第四節(jié) 新型纖維原料

一、碳纖維

碳纖維兼具碳材料強抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征，是一種力學性能優(yōu)異的新材料。碳纖維在物理性能上具有強度大、模量高、密度低、線膨脹系數(shù)小等特點，可以稱為新材料之王。

碳纖維除了具有一般碳素材料的特性外，其外形有顯著的各向異性，柔軟，可加工成各種織物，又由于比重小，沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強度。在不接觸空氣和氧化劑時，碳纖維能夠耐受3000℃以上的高溫，具有突出的耐熱性能，與其他材料相比，溫度越高，碳纖維強度越大，在溫度高于1500℃時強度開始下降。碳纖維對一般的有機溶劑、酸、堿都具有良好的耐腐蝕性，不溶不脹。

咖啡碳纖維（Coffee Carbon Fiber）是利用喝完咖啡后剩下的咖啡渣，經(jīng)煅燒后制成晶體，再研磨成納米粉體，加入到滌綸中，生產出一種功能性滌綸咖啡碳纖維，其主要功能是抑菌除臭、發(fā)散負離子和抗紫外線、蓄熱保溫、低碳環(huán)保。

主要性能如下：

（1）減少碳足跡，其碳排放比竹碳減少48%，比椰碳減少85%。

（2）升溫保暖性，經(jīng)測試咖啡碳纖維比普通PET纖維在光照射下升溫幅度高，穿上咖啡碳服飾可以享受咖啡帶來的自然而溫暖的舒心感。

（3）抑菌消臭，水與養(yǎng)分是細菌的溫床，細菌繁殖快慢取決于環(huán)境能提供的溫度、水分和養(yǎng)分，而咖啡碳的多孔吸附效果讓體表水分得到有效控制，進而起到抑制細菌繁殖的作用。而細菌繁殖時會釋放出的臭氣氨也因此大幅降低，因此咖啡碳也能有效除臭。

（4）咖啡碳纖維還能發(fā)散負離子。經(jīng)研究證實，“氧自由基”對健康有著慢性的不良影響，不但會造成細胞衰老、破壞蛋白質，甚至還能降低免疫力、加速動脈硬化和致癌。而負離子的主要功能就是中和“氧自由基”，使細胞的氧化減緩。研究表明，穿著咖啡碳制品所吸收的負離子，與清晨在公園散步的效果一樣，每立方厘米400～800個，相當于辦公室的2～4倍，室外交通繁忙處的6～8倍。該系列產品主要可用于服裝、家紡類等多種終端領域。除了滌綸咖啡碳纖維以外，目前還有腈綸咖啡碳纖維，其性能同樣優(yōu)異。

二、阻燃纖維

服裝、家用紡織品的重要特性之一是安全特性。目前使服裝材料具有阻燃性的方法有以下幾種：

1.纖維生產和織物后整理

（1）共聚或接枝聚合：與具有阻燃性的大分子進行共聚或接枝聚合，使其具有阻燃性。

（2）共熔混合紡絲：合成纖維切片與阻燃劑在紡絲時進行共熔混合紡絲，使纖維具有阻燃性。

（3）織物后整理：對纖維或織物浸漬含阻燃性物質的漿液或樹脂，或者用含阻燃劑的涂料對織物進行涂層，使其具有阻燃性。后整理加工常用的阻燃劑化合物主要有鈦、锫化合物、有機磷化合物等。

2.纖維碳化

纖維經(jīng)過碳化后生成碳纖維，其阻燃性更好，這類纖維目前應用在尖端科技、航空航天領域。

阻燃的措施若是隔絕氧氣，這是絕對阻燃；或是提高纖維或織物的極限氧指數(shù)，即提高燃燒的需氧量，這是相對阻燃。可根據(jù)具體情況來選擇阻燃方法。

三、抗菌、防臭、加香纖維

抗菌纖維是在纖維上附于具有殺滅細菌及微生物的藥物，還可以對面料和纖維制品浸軋抗菌防臭藥液或抗菌防臭涂層。抗菌防臭藥物必須保證對人體安全，無毒副作用且應經(jīng)國家醫(yī)藥管理部門批準。常用的抗菌防臭藥物有：芳香族鹵化物、有機硅季銨鹽、烷基胺、苯類及其他可用藥物等。芳香纖維的加工方法可采用涂層法、浸漬法；還可采用微膠囊技術和纖維包埋技術。目前常采用從天然植物中提煉除臭成分，經(jīng)過加工混入纖維中的方法。

