实验。一旦试验成功便可直接在同一生产线上继续完成商业化运行。德国Reimotec公司可提供专门设计的R/D单丝生产线，该装置将单丝成形过程中相关的基本单元模块式植入到单丝的R/D流程中，可满足研究试验和小规模生产可能出现的设备和工艺上的变化。
单丝生产设备的专用化特征十分明显，为了实现最佳的成本效率，重要的单丝品种如人工草坪、扁丝、双组分单丝等一般都有专用的生产线供用户选择。表 2 为已投放市场的部分专一产品的单丝生产线。
我国国内采用卧式纺工艺的单丝品种很少，生产工艺水平也比较低。以用途广、产量大的扁丝生产为例，国产设备的加工速度一般为130 ～ 280 m/min，而奥地利Starlinger公司的同类型扁丝生产线的卷绕速度达600 m/min。PP膜裂纤维的生产效率亦大抵如此，国内设备的加工速度一般在100 ～ 150 m/min之间，而德国Reimotec公司人造草坪生产线的卷绕速度可达到500 m/min。目前国内高性能单丝和专用化的单丝设备基本靠进口满足市场需求。
2.2 提升我国PP纤维的工程化水平
PP纤维生产能否获取最佳的成本效益在于工程化水平，我国的纤维生产、装备制造和产品研发长期脱节，工程化技术水平较差。如我国出口至北非某国的PP工业用长丝设备，该项目设计能力为650 t/a，用于生产纤度范围在400～ 900 D的PP工业用长丝。中方提供的设备是由国内工程公司和机械生产商共同完成的，其竞争者为一家欧洲公司。如表 3 所示，在成套设备报价基本相近的情况下，不难看出国产设备无论是在配置还是技术水平、成本效率方面与其竞争对手均有明显的差距，特别是生产能力仅为其一半。
在与印度Zenith纤维公司进行的产能1 100 ～ 1 800 t/a PP短程纺生产线的销售谈判中，由于我国企业不能提供2.5 D、断裂强度5.5 g/D的强力PP短纤维的工艺配套服务而导致谈判失败。
2.3 国内PP纤维的生产与市场需求情况
近年来，我国纺织用PP纤维的需求不旺、而用户开发新品的需求又得不到满足的“尴尬”状况较为普遍。如亚微米-纳米熔喷非织造布材料早已见诸市场，其在面部防护过滤介质上的使用取得了十分理想的效果。具有三明治结构的亚微米-纳米纤维制作的面罩或呼吸器，可以有效屏蔽800 ～ 2 500 nm范围内的颗粒物，具体如表 4 所示。目前国内已大规模生产熔喷非织造布材料，但还不能提供亚微米-纳米纤维类产品。而相对于空气污染造成雾霾地区已占国土面积的1/4、约 6 亿人群需要面部防护的现状来说，高端面部防护材料的研发具有极大的市场前景。
PP短纤维的供求状况亦大抵如此。近来梳理型非织造布市场中出现的三叶截面PP热黏合纤维，可以提高非织造布的撕裂强力，并将产品的透明度由常规的19%提高到41%，该纤维主要用于生产卫生保健产品。PTC型PP系列黏合纤维采用PP/PET双组分结构，是特种非织造布专用纤维，可赋予非织造布产品优良的蓬松性和回弹性。其他诸如专用于喷气纺的T-111型可染PP短纤维，断裂强力为3.0 ～6.5 g/D，切断长度为3、6、13、19、25 mm的高强力PP短纤维等高技术含量，适应轻薄（低克重）、柔软、透明性好非织造布使用的PP短纤维等目前国内基本不能生产。
3 结束语
近年来，世界聚烯烃及其纤维技术呈持续发展态势，市场也显得兴旺。特别是PP产品的能耗和CO2排放较之于聚酯和聚酰胺具有一定的优势，且生物基聚烯烃技术近年来取得了长足进展，这些都为高端聚烯烃纤维产品（卫生保健与医疗用）的开发提供了新的发展空间。
我国PP纤维虽品类齐全，但纺丝装备的成本效率较低，粗放经营的低端产品占据着市场主流，甚至可以说，PP纤维是国内化纤工业中技术装备状况最令人堪忧的品种。而换个角度来看，PP纤维亦是开发空间大、市场潜力不错的品种，建议对PP及其纤维产业链进行生命周期分析（LCA）研究，这对国内PP纤维行业的转型发展具有积极的作用。
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生物试剂行业研究报告范文5
关键词：涂料染色；纤维改性；涂料加工；粘合剂
中图分类号：TS190.5 文献标志码：A
Research Progress of Pigment Dyeing for Textiles
Abstract： The basic method， existing problems， development status and tendencies of pigment dyeing were introduced. In response to the energy conservation and emissions reduction and clean production， pigment dyeing would play an increasingly important role in the printing and dyeing industry. New type pigment and the development of environment friendly binder would become the crucial orientation of pigment dyeing.
