1.棉纤维

棉纤维是植物纤维素纤维，它具有优良的生态性及舒适、吸湿、保暖、柔软等良好服用性能，但也存在一定的缺点，如易起皱、易发霉等。为充分开发改进棉纤维功能潜质，对棉纤维的绿色改性、升级利用的研究已成为近来纤维材料的一个关注点。

（1）利用基因工程改善棉纤维生长。棉花生长期长、虫害多，造成的损失严重。而利用转基因抗虫与施药相比有多种优势：不会在土壤和地下水中造成药物残留，对非生物目标无毒性，对于难以喷药或不能喷药的植物器官亦有保护作用。在棉花抗虫的基因工程研究领域，最成功的是利用苏云金芽孢杆菌Bt杀虫基因。经过多年的实验表明，Bt基因引入到棉花后，抗虫棉表现出很强的抗虫性（表2-1）。其次是蛋白酶抑制剂基因。与Bt等抗虫蛋白相比，蛋白酶抑制剂基因具有很多自身的优势。首先是昆虫不易对蛋白酶抑制剂基因产生耐受性。蛋白酶抑制剂基因与昆虫肠道蛋白酶自身的优势性中心的作用，是其抗虫机理的关键，这个活性中心往往是酶的保守区域，因此昆虫通过突变来产生耐受性的概率很小。相对于其他抗虫蛋白而言，昆虫却易对此产生耐受性，而不易对蛋白酶抑制剂基因产生耐受性。由于昆虫同时对两种抗虫蛋白产生抗性的概率更小，故可将蛋白酶抑制剂基因与其他抗虫元件联合使用，培育双价抗虫作物，以扩大转基因植物的抗虫谱，并提高抗虫效果。在转基因植物中同时引入两种或两种以上不同抗虫机制的基因是防止或延缓害虫产生耐受性的有效方法，这将成为今后抗虫基因工程的一个主要方向。中国农科院和中国科学院遗传研究所等将豇豆胰蛋白酶抑制剂（CPTI）和大豆Kunitz型胰蛋白酶抑制剂（SKTI）基因分别与Bt蛋白基因联用，已各自获得抗虫效果较好的双价抗虫棉转化植株。

表2-1　抗虫棉的抗虫性表现

此外，基因工程还用在棉花的抗病以及除草等方面。2002年以来利用座子标签法、图位克隆法等，已从玉米、番茄、烟草、水稻等植物中分离鉴定了近二十个抗病基因。且有许多将抗病基因引入到棉花中的成功例子，使棉花表现出了良好的抗病性，有利于棉花的生长。在除草方面也有报道，早在1993年，转基因棉花除草剂溴苯腈（BXN）就进行了首次商用示范。

（2）利用基因工程改善棉纤维品质。利用基因工程改善棉纤维品质有两条途径：

①增加或减少某些与棉纤维品质相关的蛋白质或酶的表达水平，这一途径需要分离鉴定出与纤维品质相关的基因。由于与纤维品质相关的棉花基因目前还不是很清楚，因此，目前的工作一般是试图分离鉴定那些仅在或主要在纤维细胞内表达的基因。一般认为，纤维细胞特异表达的基因可能对纤维发育起重要作用。现已发现了若干这样的基因，它们有的在棉纤维的发育早期表达，有的只在纤维发育后期表达。虽然这些基因在纤维发育中的功能还不清楚，但它们在纤维细胞内的特异表达和表达受发育程序调控，表明纤维发育的不同阶段可能受到不同基因的控制。这些基因对棉纤维强度、长度和细度等内在品质性状的形成可能起着重要作用。因此，分离鉴定这些基因可以为棉纤维品质改善基因工程提供目的基因。