芳香纖維的香型可根據(jù)織物的用途進行選擇。床上用品應有安神作用，使人易于睡眠。而用于裝飾休息場所的織物香味應清香宜人。消臭纖維是對已產生的臭味進行消除，這主要是用香味劑進行遮蔽或用強吸附材料進行吸附除去臭味。

四、紫外線屏蔽纖維

紫外線對生物體是有害的，所以廣泛用其進行殺菌消毒。紫外線會造成肌體免疫力下降，可使人患白內障、產生皮膚斑點或引起皮膚癌。防護紫外線實際是對紫外線的屏蔽。紫外線屏蔽纖維的生產方法主要采用對纖維進行浸漬紫外線吸收性物質或者在纖維中混入可散射和吸收紫外線的陶瓷微粒的方法。前者用于天然纖維，后者多用于合成纖維。

紫外線屏蔽纖維多用于常被陽光照射的服裝及家用紡織品中。

五、抗靜電纖維與導電纖維

靜電由摩擦而產生，靜電是未被疏導的電量的聚集。紡織纖維也有導電性好和差之分。具有良好親水性的纖維具有一定的導電性，不易產生靜電；而沒有親水性的纖維無導電性，易產生靜電。環(huán)境干燥的地方纖維易產生靜電，特別是一些特種工作和特殊環(huán)境中應絕對避免靜電的產生。用抗靜電纖維生產的纖維制品具有抗靜電性；非抗靜電纖維與導電纖維混紡具有抗靜電性；在織物中或纖維制品中間隔地織入導電纖維紗、金屬絲等，織物或制品也會具有抗靜電性。

使服裝具有抗靜電性的方法很多，可以根據(jù)資源情況和具體使用環(huán)境進行選擇。

六、熱防護纖維

熱防護是指防止熱擴散和熱侵入。熱擴散是熱量散失；熱侵入是外界熱對被保護體的影響。使纖維或纖維制品具有熱防護作用的方法有以下幾種：

1.使用特異型纖維

使用超細纖維、異形纖維、中空纖維以增加纖維間的靜止空氣量，減少熱傳遞。

2.在纖維表面復合高效熱反射層

在纖維制品表面涂蓋熱反射率較高的涂層或貼覆金屬箔，如鋁箔等，以減少熱輻射。

3.改善纖維的物理特性

改善纖維的熱導率或對纖維制品增加密度以減少因空氣對流產生熱擴散或熱侵入。

熱防護纖維可用于高檔床上用品的被芯中，較少的填充物就能有較好的保暖性，可減輕被芯重量，提高舒適度。

七、細特纖維與超細特纖維

纖維細度與織物手感和舒適性呈正相關的關系，纖維愈細其各項性能愈優(yōu)。

但是傳統(tǒng)的普通紡絲技術很難生產出細度1.1dtex（1旦）以下的合成纖維。經(jīng)過改進，目前細度1.1dtex（1旦）以下的細特纖維（細特合成纖維）也形成規(guī)模生產，細度更細的超細特纖維（超細纖維）已誕生。細度達到萬分之一分特的超超細纖維成為現(xiàn)實，即4.16g的纖維的長度即可由地球牽到月球（38.44×10⁴km）。

細特纖維、超細特纖維生產人造革原理是將海島形結構的細特纖維、超細特纖維織造成織物后溶去海島形結構中的海成分，纖維間產生縫隙出現(xiàn)滑移，正好使其皮革化。

細特纖維和超細特纖維可以生產出高密和超高密織物，織物手感柔軟，密度高，具有良好的防水透濕和透氣的功能。傳統(tǒng)的防水織物防雨不透濕，使人產生悶熱、暑濕之感。水汽微粒粒徑4×10^-4μm，水滴、水珠粒徑10～300μm，只要織物上的孔隙大于水汽的粒徑而小于水的粒徑，即可獲得防水透濕的良好功能，超細纖維高密度織物即可達到這樣的要求。日本帝人公司利用超細纖維的微纖技術制成了一種織物，其結構類似于荷葉的生物結構，具有很好的防水透濕和透氣性。這是把仿生學與纖維結構、織物結構融為一體的典型案例。

