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第二章 新型纖維及其在毛紡中的應(yīng)用

第一節(jié) 新型紡織纖維的研究進(jìn)展

纖維是紡織品的基本單元,傳統(tǒng)的紡織用纖維分為天然纖維和化學(xué)纖維兩大類。20世紀(jì),人類為了滿足生產(chǎn)和生活的基本需求,對(duì)其進(jìn)行了大量的生產(chǎn)加工,由于工業(yè)化的迅速發(fā)展,對(duì)環(huán)保意識(shí)的缺乏,導(dǎo)致如今的生態(tài)環(huán)境已不堪重負(fù)。隨著人類環(huán)境保護(hù)意識(shí)的覺(jué)醒,對(duì)自身健康的渴望,能造成污染的傳統(tǒng)纖維制品已不再受人青睞,于是新型纖維的開(kāi)發(fā)勢(shì)在必行。新型纖維是具有高技術(shù)和功能性的新一代纖維,新型纖維有多種分類方法,但仍習(xí)慣分為新型天然纖維和新型化學(xué)纖維兩大類。

一、新型天然纖維

(一)棉型纖維

1.兔毛角蛋白轉(zhuǎn)基因棉

兔毛角蛋白轉(zhuǎn)基因棉是將從兔毛上分離出的(人工構(gòu)建、合成的)兔毛角蛋白基因,利用我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的花粉管通道法導(dǎo)入抗蟲(chóng)棉中,這種棉就是一種新型棉纖維。與棉花纖維相比,其纖維絨的長(zhǎng)度增加3mm,整齊度增加了2.1%,比強(qiáng)度等都有提高,產(chǎn)品色澤似兔毛般光亮,手感柔軟,彈性好。這是培育優(yōu)良纖維棉花品種的一種快速、高效的現(xiàn)代生物技術(shù)。現(xiàn)在已經(jīng)用這種纖維加工成T恤衫和套頭衫等產(chǎn)品,整個(gè)科研推廣進(jìn)展順利。

2.無(wú)土育苗棉

無(wú)土育苗棉是工廠化無(wú)土育苗后,棉農(nóng)將其移栽到農(nóng)田。由于起苗快、促發(fā)早、抗病害、成活率高,產(chǎn)量可提高20%。棉花的統(tǒng)一供種解決了棉花品種多、亂、雜以及種子市場(chǎng)混亂、不易管理的問(wèn)題,使棉花的產(chǎn)量、質(zhì)量均有提高。

3.天然有機(jī)棉

普通棉花在栽培中,會(huì)受到農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑、除草劑以及化肥的嚴(yán)重污染。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,有些棉花中含有大約35種殺蟲(chóng)劑和除草劑成分,這些對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境有害的物質(zhì)會(huì)殘留在纖維內(nèi),成為潛在的健康危害。因此,在棉花種植過(guò)程中,應(yīng)采用有機(jī)耕作,多施有機(jī)肥,對(duì)棉鈴蟲(chóng)害采用生態(tài)防治方法,盡量少用或不用農(nóng)藥和化肥,以保證收獲的棉花是不含毒害物質(zhì)的綠色有機(jī)棉。

4.天然“不皺棉”

美國(guó)農(nóng)業(yè)生活技術(shù)公司已培育出帶有外源基因的“不皺棉花”。這種基因來(lái)自能夠產(chǎn)生“PHB”聚合物的細(xì)菌,將這種細(xì)菌的基因?qū)朊藁ǖ募?xì)胞,生產(chǎn)出來(lái)的新棉花仍保留了棉花原來(lái)的吸水、柔軟等特性,但其保溫性、強(qiáng)度、抗皺性均高于普通棉纖維,用其制成的襯衫可免燙,從而消除了含有大量甲醛的抗皺劑對(duì)人體的影響。

除以上品種外,還有天然彩色棉。天然彩色棉是目前除白色棉外使用最多的品種,也是目前最引人關(guān)注的天然纖維品種之一。

(二)麻類纖維

麻類纖維的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)日益受到重視。麻類纖維吸水、吸濕、透氣,具有爽身、衛(wèi)生、抗污、抗靜電的優(yōu)良特性。由于麻類纖維有著獨(dú)特的結(jié)構(gòu),其中空結(jié)構(gòu)能夠富含氧氣,使厭氧菌無(wú)法生存,因此,還有抗霉抑菌作用。如今,國(guó)內(nèi)外大量的科學(xué)研究不斷發(fā)現(xiàn)和證實(shí),麻類纖維具有多種與眾不同的保健功能。紡織用麻類纖維不僅限于苧麻和亞麻,已擴(kuò)展到黃麻、大麻、羅布麻等。