②从其他生物中选择有潜力的基因，将其导入棉花，以提高纤维品质。例如PHB（聚羟基丁酸）是理化特性类似聚丙烯的天然可降解的热塑聚合物，许多细菌能产生该物质。由于可天然降解，因此不会造成污染。一个潜在的方法就是在棉的胞腔内合成它，而不改变棉的其他性能。John和Keller将细菌的还原酶和PHA合成基因转入棉花，成功地在棉纤维中产生了PHB，从而生产了带有化纤特性的新型棉花，但是PHB的含量只占纤维总重的0.34%。这种新型棉花仍然保留原来的吸水、柔软等特性，但其保温性、强度、抗皱性均高于普通棉花纤维。此外，天然蛋白多聚物PBPs（protein⁃based polymers），例如蜘蛛网、弹性蛋白、人体动脉中的一种具有橡胶样弹性的纤维，Diniell提出将编码聚VPGVG（弹性蛋白的典型序列）的合成基因转入棉花，以期改变棉花的弹性、吸水性、保温性和染色性。最近，我国科学家成功研制出兔毛棉花。这项技术是利用兔子身上分离的角蛋白基因转入棉花，使棉花纤维具有了毛的品质。该棉花色泽似兔毛般光亮，手感也更加柔软，1998年，中国科学院上海植物生理生态研究所以陈晓亚研究员为首的课题组应用独创转基因技术，在该所人工气候室培育出第一代棉株。经过反复筛选、育种，目前已培育出第六代，且遗传性稳定。

（3）利用基因工程生产彩色棉。彩色棉（nature colored cotton）也叫天然彩色棉、有色棉。它是采用杂交、转基因等现代生物工程技术培养出来的一种在吐絮时就具有红、黄、绿、棕等天然色彩的棉花。而天然彩色棉原是棉花本身的一种生物学特性，它的纤维彩色生理缘由是在纤维细胞形成与成长发育的过程中，在其单纤维的中腔细胞内沉积了某种色素体所致。这种色素体的沉积主要受遗传基因所控制，而受环境的影响较小。这种色素体一般又叫突变体，在纤维中腔细胞内沉积的色素多，纤维彩色就深，沉积色素少，彩色相对就浅。

天然彩色棉在栽培种植的过程中只施有机肥料，不使用化肥农药，且制品不需经过漂、煮、染。这就消除了在印染过程中产生的有害及致癌物质，如甲醛、五氯苯酚、偶氮染料、发光剂、柔软剂、荧光增白剂、有害重金属的污染以及防腐、防蛀、防霉化学制剂和杀虫药剂等农药的残留。同时还可降低污水排放，减少能耗，降低成本，提高产品附加值。产品消费后与白棉产品一样仍可废旧循环再生。它保护了人类共同的生存空间与环境，从而保证了人体健康。因此，天然彩色棉作为环境友好材料正日益受到人们的重视。彩棉一旦能大量应用，将给纺织业带来新的变革，有助于突破国际上的绿色壁垒，成为促进我国纺织品出口的新的增长点。

①彩色棉与白棉性能上的差异。

a.截面构成与尺寸稳定性。通过透射电镜观察，彩色棉纤维次生胞壁比白棉薄很多，而胞腔远远大于白棉，绿棉胞腔约占1/2；棕棉胞腔约占1/3；白棉胞腔仅占1/5～1/6。纺织上可用的棉纤维部分，主要分布在次生胞壁。白棉次生胞壁厚，胞腔较小，纤维素含量多，纺织可利用价值较高。白棉经丝光溶胀处理后，胞腔可基本消失，从而获得较好的尺寸稳定性。彩棉胞腔大，可收缩的空间多，受湿热或化学、机械影响后，可发生剧烈收缩和变形。实验表明，经50～60℃热水处理1h，彩色棉面积收缩率可达到16%以上。若经过浓碱处理，面积收缩率可达到30%以上。

b.纤维素含量与纤维品质。化学分析结果表明，纤维素含量白棉占97%以上；棕棉占93.44%；绿棉占89.8%。彩色棉纤维素含量低，半纤维素含量高，造成纤维长度短，强度偏低。马克隆值、整齐度、短绒率、衣分率也都低于白棉。另外，杂质中，彩色棉果胶含量小于白棉，约为白棉的35%～45%。果胶物质是纤维细胞壁之间的黏合剂。因此彩色棉细胞壁之间的抱合力较低，且可纺性差，断头率高，飞花多，易起毛。棕棉纤维素含量略高于绿棉，因此各项指标略好于绿棉，可纺性也稍好，见表2-2。