Key words： pigment dyeing； modification of fiber； pigment processing； binder
印染行业是一个资源依赖型和环境敏感型的产业，随着能源危机和环境问题的日益严重，其发展受到的约束和压力越来越大。如何节能、减排、降耗是提高企业竞争力的关键，提高印染业的自主创新必须紧紧围绕清洁生产、节能降耗这两个基本出发点，这不仅有利于行业自身发展，而且对我国建设资源节约型和环境友好型社会也有着重要的意义。
1 涂料染色概述
长期以来涂料在印染行业中广泛应用于印花，涂料染色直到20世纪60年代才有专利和研究报告发表。经过50余年的发展，涂料染色现已遍及全球，我国的涂料染色起步较晚，80年代后期才开始实验、应用并大批量投产。随着新型粘合剂、助剂的不断出现以及技术的日臻完善，涂料染色技术得到了国内外印染工作者的广泛关注，涂料染色产品以其丰富的色彩和独特的风格受到广大消费者的青睐。
不同于染料，涂料是一种不溶性的有色物质，很难进入纤维内部，对纤维没有亲和力，只能借助树脂或粘合剂固着在纤维表面，不能直接染着纤维。它是将涂料、粘合剂等制成分散体系，通过浸渍、轧压等方式使织物均匀带液，经预烘干和高温焙烘，使之均匀牢固的分布在织物表面。
与传统染料染色相比涂料染色具有诸多优点：涂料对纤维没有选择性，适用于各种纤维的染色，包括染料无法染色的玻璃纤维、金属纤维等，特别适用于多组分纤维的染色；色谱齐全，色泽鲜艳，尤其是荧光涂料弥补了活性染料的缺失，能够获得炫丽、鲜艳的荧光染色效果；工艺流程短，节能、节水、降耗；优良的耐晒牢度，拼色方便，色光稳定等；染色织物具有独特的风格，棉织物涂料染色后经纤维素酶处理后具有明显的仿旧、水洗效果。
但由于自身的局限性，涂料染色也存在一些缺点：只局限于中浅色，染深色有困难，颜色鲜艳度和发色强度不如染料，个别鲜艳的颜色如酞菁色等，色光达不到要求；深色织物耐摩擦牢度差，手感硬糙，悬垂性差，织物易褶皱；染色时粘合剂会粘附在滚筒上，堵塞网眼，需经常清洁设备；部分粘合剂的合成单体含毒性物质，存在甲醛释放等问题。
1.1 涂料轧染
涂料染色首先是在连续轧染中得到应用，轧染的染液一般包括：涂料、粘合剂、交联剂、渗透剂、柔软剂等，属于连续式生产，产量高，易于控制适合大批量生产。一般流程为：浸轧染液烘干焙烘，烘干时温度不宜过高，否则影响织物的匀染性，焙烘温度一般为130 ～ 170 ℃。
轧染的难点主要在于染色时粘合剂易粘轧辊和导辊，染深色时摩擦牢度和手感不理想，限制了其应用。阳离子改性技术的出现进一步优化了涂料连续轧染，纤维先浸轧改性剂后浸轧染液，可获得较好的效果。但由于阳离子改性均匀性的问题，易造成染色不均。
1.2 涂料浸染
阳离子改性技术的完善，使涂料浸染成为一种可能。浸染适合小批量、多品种的生产，也适合纱线、针织品染色等，可产生石洗、磨白、碧纹等效果，特别适合成衣染色。浸染技术的发展在一定程度上弥补了轧染的不足。
涂料浸染染液基本组成与轧染基本相同，工艺流程一般为：纤维阳离子改性染色固色水洗。存在的主要问题是颜色控制和修色困难、染色不均、摩擦牢度低，尤其是深色品种的湿摩擦牢度。此外，改性后的纤维与涂料之间由于静电引力，虽提高了上染率，但使得颜料颗粒向纱线内部的扩散变得困难。