1.黃麻

黃麻是傳統(tǒng)的包裝材料,由于它的生物可降解性,有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù),因而各國(guó)都重視對(duì)黃麻的紡紗、織造、處理、染整進(jìn)行研究。其應(yīng)用領(lǐng)域已擴(kuò)展到行李袋、手提包、家具用裝飾及服裝領(lǐng)域。此外,黃麻土工布在保護(hù)土壤、防止水土流失方面有顯著作用。近年來(lái),黃麻在土工布及服用紡織品方面也已得到充分應(yīng)用。

2.大麻

大麻具有較高的抗紫外線性能。大麻產(chǎn)品質(zhì)地柔軟,吸水量比亞麻高3倍,穿著易洗快干,能夠吸味,色澤天然,具有防菌、防霉的功能,適宜夏季穿著。

3.羅布麻

羅布麻是一種具有優(yōu)良品質(zhì)和服用性能的麻類纖維。它除了具有一般麻類纖維吸濕性好、透氣和透濕性好、強(qiáng)度高等共同特性外,還具有絲一般的光澤和良好的手感,纖維細(xì)長(zhǎng),耐濕抗腐,其產(chǎn)品具有一定的醫(yī)療保健功能和抑菌作用,對(duì)降低穿著者的血壓有顯著效果。據(jù)上海有關(guān)醫(yī)院和科研機(jī)構(gòu)的臨床鑒定,確認(rèn)羅布麻含量在35%以上的保健服飾產(chǎn)品具有降壓、平喘、降血脂等作用,能明顯改善臨床癥狀,是一種新型防病治病的保健產(chǎn)品。

(三)桑皮纖維

桑皮纖維具有堅(jiān)實(shí)、柔韌、密度適中和可塑性強(qiáng)等特點(diǎn),純桑皮纖維服裝具有蠶絲的光澤和舒適度,還有麻制品的挺括,既保暖,又透氣,是極佳的綠色生態(tài)紡織品。桑皮纖維可以與棉、毛、麻、絲以及化纖進(jìn)行混紡。

(四)新型動(dòng)物纖維

新開(kāi)發(fā)的天然動(dòng)物纖維包括利用現(xiàn)代基因工程而開(kāi)發(fā)出來(lái)的和通過(guò)改性加工得到的纖維。有關(guān)科學(xué)研究表明,利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)和基因工程改造,可培育彩色蠶、彩色羊、彩色兔。據(jù)報(bào)道,世界上最大的產(chǎn)毛國(guó)澳大利亞由身長(zhǎng)藍(lán)色毛的綿羊配種繁殖了蘇塞克斯的彩色綿羊,這群羊繁殖數(shù)代,羊毛沒(méi)有褪色,毛質(zhì)優(yōu)良。據(jù)有關(guān)科學(xué)家分析,這是由其體內(nèi)主導(dǎo)基因所決定的,找出主導(dǎo)基因則有望培育和繁殖彩色綿羊,在彩色纖維家族增添天然彩色羊毛。我國(guó)迄今已培育出13種顏色的兔,還發(fā)現(xiàn)了一種不吃桑葉的天蠶,吐綠色絲,由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和安徽農(nóng)科院聯(lián)合研究的“天蠶的質(zhì)基因?qū)爰倚Q的染色遺傳工程”項(xiàng)目已獲得成功,未來(lái)可望培養(yǎng)出彩色家蠶。