表2-2　纤维品质对比

c.蜡质含量和亲水性。白棉杂质含量4.34%，其中脂肪含量0.68%，木质素含量为0。棕棉杂质含量14.28%，其中脂肪和木质素含量占9.57%。绿棉杂质含量占18.84%，其中脂肪和木质素的含量占13.68%。由此可见，彩色棉杂质含量约是白棉的2～5倍。白棉杂质主要成分是果胶、灰分和含氮物质，几乎不含木质素。彩色棉杂质主要成分是脂肪和木质素。两者都可用有机溶剂萃取，统称为蜡质。蜡质的主要成分是长链脂肪烃及少量环状芳烃，其主要性质是拒水，在生物生长过程中，起防止毒素侵害和保持植物体内水分的作用。因此彩棉拒水性很强，吸水性差，未经处理的彩色棉毛效为0cm/30min。为使彩色棉产品达到亲水效果，则需特别加工。

②彩色棉的产品开发。彩色棉在纺织加工中基本做到了无过程污染。彩色棉服装色泽柔和，款式典雅，格调古朴，质地纯正，穿着舒适安全，符合人们返璞归真、回归天然的心态。它提倡的是一种人与大自然和谐一体的感觉，面对的是有现代意识、注重环保、讲求生活质量的新一代。我国彩色棉纺织品已由最初的机织面料、针织面料扩大到毛巾、浴巾、床上用品、内衣、袜子、帽子、婴幼儿系列服、无纺布等纺织成品。而且一系列高科技彩色棉纺织品陆续开发出来，如彩色棉纳米防菌抗臭弹力纱、彩色棉远红外丙纶衬衫面料、彩色棉与罗布麻混纺保健面料、彩色棉与大麻混纺休闲面料、彩色棉与天丝纤维混纺或交织面料等。彩色棉可纺品种已经达到或接近白棉的水平。

③彩色棉基础研究现状。彩色棉由于其环保特性，越来越引起国内外的关注。目前，国内外对彩色棉纤维的形态结构、超微结构、发色机理、色素稳定性等多方面进行了大量的研究和探索，我国在彩色棉的研制和开发领域中处于世界领先水平，在彩色棉的核雄性不育生物工程技术和棕色长绒棉培育技术、彩色棉基因改性抗虫抗病、导入蜘蛛丝改进彩色棉强力、导入红色、蓝色、黑色基因丰富天然色素等方面都做了大量工作，并取得了阶段性进展。

④彩色棉开发中亟待解决的瓶颈问题。

a.彩色棉的色谱单调；

b.彩色棉种植上需要隔离；

c.彩色棉纤维品质较差；

d.彩色棉色素不稳定；

e.天然色素的结构和性质缺乏深入的基础研究；

f.彩色棉纺织品尺寸稳定性差、易变色。

2.麻纤维

（1）苎麻纤维。由于苎麻织物具有舒适、卫生等优良品质，从而使苎麻的需求不断增加。但苎麻纤维由于结晶度高，导致硬挺度高，纤维的抱合力差，加工难度大，而且还存在着刺痒感，纤维的回弹性差等缺点，在发展生态纺织品的趋势下，研究者们对其进行了新改性方法的探索，也取得了相应的进展。

①苎麻纤维羟烷基改性技术。在浓碱作用下，苎麻纤维素非晶区发生膨润生成碱纤维素（不同于传统的碱改性方法），碱纤维素进一步与环氧乙烷或环氧烷烃作用，使其作为交联剂穿插在非晶区生成羟乙基或羟烷基。由于纤维的结构发生变化所产生的应力使纤维扭曲，外观发生卷曲，同时使纤维的刚性易发生改变，大大降低了纤维的初始模量。由于变性苎麻纤维的卷曲度与纤维节结的膨胀呈竹节状，使纤维的抱合力大为增加。