細特纖維、超細特纖維生產的人造革性能好，價格合理，被廣泛地用于火車、汽車、航空運輸?shù)鹊淖渭皟炔垦b飾用紡織品。細特纖維和超細特纖維還用在化纖磨絨織物、仿麂皮織物、高級涂層織物、高檔家具用合成革上。纖維細度與性能的關系見表2-8。

八、變色纖維

變色纖維是指其顏色可以隨著環(huán)境而發(fā)生變化的纖維。它是將顯色物質封于微膠囊中，再將這種微膠囊分散到聚氨酯系的樹脂溶液中，對纖維或織物進行樹脂整理。微膠囊技術、涂層技術和顯色材料技術的發(fā)展，使顯色纖維已經(jīng)進入規(guī)模化生產的實用階段。

變色纖維的變色原因是，顯色材料受到光、濕、熱、氣壓、電流、射線等外部刺激時而顯示某種顏色，或失去顏色或改變顏色，從而使纖維或織物變色。外刺激源為光時稱為光致變色，外刺激源為熱時稱為熱致變色，外刺激源為濕時稱為濕致變色，外刺激源為電時稱為電致變色，外刺激源為氣壓時稱為氣壓變色，外刺激源為電子射線時稱為射線變色，此外還有液致變色、聲致變色等。不同的變色原理可以用在不同的場合。光致變色以往一般用于通訊信號領域；熱致變色用于染色、涂料技術上，濕致變色、氣壓變色應用于天氣變化監(jiān)察上，射線變色用在環(huán)境監(jiān)察和電子技術上。

變色纖維的實質是密封于微膠囊中的顯色物質在受到外源能量作用時，發(fā)生裂解反應，其能量發(fā)生了變化，化學分子分解成離子或離子基團，進行氧化還原反應。具有顯色性的代表物質是妥吡喃系和偶氮苯系化合物，這兩類化合物反應速度快，色彩鮮明，但結構不太穩(wěn)定，反復刺激其顯色能力會減弱。因此目前又開發(fā)了性能更好的苯環(huán)磺胺異唑系化合物。熱致性感溫變色材料性能穩(wěn)定，技術成熟，已商品化。變色纖維的開發(fā)與利用為人們改造自然環(huán)境、適應環(huán)境變化提供了新的手段。變色纖維家族還在不斷地增大，技術完善程度會越來越高，具有廣闊的開發(fā)前景。

變色纖維用在家紡產品中，產品外觀新穎，而且具有了更多的用途，如監(jiān)測環(huán)境條件的變化和氣候的變化，更有利于人的健康。熱致性感溫變色材料、濕致性變色材料在居家、公共環(huán)境中應用于掛帷織物上，熱致性感溫變色材料可根據(jù)氣溫變化而調節(jié)室內光線的明暗，達到良好的調光目的；濕致性變色材料可以反映空氣相對濕度的變化，可以依此來調節(jié)環(huán)境濕度，可提前對天氣變化做好準備。變色服裝、變色地毯、變色床品、室內藝術品等均可以嘗試開發(fā)此類產品，豐富服裝、家紡產品類別，滿足人們的審美情趣。

九、其他纖維

用于家紡織物的纖維，特別是新型纖維品種很多，科技的發(fā)展為紡織產業(yè)提供了良好的材料，其功能性價比很高，具有使用性、保健性。遠紅外陶瓷纖維目前已廣泛應用于床上用品。磁性纖維能改善人體細胞極性，使肌體細胞有序化，使人感到舒適和安定，易解除疲勞；污染波屏蔽纖維目前正在開發(fā)，并嘗試應用到了污染波較強的環(huán)境上。