此外,在稀有動(dòng)物纖維中已有天然色彩,如羊絨類的青色、紫色,駱駝絨的駝色,牦牛絨的咖啡色,也可用于紡織服裝。蜘蛛絲作為新的天然高分子纖維和生物材料,具有其他纖維不可比擬的強(qiáng)度大、彈性好、柔軟、質(zhì)輕等特點(diǎn)。但是,僅靠飼養(yǎng)蜘蛛自然生產(chǎn)蜘蛛絲顯然是無(wú)法滿足應(yīng)用需求的,必須設(shè)法人工合成生產(chǎn),要利用轉(zhuǎn)基因技術(shù),將蜘蛛部分基因注入家蠶卵中,從而使蠶吐蜘蛛絲;也可在山羊、奶羊等動(dòng)物體內(nèi)注入蜘蛛基因,從所產(chǎn)的乳液中可提取一種特殊的蛋白質(zhì),這種含有蜘蛛絲基因的蛋白質(zhì)可用來(lái)生產(chǎn)有“生物鋼”之稱的纖維,其性能類似于蜘蛛絲;我國(guó)目前正在利用微生物合成蜘蛛絲,將蜘蛛基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌、石油酵母等微生物中,通過(guò)微生物的分裂繁殖來(lái)生產(chǎn)具有蜘蛛絲特性的纖維,與上述方法相比,成本可能更低,生產(chǎn)效率可望更高。

另外,經(jīng)過(guò)改性處理的絲光羊毛、卷曲羊毛、防縮羊毛、拉伸羊毛以及經(jīng)過(guò)分梳加工的綿羊絨和兔絨纖維等得到了廣泛的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

二、新型化學(xué)纖維

新型化學(xué)纖維包括再生纖維新品種和合成纖維新品種。再生纖維新品種包括再生纖維素纖維(如萊賽爾纖維、莫代爾纖維、竹纖維、甲殼素纖維)和蛋白質(zhì)再生纖維(如植物蛋白質(zhì)再生纖維、大豆蛋白質(zhì)纖維、花生蛋白質(zhì)纖維)、動(dòng)物蛋白質(zhì)再生纖維(動(dòng)物毛發(fā)蛋白質(zhì)纖維、動(dòng)物皮質(zhì)蛋白質(zhì)纖維、動(dòng)物奶蛋白質(zhì)纖維、昆蟲(chóng)蛋白質(zhì)纖維、蜘蛛蛋白質(zhì)纖維、蛹蛋白質(zhì)纖維)以及動(dòng)物、植物雙蛋白質(zhì)再生纖維;合成纖維品種日新月異,品種繁多,主要包括差別化纖維、功能纖維和高性能纖維。

(一)差別化纖維

差別化纖維通常是指在原來(lái)纖維組成的基礎(chǔ)上進(jìn)行物理或化學(xué)改性處理,在性能上獲得一定程度改善的纖維。纖維的差別化加工處理是化學(xué)纖維發(fā)展的需要,纖維改性總的一條原則是要在保持纖維原有優(yōu)良性能的前提下,提高或賦予纖維以新的性能。

關(guān)于差別化纖維的分類,人們普遍采用兩種方法。一種是按照差別化纖維所力求改善的性能,或者纖維經(jīng)改性后所具有的性能特點(diǎn)分類,另一種是結(jié)合纖維改性的方法進(jìn)行分類。改性處理主要針對(duì)合成纖維,如滌綸、腈綸、錦綸等,也出現(xiàn)了一定數(shù)量的聚丙烯纖維改性品種,并有不斷增多的趨勢(shì)。一般來(lái)說(shuō),改性處理主要是為了改善纖維下列性能中的某一項(xiàng)或幾項(xiàng),包括原始色調(diào)、上染性能、光澤與光澤穩(wěn)定性、抗靜電性、耐污性、抗起球性、收縮性、吸濕性和覆蓋性(卷曲性)等。結(jié)合纖維的改性方法上的某些特征,可以將差別化纖維大致分為異形纖維、超細(xì)纖維、易染纖維、阻燃纖維、高吸濕性纖維、抗起球纖維、抗靜電纖維、復(fù)合纖維、高收縮性纖維以及有色纖維等。

1.異形纖維

異形纖維是指用非圓形孔噴絲板加工的非圓形截面的化學(xué)纖維。雖然普通黏膠纖維、濕紡維綸、腈綸一般也具有不規(guī)則非圓形截面,但因其采用圓形噴絲孔板紡絲而成,所以不屬于異形纖維。