②无甲醛麻类变性纤维交联技术。与麻纤维羟烷基改性技术相似，无甲醛交联技术采用乙二醛、二羟基乙烯脲、聚缩醛、β-二羟基乙基砜、丙二醇、二缩水甘油醚、硝基烷烃等其中任何一种不含甲醛的交联剂，在催化剂存在情况下，将碱纤维素浸渍其中，再挤干，经高温焙烘交联。变性后纤维具有柔软性、挠曲性、耐疲劳性，解决了纤维的回弹性差的问题。变性后纤维还具有较好的吸湿与抗静电性能，制成的织物舒适、透气、少沾污，更合乎穿着卫生条件。

（2）大麻纤维。大麻是人类最早应用的纺织材料之一，但由于大麻原麻中果胶、木质素、半纤维素含量高，单纤维长度短，取向度差等缺陷，使大麻纤维的利用落后于亚麻、苎麻，并逐步走向衰退。随着社会的进步和人类对自然界认识的加深，“绿色消费”率先在欧美等地区的一些发达国家中兴起。大麻纤维以其独特的天然保健性能，又重新受到国内外纺织界的广泛关注。

①大麻纤维的优良特性。大麻纤维表面很粗糙，纵向有许多裂隙和孔洞，并与中腔相连。因此大麻织物吸湿性能优良，且散湿速率大于吸湿速率，穿大麻服装与棉质服装相比，人体感觉可低5℃左右，且舒适、爽身、透气；大麻纺织品具有较好的抗静电性能，抗电击能力比棉纤维高30%左右，对人体无不良影响，还可消散音波；大麻纤维截面呈圆形，单纤维极细，是麻类中最柔软的一种，没有苎麻、亚麻那样尖锐的顶端。因此，大麻面料无须特别处理就可避免其他麻类纺织品的刺痒感和粗糙感；大麻纺织品未经任何药物处理，水洗后经测试（按美国AATCC 90—1982定性抑菌法），对金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、曲霉、青霉、大肠杆菌、胞念球菌均有明显的抑菌效果；大麻纤维的耐热性极佳，在370℃时仍然保持不变，并耐晒绝缘；大麻纤维不仅含有麻甾醇等有益物质，经高频等离子发射谱分析测定含有10多种对人体健康十分有益的微量元素。

②大麻的环保型加工。利用现代生物技术——酶法脱胶，为大麻脱胶开辟了一条新的工艺技术路线。大麻脱胶酶只对大麻中的胶质（半纤维素、木质素、果胶、脂蜡质等）具有生物分解和降解作用，而对纤维素很少甚至不起作用，从而保证有效地去除胶质。同时，使纤维保持原有的天然品质和性能。由于大麻生物酶的高效性，整个工艺过程只需2～3h，较化学脱胶方法缩短50%的时间。与原化学脱胶相比，应用大麻生物脱胶技术，具有绿色环保、无污染，脱胶均匀、纤维柔软、强力高、可纺性能显著提高等诸多优点。研究和应用大麻生物脱胶工艺技术，创造质量稳定、无污染、低成本的生产体系，对实现企业的可持续发展具有重大意义。

③开发大麻纤维符合国家可持续发展战略。大麻属生态作物，能吸除土壤中的镉、铅、铜等元素，改良受重金属污染的土壤。大麻作物能抗病虫害及有效抑制杂草生长，无须喷施杀虫剂和除草剂，田间管理简单，种植成本低。我国很多地区适宜大麻种植和生长。尤其在西部沙化或半沙化地区种植大麻，不仅可使大片荒芜的土地得以利用，恢复当地的生态平衡，而且还能增加农民收入，有利于解决当地的“三农”问题。有关资料显示，在土地瘠薄的辽西地区，种麻的收入是种粮食作物的5倍。总之，大麻纤维的种植和加工，符合可持续发展要求，是一项利国利民、造福子孙、保护生态环境的绿色工程。