目前不少研究工作者将超声波、等离子体、泡沫负载等技术应用到涂料印染中，来提高得色深度和牢度。沈乾坤、陈少瑜等人采用泡沫法对喷墨印花前真丝织物进行单面阳离子改性，改性处理后织物亲水性提高，喷墨打印颜色深度增加，清晰度提高，手感柔软，节能节水。
2 涂料染色的研究现状
2.1 纤维预改性
2.1.1 物理改性
物理改性主要是通过物理作用在织物表面形成刻蚀，增加纤维粗糙度，并引入活性基团，从而提高涂料对织物的吸附能力。W. S. Man、张广知、宋富佳等人研究了等离子体处理织物后的染色效果，经等离子体处理后，可显著改善涂料对织物的着色能力，处理后染色织物的K/S值、各项色牢度和手感与阳离子改性处理的织物相当。
2.1.2 化学改性
纤维的化学改性一般是通过阳离子改性剂对纤维表面接枝处理，使纤维表面带正电性。通常阳离子改性剂是带有活性基团的季铵盐化合物，在一定条件下纤维中的羟基等可以与阳离子改性剂发生亲核反应，并通过共价键与改性剂结合，改变纤维表面电荷的分布，接枝改性后的纤维成为阳离子性的纤维。染色时接枝上的阳离子基与涂料阴离子发生库伦力的结合，使原来对纤维没有亲和力的涂料与改性后的纤维发生Langmuir型定位吸附。同时改性剂分子两端可对涂料粒子和纤维进行架桥吸附，增大染料和纤维间的结合力，提高染色牢度和染色深度，改善染色织物手感。
金环、房宽峻等人采用自由基聚合法，以过硫酸铵为引发剂，DMC、AM为单体共聚制备阳离子聚合物PDA，对棉织物预处理后涂料染色，改性剂效果显著。尚玉栋等人以聚丙烯酰胺为原料，采用Hofmann降级重排试验，合成聚乙烯胺阳离子改性剂，改性后染色织物表观深度较未整理织物提高近 1 倍，干/湿摩擦牢度、耐洗牢度均有 1 ～ 2 级的提高，对手感影响较小。Longyun Hao、Rui Wang等人以PAK为阳离子改性剂，通过浸染的方法研究了改性棉织物对纳米酞菁涂料的吸附，发现染色织物的水洗牢度可达 4 ～ 5 级，摩擦牢度 3 级左右。
涂料染色技术也不局限于棉纤维，竹纤维、羊毛纤维、真丝织物、涤棉混纺等织物的涂料染色技术也日臻完善。王潮霞、陈国强、张广之等人研究了真丝、羊毛等织物改性后的染色性，其染色性能均有一定提高。
2.1.3 物理化学共同改性
结合两种改性方法的优点，对织物进行物理、化学共同改性。既能在织物表面形成刻蚀，又能引入阳离子基团，二者共同作用提高上染率和染色牢度。
2.2 涂料的精细加工及阳离子化
2.2.1 涂料分散
涂料颗粒细小，比表面积大，表面能较强，在后续的加工和存放过程中极易发生聚集，稳定性较差。为了提高涂料的分散稳定性，要借助表面活性剂对涂料进行表面改性。
王春霞等研究了聚羧酸分散剂PCA对颜料黄14的分散性，所得分散体粒径较小，稳定性较高。孙妍、黄静红等应用自制的超支化聚（酰胺-酯）分散剂HPD制备超细涂料，具有较好的分散稳定性，涂料染色织物皂洗牢度较好，超支化聚合物HPD为开发新型水性高分子分散剂提供了新思路。
2.2.2 涂料超细化
涂料颗粒的大小及粒径分布对颜色强度和着色力有很大的影响，一般粒径越小，蓝绿光越强，粒度分布越窄，着色强度高，颜色鲜艳纯正，可显著改善涂料印染效果。