(1)異形纖維的分類。異形纖維的品種相當(dāng)豐富。按照紡絲時(shí)噴絲板孔和纖維截面形狀,常見(jiàn)的異形纖維品種主要有三角形(三葉形、T形)、多角形(五星、五葉、六角形)、扁平、帶狀(狗骨、豆形)、中空形(圓形、三角、梅花)。由于截面形狀的變化,異形纖維與一般化學(xué)纖維相比具有自己的一些獨(dú)特性能。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

①異形纖維的最大特征是其獨(dú)特的光學(xué)效果,纖維無(wú)金屬般炫目的極光,而具有柔和、素雅、真絲般的光澤。

②由于絲條的表面積增大,故相應(yīng)增加了纖維的覆蓋能力,使透明性減小,而織物上的污垢不易顯露出來(lái),從而提高了織物的耐污性。

③由于纖維截面的形狀變化,增加了纖維的抱合力、蓬松性、透氣性和絲條的硬挺度,提高了抗起球的能力和耐磨性能。

④減少了纖維的蠟狀感,使其手感更加舒適。

⑤染色更加鮮艷,且能夠提高染色的深色感和鮮明性。

(2)異形纖維的應(yīng)用。目前,異形纖維仍主要應(yīng)用在民用紡織品領(lǐng)域。特別是應(yīng)用在滌綸、錦綸仿真絲、滌綸仿毛等產(chǎn)品中;在針織外衣和窗簾等衣著和裝飾用產(chǎn)品、仿麻產(chǎn)品、地毯以及絮類仿羽絨產(chǎn)品的原料中也得到廣泛應(yīng)用。從品種上看,以滌綸異形纖維種類最多,其次是錦綸異形纖維和腈綸異形纖維。通過(guò)纖維假捻變形或堿減量處理等后加工、后整理措施,可以提高滌綸仿真絲綢產(chǎn)品在光澤、手感等方面的仿真絲效果,其產(chǎn)品可用于襯衫、晚禮服、和服、裙子等服裝。

2.超細(xì)纖維

細(xì)度是紡織纖維的重要品質(zhì)特征,它與成紗線密度、強(qiáng)度、條干均勻度、織物手感、織物風(fēng)格等都有密切的關(guān)系。自然生長(zhǎng)的天然纖維一般都具有較細(xì)的細(xì)度,如蠶絲單根絲素寬度為13~25μm,棉纖維寬度為13~30μm。山羊絨平均直徑為15~16μm,其絨毛可細(xì)至5μm左右。超細(xì)纖維是一種技術(shù)含量很高的纖維品種,是新一代化學(xué)纖維的標(biāo)志之一。一般單纖維線密度小于0.44dtex(0.4旦)的纖維稱為超細(xì)纖維,線密度大于0.44dtex(0.4旦)而小于1.1dtex(1旦)的纖維稱為超細(xì)纖維。超細(xì)纖維組成的長(zhǎng)絲稱為超復(fù)絲,細(xì)特纖維組成的長(zhǎng)絲稱為高復(fù)絲。

超細(xì)纖維的主要特征是單纖維線密度小、直徑小,纖維的比表面積明顯增大,而且纖維和產(chǎn)品能形成許多極細(xì)的小孔。因此,其纖維及織物手感柔軟、細(xì)膩;具有良好的懸垂性、透氣性和穿著舒適性;具有柔韌性好、光澤柔和、高清潔力、高吸水性和吸油性、高密結(jié)構(gòu)、高保暖性以及抗貝類及海藻性能等許多獨(dú)特的性能。超細(xì)纖維產(chǎn)品具有較高的附加值,多用于仿真絲、仿桃皮、仿麂皮、高級(jí)擦拭布、潔凈工作服、高檔過(guò)濾材料等高附加值產(chǎn)品和高新技術(shù)產(chǎn)品上。

3.易染纖維

易染纖維也可稱為差別化可染纖維(DDF)。所謂纖維“易染色”是指它可用不同類型的染料染色,且染色條件溫和,色譜齊全,色澤均勻,堅(jiān)牢度好。常見(jiàn)的易染纖維主要有陽(yáng)離子染料染聚酯纖維(CDP)、常溫常壓陽(yáng)離子染料染聚酯纖維(ECDP)、酸性染料染聚酯纖維、堿性染料染聚酯纖維、酸性染料染聚丙烯腈纖維、深色酸性染料染聚酰胺纖維、陽(yáng)離子染料染聚酰胺纖維等。