（3）罗布麻纤维。罗布麻又称“野麻”，夹竹桃科多年生草本宿根植物，人们称之为野生纤维之王。罗布麻纤维较细软，表面光滑，长度约在20～50cm左右，罗布麻纤维细度在12～17μm之间，同羊绒细度基本相同。罗布麻纤维截面呈不规则椭圆形，长短之比大约是2:1，纵向有明显竹节，内有腔孔和特有的“沟槽”存在。罗布麻纤维单根断裂强度为6.52cN/dtex，断裂伸长率为3.42%，纤维的结晶度高于棉纤维，低于苎麻纤维，纤维内含有18种氨基酸。罗布麻纤维具有棉的柔软、丝的光泽、麻的滑爽特性，这些特性均优于其他麻类纤维及天然纤维。罗布麻除有以上性能和一定的可纺性外，还具有两大生态功能。

①天然抗菌、除臭。经检测，罗布麻纤维本身具有抗菌性。罗布麻纤维的防毒等特性正源于它的抗菌力，不仅抗菌，而且能抑菌，还能治疗皮炎、湿疹等皮肤病，是保健纺织品的最好原料。罗布麻与其他织物灭菌率的比较如表2-3所示。(www.daowen.com)

表2-3　罗布麻与其他织物灭菌①率的比较

①试验菌：肺炎杆菌Klebsiella pneumoniae AATCC 4352。

②作为未加工试验材料，用标准白布（锦纶）。

②天然远红外功能。罗布麻纤维是天然的远红外发射材料，可发射8～15μm的远红外光波，能渗透到皮肤和皮下组织，改善微循环，减少血管内血脂数量，降低血脂，减少动脉硬化等心血管疾病发生。

目前罗布麻纤维的主要纺织品是罗布麻含量不低于35%的棉麻混纺针织内衣、衬衫等贴身保健纺织品，这些纺织品能有效地改善高血压引起的眩晕、头疼、心悸失眠等症状，具有良好的透气性、吸湿性，穿着不沾身、无汗臭、无静电。日本是罗布麻纺织品最大的消费市场。国内已有一些彩色棉公司开发罗布麻和彩色棉的混纺织物。近年来，罗布麻纺织品正向多功能复合保健方向发展。

3.羊毛纤维

羊毛纤维不仅具有良好的生态性，还有许多特点，如优良的弹性、覆盖性与隔热性，柔和的光泽，良好的吸湿性与放湿性，独特的毡缩性，良好的恢复弹性与定形机制等。但也存在一些缺陷，如毡缩性会带来服用与护理的难题；恢复弹性与定形机制会造成在热、湿、力作用下的织物变形与褶皱。羊毛纤维易带来刺痒感与不适感。为克服上述这些缺点，国内外研究者进行了一系列改进研究，主要体现在细化羊毛的获取上。因为细支（18～21μm）、超细支（15～18μm）羊毛是轻薄柔软和舒适无刺痒面料的基础，低或无毡缩性羊毛及高稳定性定形羊毛是面料易护理性能的保证。目前，羊毛细化的主要途径为羊毛的人工拉伸细化、羊种的遗传培育和羊毛的减量处理。其中人工拉伸细化成为研究热点，并有产业化应用。

（1）拉伸细化技术。羊毛的拉伸细化技术最早始于20世纪80年代初，澳大利亚CSIRO（联邦科学与工业研究组织）的羊毛研究所开始提出并着手研究，在1993年推出了羊毛细化加工技术，并在1995～1998年先后在欧洲、日本、美国、澳大利亚和新西兰知识产权局申请了专利。同期，日本学者亦有相应的研究和专利。羊毛细化技术及其细羊毛产品OptimTM是目前AWI（Australian Wool Innovation，澳大利亚羊毛创新局）的主推产品和技术，也是当今毛纺织工业中的高新技术。