超细涂料的制备必须解决两个问题：一是细化，二是超细涂料的稳定性。涂料超细化的基本方法有气相沉积法、溶解解析出法和超细粉碎法，前两种方法对装置要求高、反应条件苛刻、产率低，限制其发展和应用。涂料超细粉碎法通过砂磨、球磨、三辊磨、涂料振荡、高速搅拌、超声波、捏合处理等将涂料颗粒研磨、剪切。近年来出现的新型高压高剪切微射流粉碎设备可以制备出粒径200 nm左右的超细颜料，克服了球磨机、砂磨机时间长、效率低、能耗高、除杂困难的缺点。通常涂料细化和表面活性剂改性同时进行，使得涂料粒子以较小粒径均匀分散，不发生聚集或沉淀。
许益研究了超细涂料的染色和印花，与普通涂料相比超细涂料染色织物K/S值较高，色泽鲜艳度和手感较好，印花织物不用粘合剂也具有一定的色牢度。王春霞利用砂磨机研磨分散制备超细有机颜料，对筒子纱染色，具有较理想的染色效果。
纳米技术具有独特的物理、化学、生物特性，为超细涂料的发展提供了新的方向。纳米技术在涂料领域应用方向有两个：一是改善传统涂料性能，提高原有涂层的强度；二是制备功能性纳米涂料，如纳米抗菌涂料、静电屏蔽涂料、军事隐身涂料、纳米界面涂料等。国外对高细度的纳米涂料早有研究，但目前只有少数跨国公司可以独立生产水性纳米涂料，如美国的杜邦、德国的巴斯夫等，未来纳米涂料尤其是水性纳米涂料将成为发展的前沿。
2.2.3 涂料阳离子表面改性
对织物先改性后染色，工艺流程长，能耗大，易染花。Pandian S. P.提出了阳离子涂料的概念，直接对涂料进行阳离子改性，省略织物的阳离子化。涂料阳离子改性可有效降低涂料与纤维表面的静电斥力，并通过空间位阻效应对涂料颗粒进行分散。与非离子和阴离子涂料相比，阳离子型超细涂料与纤维的结合力更强，上染率、牢度和色光较高；不但工艺简单，节约染化料，而且还能提高染色织物的防霉抗菌功能，改善其贮存性能，延长使用寿命，提高产品档次。
制备阳离子涂料的方法主要有两种：一是直接用阳离子表面活性剂对涂料进行改性。周海银以丙烯酸丁酯、苯乙烯、阳离子单体D为原料，通过自由基聚合反应制备阳离子聚合物SBD，采用高压高剪切微射流粉碎机分散制备阳离子超细涂料，涂料颗粒小，分散均匀。在涂料浓度1.0%（o.w.f）、粘合剂浓度10 g/L时，上染率可达99.4%，K/S值7.33，干摩擦牢度为 3 ～ 4 级，湿摩擦牢度为 2 ～ 3 级，皂洗退色和沾色牢度分别为 4 ～ 5 级和 5 级，且染色均匀性好。二是用非离子和阳离子表面活性剂共同对涂料进行改性。王潮霞、李小丽等人用非离子分散剂制备超细涂料，以阳离子改性剂调节涂料表面电荷，制备阳离子型超细涂料。所制备的阳离子型超细涂料粒径小，Zeta电位由负变正，离心稳定性高，对温度、电解质、pH值的稳定性较好，染色织物的K/S值明显增大，颜色更深。
2.3 新型高效、环保型粘合剂的开发
满足涂料印染要求的粘合剂一般要具有较强的粘着性，手感柔软，耐老化性好，不泛黄、透光性好，结膜紧密光滑、富有弹性，生态环保，不释放游离甲醛和有害气体等。常见的粘合剂有丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯共聚物、水性聚氨酯、聚丙烯酸酯改性产物等，并且以自交联反应的居多。
2.3.1 聚丙烯酸酯类粘合剂
聚丙烯酸酯类粘合剂制备简便，原料易得，多以丙烯酸丁酯、苯乙烯、阳离子单体等为原料，通过乳液聚合制备。其耐光性、粘着性、耐气候性优异，但存在低温变脆、高温变粘、色牢度差、释放甲醛以及耐水性、附着性差等问题。