4.阻燃纖維

能滿足某些應(yīng)用領(lǐng)域所規(guī)定的特定燃燒試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的纖維稱為阻燃纖維。它主要在有火災(zāi)危險(xiǎn)或在火災(zāi)情況下危險(xiǎn)特大的場(chǎng)合使用,如美國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)家先后以法律形式限制了非阻燃織物的某些應(yīng)用領(lǐng)域,即要求包括旅館、劇院等公共建筑室內(nèi)裝飾、老人服裝、殘疾人服裝、床墊等織物在內(nèi)的紡織材料都必須達(dá)到一定的阻燃標(biāo)準(zhǔn)。

目前,阻燃材料領(lǐng)域主要開(kāi)發(fā)了阻燃滌綸、阻燃腈綸、阻燃丙綸、阻燃黏膠纖維及其產(chǎn)品。也在后整理工序?qū)γ蕖つz纖維、羊毛,甚至滌綸織物等進(jìn)行阻燃整理。產(chǎn)品用途除了上述領(lǐng)域外,還可用于制作消防服、軍用服、工業(yè)防護(hù)服及防護(hù)內(nèi)衣等。

5.高吸濕性纖維

同天然纖維相比,多數(shù)合成纖維的吸濕性較差,尤其是滌綸和丙綸,因而嚴(yán)重地影響了這些纖維織物及服裝的穿著舒適性和衛(wèi)生性。纖維吸濕性差也帶來(lái)了諸如靜電大、耐污性差等一系列問(wèn)題。改善合成纖維的吸濕性與舒適性可以采用化學(xué)改性和物理改性的方法,通過(guò)改性提高纖維的潤(rùn)濕能力和潤(rùn)張能力,或者制成多孔纖維,使其內(nèi)部形成孔穴系統(tǒng),以增強(qiáng)纖維在空氣或水中的吸濕(吸水)能力。吸濕性改性纖維主要用于功能性內(nèi)衣、運(yùn)動(dòng)服、訓(xùn)練服、運(yùn)動(dòng)襪等產(chǎn)品。

6.抗起球性纖維

織物在實(shí)際穿用與洗滌過(guò)程中,不斷經(jīng)受摩擦,使織物的纖維端露出織物表面,呈現(xiàn)出許多令人討厭的毛絨,這就是“起毛”。若這些毛絨在繼續(xù)穿用中不能及時(shí)脫落,就會(huì)互相糾纏在一起,被揉成許多球星小粒,通常稱為“起球”。

為消除或減少合成纖維紡織品在使用過(guò)程中起毛、起球現(xiàn)象而開(kāi)發(fā)的具有一定抗起球性能的纖維屬抗起球型纖維,如各種抗起球型聚酯纖維、抗起球型丙烯腈纖維等。

織物起毛、起球會(huì)使織物外觀惡化,使手感及貼身穿著時(shí)的皮膚接觸感變差,降低織物的服用性能。

(1)提高合成纖維抗起球性的措施。合成纖維有很多優(yōu)異的性能,如強(qiáng)度高、韌性好、耐疲勞性好。但有時(shí)正是這些優(yōu)良的性質(zhì)帶來(lái)了諸如易起球、形成的球粒不易脫落等負(fù)面影響。為了使合成纖維織物不出現(xiàn)起球現(xiàn)象,除了紗線和織物結(jié)構(gòu)、后整理等一些因素外,生產(chǎn)抗起球型化纖品種是一項(xiàng)重要的措施。

(2)抗起球型纖維的生產(chǎn)思路。一是使纖維不易起毛、起球;二是使小球能很快脫落。目前,在化纖生產(chǎn)上采用的方法主要有以下幾種。

①降低纖維的抗張強(qiáng)度、勾結(jié)強(qiáng)度和耐疲勞性能。如通過(guò)降低分子量,使聚合物分子量分布適當(dāng)加寬,通過(guò)共聚、改變紡絲凝固條件和后處理工藝來(lái)降低合成纖維的強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng),使毛球容易脫落,從而改進(jìn)織物的抗起球性。