羊毛拉伸细化工艺有两种：一种是高细化度的永久定形工艺，所得细化毛（OptimTMfine）的性状稳定；另一种是低细化度的暂时定形工艺，所得细化毛（OptimTMmax）的性状在热、湿条件下会回缩而获得较好的蓬松性。

整个拉伸细化工艺中，公开报道的拉伸细化方式大致有3种：无捻短隔距握持拉伸（握持拉伸）、假捻大跨距握持拉伸（加捻拉伸）和真捻短隔距握持拉伸（复合拉伸）。

OptimTM纤维拉伸改性技术不仅将羊毛拉长变细，而且改变了普通羊毛的组织结构，成为一种兼有真丝和羊绒性质的新型纤维。羊毛纤维就其分子结构来看，具有四级结构，一级结构是各氨基酸连接方式和排列顺序，二级、三级、四级结构统称为羊毛蛋白空间构象，拉伸主要改变其空间构象，空间构象发生变化，纤维性能也随之变化；羊毛纤维就其化学组成来说，主要是蛋白质，蛋白质是由多种氨基酸缩合而成的链状分子，链的形状有两种：一种是螺旋链，叫作α型；另一种是直线状的曲折链，叫作β型。在一般情况下，毛纤维的蛋白质以α螺旋型存在，当纤维受到特定条件处理时，分子形状可以由α螺旋型蛋白质转变为β折叠型，这种空间结构的转变使羊毛具有被拉伸的潜力。但是，羊毛纤维的蛋白质分子并不是一根一根独立存在的，它们之间通过氢键、二硫键、氨基酸侧链端所形成的盐式键作用，形成排列紧密的网状结构。因此，在拉伸前借助于助剂和预加热的处理使纤维内大分子间的各种键松开，α螺旋型大分子可以像弹簧一样被拉长变直、变细，转变成β折叠型结构，并在新的位置上建立起新的连接，再通过定形方法把新的连接形状稳定下来，达到羊毛纤维拉伸变细的目的。

OptimTM纤维的研制成功意味着毛纺产品的应用面被大大地拓宽。随着人们对服装高档化、轻薄化、舒适化要求的不断提高，对羊绒纤维的需求也不断地增加。但是，山羊绒的单羊年产绒量不过200～400g，更为严重的是山羊吃草的时候连根拔起，对植被和生态环境的破坏是明显的，在目前全世界强调环境保护的背景下，扩大山羊的饲养显然是行不通的。因此把普通的绵羊毛加工成近似羊绒风格的Optim TM纤维不仅具有经济意义，而且具有重要的社会意义。

（2）羊种遗传培育与改良。随着遗传学的诞生和发展，羊种优选得到稳步发展。特别是现代分子生物学和遗传学的发展，生物工程技术在羊种的育种和改良中得到应用，包括：基因组标记辅助选择和转基因技术，从分子角度分析动物的遗传特征和多样性，为育种提供可靠的依据；以羊种克隆迅速繁殖优良羊种。澳大利亚在此方面已有实质性的研究，形成了优质羊毛的强毛形、中毛形、细毛形和超细毛形四大类。羊种优育与改良虽过程缓慢，但也是羊毛细化有效可行的方法。

（3）羊毛的减量改性技术。羊毛减量加工的目的是通过对羊毛鳞片的部分或全部剥离，减少织物毡缩，改善纤维光泽和织物手感，同时使纤维变细。用低温等离子体技术代替化学方法进行羊毛的减量改性，不仅克服了改性过程中的环保问题，而且不会损伤羊毛纤维本体，同时改善了羊毛的性能，提高了利用价值，并且减少了水洗过程中的失重，从而使羊毛织物的丰满度、硬挺度提高，低负荷下的伸长降低，保形性提高，尺寸稳定性明显改善。但同氯化处理比较，等离子体处理的羊毛织物表面粗糙度略有增加。

