前言

生物质是指动植物和微生物中存在或者代谢产生的各种有机体，比如糖类、纤维素以及一些酸、醇、酯等有机物。生物基纤维是指由这些生物质制成的纤维，根据原料来源和生产过程基本可划分为生物质原生纤维、生物基再生纤维、生物基合成纤维三大类。

生物质原生纤维是用自然界的天然动植物纤维经物理方法处理加工成的纤维，常被称为天然纤维。棉、麻、丝、毛作为传统的四大天然纤维，见证了人类挣脱蒙昧，由茹毛饮血开始发展成为能够制作工具，学会捕猎、采集、种植和建造等技巧，最终进化成为具有复杂社会形态和浩瀚文化传承的生物群体的波澜壮阔的发展历史。远古智人偶然发现，动物的皮毛和植物纤维鞣制编织之后的织物穿在身上可以御寒，于是有了最早的麻和毛的“服装”。现代考古发现，7000多年前印度河流域的人类就已经成功种植棉花和纺织棉织物；公元前5000年，亚麻已经成为古埃及的主要服装面料；美索不达米亚平原的古巴比伦人使用绵羊的羊毛作为纺织面料；而在石器时代的末期，中国已经开始了养蚕、抽丝和织绸，汉唐时期东西方贸易、文化和技术交流的频繁和深入，让中国丝绸随着“丝绸之路”大量远销到中亚、西亚、地中海和欧洲，举世闻名。

天然纤维作为衣物面料已有几千年的历史，至今仍广泛应用于现代服装制品中。然而，现代化学纤维合成和制造技术的发展对传统的天然纤维市场造成了巨大的冲击。19世纪末至20世纪初，欧洲人为仿制昂贵的丝绸开始了人造化学纤维的探索发展道路。早期研究和生产的硝酸纤维等都各自因其某些缺陷，如纤维强度低或者生产成本过高未能得到推广应用。直到20世纪30年代左右，随着有机化学和高分子化学的发展，一些性能优异，生产成本低廉且生产稳定高效的化学纤维应运而生，如涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、氨纶等，它们被合称为合成纤维，都拥有着各自的优异性能特点，比如涤纶弹性好，强度高，耐磨不易变形；锦纶贴身附体，强度和耐磨性居所有纤维之首；腈纶手感柔软，蓬松卷曲，酷似羊毛，被称为“合成羊毛”；丙纶质轻、抗酸碱，被广泛应用于产业用领域；氨纶弹性高、回复率好、保型性好，用于健美服、高端弹力面料。这些化学纤维的性能往往比天然纤维高，且成本低廉，常纯纺或者与传统天然纤维混纺、交织，应用于各种织物面料中，目前其总用量已经大大超过传统的天然纤维。

然而，化学纤维的大量使用也给当前资源、环境带来了一系列问题。首先，化学纤维的原料来源于石油，石油是一种不可再生的资源，并且目前由于过度开采，石油储量急速下降，已经出现了“能源危机”；此外，化学纤维是相对分子质量成千上万甚至几十万的高聚物，天然界中几乎不存在能够分解它们的动植物或者菌类，在自然环境下它们的废弃物被直接排放到自然界中，对自然界原有的循环系统造成毁灭性的影响。目前，还缺少能够完全处理这些化学纤维废弃物的方法，放任不管会造成“白色污染”和“海洋污染”，传统的处理方法均没有非常好的效果，直接填埋会造成土地和水污染，堆肥环境下难以被降解，而燃烧又会产生污染性气体。

在当今“保护环境、杜绝污染、构建可持续发展社会”的大背景下，高分子材料科技工作者正孜孜不倦地努力研究和发展各种可再生、无污染、可降解的纤维。研究人员从自然界中无污染的天然纤维上得到启发，结合现代高分子化学的技术手段，利用生物体内存在或者代谢产生的一些高分子物质，研究开发出性能优良的生物基合成纤维和生物基再生纤维。这些生物基再生或者合成纤维具有和天然纤维一样，来源广泛，无污染和可降解的特性，且各自具有独特的特点和应用价值。比如利用生物质原料（如淀粉、糖、纤维素）经生物发酵生产乳酸、再经聚合生产聚乳酸及其纤维，在具有可再生、无污染、可降解特点的同时，还具有非常好的生物相容性和一定的抑菌性，可以用于制造可吸收手术缝合线和一次性医疗卫生用品。又如用海洋中蕴含量巨大的海藻提取物制备的生物质再生纤维，来源广泛、环保无毒，还具有能够吸附金属离子和防辐射的特殊性质。我们相信，这些安全环保和具有特殊性能的生物基纤维，一定会在未来得到广泛应用，替代石油基化学合成纤维，在各大产业领域大放异彩，给这个世界带来绿色与健康。

本书阐述了近十几年来各种生物基纤维的研究现状以及未来发展方向，特别是各种生物基纤维的性能特点、制备工艺以及应用领域，对生物基纤维的开发具有一定的启迪和帮助。本书力邀生物基纤维研究领域的各位专家学者共同执笔，集众家之长，打造出一本适合生物基高分子材料及其相关领域的研发人员、管理与生产技术人员、材料应用者等阅读，也适合高分子材料科学与工程相关专业的师生参考使用。本书由任杰担任主编，孙玉山、程博闻、李乃强担任副主编，赵庆章、顾书英担任主审，陈文兴、叶光斗、兰建武、姚菊明等参与了编审。具体编写分工如下：第一章由任杰负责编写，钱程、曹建达、傅忠君等参与了编写；第二章由孙玉山、程博闻负责编写，程春祖、蔡剑、张东、黄伟、李婷、周运安、宋俊、尹翠玉等参与了编写；第三章由陈龙负责编写，孙均芬、潘丹等参与了编写；第四章由夏延致负责编写，王兵兵、薛志欣、田星等参与了编写；第五章由杨占平负责编写，张丽、王宏等参与了编写；第六、第七章由徐晓辰负责编写，李乃强、秦兵兵、郑毅、孙朝续等参与了编写；第八章由尹翠玉负责编写。此外，同济大学材料科学与工程学院纳米与生物高分子材料研究所的研究生金幸、王蛟、李一晗、花翘楚和季诺等也参与了文字排版与校对、图表整理等工作。本书还得到了上海凯赛生物科技有限公司、安徽恒鑫环保新材料有限公司、天津工业大学研究生课程优秀教材建设项目（2017—39）的支持。在此一并表示感谢！

在本书的编写过程中，得到国内外众多同行的关心、支持和帮助，尤其得到了中国化学纤维工业协会副会长王玉萍、生物基化学纤维专业委员会秘书长李增俊等的悉心指导与帮助，在此深表谢意！

由于编著水平有限，本书在内容的选择和文字表述上均可能存在不足，敬请读者和同行不吝指正。

任杰　于同济大学
2018年5月