②對(duì)纖維表面進(jìn)行處理。如用無(wú)機(jī)堿,特別是用氫氧化鈉來(lái)處理聚酯纖維,提高抗起球性。在滌綸堿減量處理時(shí),“剝皮”作用使纖維直徑變細(xì),并在纖維表面形成微細(xì)的凹凸缺陷,而使纖維斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率降低,脆性增加,結(jié)果提高了抗起球性。也可以用整理劑(如二氧化硅、丙烯酸乳液等)對(duì)纖維或其織物進(jìn)行表面處理,使纖維不易糾纏而減輕起球程度。

③采用異形截面。即改變纖維的截面形狀,使纖維截面成三葉形或五角形,并使纖維表面粗糙化,提高纖維的粗度,以增加纖維間抱合力,提高纖維的抗彎曲性和硬挺度。

(3)主要抗起球纖維的品種及其應(yīng)用。在合成纖維中,以滌綸、錦綸、腈綸在民用領(lǐng)域使用最普遍。而錦綸以長(zhǎng)絲為主,所以,抗起球型纖維品種主要是滌綸和腈綸。

①抗起球型聚丙烯腈纖維。通過(guò)調(diào)節(jié)分子量及其分布、熱定型工藝參數(shù),可以降低腈綸的斷裂強(qiáng)度、勾結(jié)強(qiáng)度、延伸度和可彎曲性,而使腈綸的起球性降低。

采用異形纖維也能提高腈綸的抗起球性。三葉形低起球腈綸與普通腈綸主要性質(zhì)的比較見(jiàn)表2-1。該纖維的強(qiáng)伸度比普通腈綸稍低,而抗起球性明顯高于普通腈綸。可以用于純紡,或與細(xì)羊毛、特別是羔羊毛、棉、普通腈綸等混紡,產(chǎn)品蓬松柔軟、染色性好,可作為高級(jí)時(shí)裝的面料。

表2-1 三葉形低起球型腈綸與普通腈綸主要性質(zhì)的比較

②抗起球型聚酯纖維。普通滌綸的起球現(xiàn)象比較嚴(yán)重,目前提高滌綸抗起球性的方法主要有低黏度樹(shù)脂紡絲法、普通樹(shù)脂紡紗法、復(fù)合紡紗法、低黏度樹(shù)脂增黏法、共聚法、織物或纖維表面處理法等。

例如,對(duì)特性黏度在0.55dL/g以下的聚酯,采用適當(dāng)?shù)募徑z、拉伸和熱處理?xiàng)l件,可制得強(qiáng)度大于30cN/tex、斷裂伸長(zhǎng)率在30%左右的抗起球纖維。我國(guó)化纖行業(yè)在“七五”期間開(kāi)發(fā)的抗起毛起球滌綸,采用了在酯交換前添加第三單體共聚的化學(xué)改性方法使纖維分子量下降,得到低強(qiáng)度中伸、中模量、斷裂功小的纖維。表2-2給出了該纖維的幾項(xiàng)主要性質(zhì)。由表中數(shù)據(jù)可知,除強(qiáng)度外,它還具有良好的卷曲性和壓縮彈性,染色性能也比常規(guī)滌綸好,上染率高,染深色性好,適用于中厚型毛滌花呢及薄型產(chǎn)品。這種抗起球纖維可以用在棉、毛紡織物上,如用這種纖維與15.6tex(64支)澳毛以70/30比例混紡,采用3/1或1/3牙簽?zāi)亟M織,可以做成抗起毛起球性好的單面賽克花呢。

表2-2 國(guó)產(chǎn)抗起球型滌綸與普通滌綸性質(zhì)的比較

7.抗靜電纖維

大多數(shù)紡織纖維在一般大氣條件下是電的良好絕緣體,紡織纖維與其他材料摩擦的過(guò)程中,不可避免地會(huì)產(chǎn)生許多電荷。對(duì)吸濕性好、電阻率低的纖維素纖維材料來(lái)說(shuō),摩擦產(chǎn)生的電荷容易泄露,不至于集聚大量的靜電荷,在加工和使用過(guò)程中一般不會(huì)出現(xiàn)明顯的靜電問(wèn)題。