①羊毛防缩。用各种低温等离子体处理都可以使羊毛产生很好的防缩效果，例如氧气和氢气的辉光放电、电晕放电等离子体处理。

低温等离子体改善羊毛毡缩的机理：低温等离子体处理羊毛时，高能粒子轰击纤维表面，一方面使羊毛表面发生刻蚀，破坏部分鳞片层；另一方面使羊毛表面发生交链聚合，覆盖了部分鳞片层，阻碍了鳞片效应。由于这两个原因，羊毛的正逆鳞片方向的摩擦系数均得到提高，但其差值却降低了，从而使羊毛获得了很好的防缩性能。

最近又发展了羊毛织物的新型防毡缩处理——低温空气等离子体与生物高聚物壳聚糖沉积处理联合法。空气等离子体处理后的毛织物的防毡缩水平，可通过后处理中的生物高聚物壳聚糖来提高。空气等离子体处理，促进了亲水性的壳聚糖在羊毛纤维上的吸附。与氧等离子体处理相比，角质层有了一些物理性质上的不同，是一种新型的环境友好的防毡缩加工方法。

②提高羊毛纱强力。低温等离子的刻蚀使纤维表面粗化，但刻蚀作用因仅发生在角质层，对单纤维强力的影响不明显，但增加了纤维间的摩擦力和抱合力。从而提高了毛纱的强力。例如用空气或氯气等离子体处理羊毛后，可使毛纱强力提高10%，纺纱速度也得到提高。

③提高羊毛染色性能。由于羊毛纤维的化学组成和物理结构的特殊性，使得羊毛染色要在100℃高温、pH为3～6的酸性条件下长时间进行，并且易造成染色不匀、染色牢度差等问题。用低温等离子体处理方法可显著提高羊毛染色性能。例如用CF4和CHF3低温等离子体处理后，羊毛对活性染料、铬媒染料和金属络合染料的上染速度和上染量均明显提高，特别是对铬媒染料来说，染料上染多，大大降低了染色废水中的铬含量，减轻了污水处理的负担，匀染性也有所改进。用NH3和SO2等离子体处理羊毛纤维，在纤维中引入了氨基或磺酸基，使羊毛纤维的染色性能提高。用O2等离子体处理羊毛纤维，在纤维表面产生刻蚀，对角质层有不同程度的破坏，提高了纤维的亲水性，使某些酸性染料上染速率提高（但不提高平衡上染率）。

综合各类研究，低温等离子体改善羊毛染色性能的机理如下：低温等离子体中的高能粒子对纤维表面轰击，破坏了羊毛鳞片层中的胱氨酸二硫键，提高了羊毛的润湿性、溶胀性，使染料易于扩散进入纤维内部，也使得羊毛表面极性增加（例如用NH3和SO2等离子体处理羊毛纤维，在纤维中引入了氨基或磺酸基），提高了染料对纤维的吸附能力，降低了染料向纤维内扩散的空间阻力，从而提高了它的上染速率，改善了羊毛的染色性能。也有研究认为，处理后羊毛表面的润湿性降低，但是由于破坏了羊毛的鳞片层，而使上染速度增快。

④提高羊毛的深色效应。提高羊毛的深色效应可通过PST法改变纤维的表面形态来实现。等离子体中的高能粒子对织物表面的羊毛纤维轰击，使纤维表面发生刻蚀，形成大量的微小凹坑或裂纹，入射光照在织物表面后发生多次反射和吸收，使织物表面对光的反射率减少，吸收率提高，从而起到增深作用。这种刻蚀增深效果不仅与所用气体种类有关，还与染色后羊毛上存在的整理剂有关，如用有机硅树脂处理过的染色毛织物，再用等离子体处理则不发生增深作用。

⑤提高羊毛织物印花效果。低温等离子体处理可增加羊毛织物的毛细管效应，从而提高色浆向织物内部的扩散和渗透能力，使得印制后的织物色泽更加鲜艳浓厚。另外，印花后再经氯化处理会使织物泛黄，而低温等离子体处理则对白度无影响。