在有关阴离子无皂乳液聚合的研究中，牛松等人以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸等为原料，通过乳液聚合制得涂料染色用粘合剂NZ-7，麻录亮、赵振河等人以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸异辛酯等为原料，采用无皂乳液聚合法合成丙烯酸酯类涂料染色粘合剂MZ-19，粘合剂稳定性均较好，染色织物摩擦、皂洗牢度优异，手感柔软。
阳离子改性技术的出现给染整工作者提供了新的思路。与阴离子无皂乳液相比，阳离子聚合物乳液表面或本身带正电荷，对负电荷表面具有很强的粘着力，可通过静电引力将涂料粒子包覆在织物表面，形成致密均匀的薄膜。具有粘着力强、粘度低、易传热、生产安全、污染少等优点，一定程度上提高了染色织物的干湿摩擦牢度，降低了粘合剂的用量，手感柔软。
Dangge Gao、Junfang Feng等人以二烯丙基二甲基氯化铵、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、羟乙基丙烯酸酯为单体，通过无皂乳液聚合阳离子聚合乳液，染色棉织物的干、湿摩擦牢度可达 3 ～ 4 级，皂洗牢度 4 级，可与商品粘合剂媲美。孙锡涛、王祥荣通过亲核取代反应，以甲基丙烯酸二甲胺乙酯、1-溴十四烷为原料合成甲基丙烯酰氧乙基十四烷基二甲基溴化铵（DMMB），以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯作单体，DMMB为可聚合乳化剂，通过过硫酸铵引发乳液聚合制备阳离子粘合剂，对纯棉织物进行染色后，各项牢度均达 3 级以上。
2.3.2 水性聚氨酯类粘合剂
水性聚氨酯类粘合剂具有耐低温、柔韧性、粘结性好、不燃、气味小等优点，聚氨酯分子具有可设计性和环保性，可通过调节软硬单体制备既符合染色要求又环保的聚氨酯类粘合剂，克服聚丙烯酸酯类粘合剂使用过程中存在有害气体释放的问题。
刘玲玲以聚酯二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸为原料，采用预聚体法合成水性聚氨酯乳液，胶膜机械性能、耐水性较好，用于涂料染色可达到预期效果。
3 涂料染色发展趋势
涂料印染加工成为全球纺织印染行业发达程度的重要标尺，而中国涂料印染加工织物产量远落后于欧美发达国家，甚至低于世界平均水平。
如何节能、减排、降耗，清洁可持续生产，已成为印染行业亟需解决的问题。涂料染色技术是国家环保总局、国家经贸委《印染行业废水污染防治技术政策》鼓励采用和印染企业清洁生产选择的主要技术之一，是印染技术重要的发展方向之一。国务院印发的《“十二五”节能减排综合性工作方案》中，印染行业被列入重点推进节能减排的行业，而涂料染色是鼓励的印染产业项目，今后会有很大的发展。
未来涂料染色技术将在纺织印染行业中占据主导位置，新型涂料、环保型粘合剂、低粘合剂或无粘合剂的涂料染色技术以及相关染色工艺将会日臻完善，涂料染色、涂料印花将成为未来纺织印染的主要方向。
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