4.蚕丝纤维

蚕丝最早产于中国，目前我国蚕丝产量仍居世界第一。蚕丝纤维除具有良好的生态性外，还具有对人体皮肤特殊的保健作用。日本及我国医学科研部门对真丝绸防治某些皮肤病进行了研究。浙江丝绸科学研究院与浙江、西安医科大学等单位进行真丝绸（真丝针织内衣）治疗皮肤疾病的临床试验，结果表明：它对老年性皮肤瘙痒症的缓解总有效率是100%，治愈率是87.5%；对小腿瘙痒症的治疗有效率是79.5%，其中治愈率是45.5%。古代把真丝绸称作“纤维皇后”，现代人把它比喻为“人造皮肤”，对这些美誉真丝绸是当之无愧的。

随着转基因技术的飞速发展，国内外的科研人员正致力于全绿色且具有新品质的天然彩色蚕丝及荧光蚕的研究。

（1）天然彩色蚕丝。在彩色蚕丝的研究领域取得进展的主要是日本，国内从事这方面研究工作的主要有安徽、四川和台湾等地的有关科研单位。

2001年，日本农村水产新蚕丝技术研究分部及群马县蚕业实验场利用现存的蚕户饲育设备，进行彩色茧生产的探索，并获得成功。他们在蚕的人工饲料中添加色素，生产出了家蚕彩色茧。

安徽省农科院蚕桑研究所与中国科技大学联合承担的省级重点攻关项目“天蚕丝质基因转基因家蚕新品种培育”研究，已取得成功，其转基因方法是：将天蚕（结绿色茧丝）的基因通过交变脉冲电泳转基因技术，转移到家蚕的基因中。这项技术属国内首创，已取得专利。实验室进行了碱溶性对比测定，结果表明，转基因蚕的丝质发生了倾向于天蚕丝质的变化，但是转基因后的家蚕茧丝颜色同天然野生天蚕相比仍有一定差距。

四川省成都市华神集团资源昆虫生物技术中心，利用生物基因技术生产出新蚕种，使家蚕能吐出彩色丝。这主要是靠家蚕的突变基因进行基因定位后，利用染色体技术把需要的基因组合输入到家蚕体内，从而培育出能吐彩色丝的新蚕种。这种由转基因蚕结出的天然彩色茧，主要有红、黄、绿3个色系。颜色多达十几种。但是，利用转基因培育出的家蚕变异体品种不稳定，存在品种退化，在实用性上与家蚕杂交种相比，仍处于明显的劣势。

我国台湾省也有研究者介绍了彩色茧生产技术，是日本有关科研机构发明创造的。主要做法是：把5龄天蚕浸入所要染色的化学染料溶液，在一定温度下经2～3min，让染料液从气门进入气管内再渗入体液，然后取出让天蚕吐丝。但染料的成分、浓度、适当的温度和浸蚕时间都未见报道。该蚕丝颇耐紫外线，不褪色，因此颇具实用性。

浙江省花神丝绸集团公司、桐乡市蚕业管理总站与浙江大学动物科学学院蚕蜂科学系进行天然彩色蚕丝规模化生产、研究和开发。此项目的投资建设和开发，将结束我国传统的蚕丝业原料茧只有一种白色的局面，一批新科技、环保有色原料茧将进入国内外市场。

（2）荧光蚕。日本蚕丝和昆虫农业技术研究所，将产生绿色荧光的蛋白质基因植入其他鳞翅目昆虫的基因里，再把这种复合基因与制造一种特殊酶的基因一起注射到蚕卵里，当这些卵发育成虫，就培育出了可发荧光的转基因蚕。经确认，荧光是在重组基因的作用下产生的并可以稳定地遗传给下一代。这一技术可以用来生产优质蚕丝以及防治病虫害等。

我国科学家也在进行这方面的研究。中国科学院上海生命科学院科研人员首次实现了绿色荧光蛋白与蜘蛛丝融合基因在家蚕丝基因中的植入，并获得了荧光蚕。