但大部分合成纖維的吸濕性較差,纖維間摩擦系數(shù)較高,極易在纖維上集聚靜電荷,使纖維之間彼此排斥或被吸附在機(jī)械部件上,造成紡織加工困難。雖然在化纖紡織品加工中可以采用噴加抗靜電油劑等方法部分消除靜電的危害,但解決合成纖維靜電問(wèn)題的根本辦法還是要提高合成纖維的抗靜電性能,即開(kāi)發(fā)具有抗靜電性能的滌綸、丙綸、腈綸等。

改進(jìn)合成纖維抗靜電性的途徑主要有兩條,一是提高合成纖維的吸濕性能。由于纖維吸濕性能和纖維泄漏電阻之間有密切的關(guān)系,因此,提高纖維吸濕性和改進(jìn)抗靜電性能是相通的。為此,可以采用共聚合、共混、復(fù)合紡絲、接枝共聚等改性方法。二是制取導(dǎo)電纖維,再以少量的導(dǎo)電纖維與常規(guī)纖維進(jìn)行混纖、混紡及交織,利用導(dǎo)電纖維泄電或電暈放電作用,有效地散逸電荷。這種方法的抗靜電效果很好,在抗靜電要求較高的地方得到廣泛的應(yīng)用,如防塵服、防爆除塵用品、防電磁輻射材料等。國(guó)內(nèi)曾有單位利用腈綸導(dǎo)電紗研制成針刺過(guò)濾氈,產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到了日本、德國(guó)同類產(chǎn)品的水平。

抗靜電纖維能夠克服紡織染整加工的一些困難,使穿著或使用紡織品更加安全可靠,在精密電子、易燃易爆化學(xué)品等部門應(yīng)用更為廣泛,且具有更大意義。

8.復(fù)合纖維

復(fù)合纖維是由兩種或兩種以上的聚合物或性能不同的同種聚合物按一定方式復(fù)合而成的。由于這類纖維截面上同時(shí)含有多種組分,因此,復(fù)合纖維往往同時(shí)具有所含幾種聚合物組分的特點(diǎn),可制成類似羊毛的高卷曲、易染色、難燃、抗靜電、高吸濕等特殊性能的纖維。例如,聚酰胺和聚酯制成的復(fù)合材料,既具有錦綸耐磨性好、強(qiáng)度高、吸濕性較好的優(yōu)點(diǎn),又有滌綸彈性好、模量高、織物挺括等特點(diǎn),具有較好的綜合性能。

復(fù)合纖維的分類方法也有多種,但大體上都按復(fù)合纖維內(nèi)組分間的幾何特征進(jìn)行分類,如分為雙層型(并列型、皮芯型)和多層型(并列多層型、放射型)。此外,復(fù)合纖維按照組分?jǐn)?shù)目又可分為雙組分纖維和多組分纖維兩大類。目前開(kāi)發(fā)的主要是雙組分纖維。

利用復(fù)合纖維兩組分間收縮性不同而形成卷曲的纖維稱為自卷曲纖維,或稱三維立體卷曲纖維。這種卷曲具有三維立體、持久穩(wěn)定、彈性好等特點(diǎn),使這些纖維織物蓬松性、覆蓋性更好。

9.有色纖維

在紡織工業(yè)中,像滌綸、丙綸這樣的纖維,染色性很差,尤其是丙綸染色更加困難。普通滌綸可以用分散染料染色,但通常需要在高溫高壓下或載體存在下才能進(jìn)行,而且染色色譜范圍比較窄。如果能在化纖生產(chǎn)過(guò)程中解決合成纖維的染色問(wèn)題,則不僅可以避免后續(xù)工序的染色難題,縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程,而且還能提高染色色牢度,增加花色品種。因此,有色纖維生產(chǎn)越來(lái)越受到人們的重視。

有色纖維主要用于比較難染色的滌綸、丙綸、芳綸的生產(chǎn)。目前較普遍的顏色主要有黑色、紅色、黃色、綠色和棕色。并可結(jié)合細(xì)特、高收縮、高強(qiáng)等纖維生產(chǎn)一起進(jìn)行。

(二)高性能纖維

高性能纖維(high performance fiber)尚無(wú)明確而統(tǒng)一的定義,一般來(lái)說(shuō),它們具有比普通合成纖維高得多的強(qiáng)度和模量,具有難染性,有優(yōu)異的耐高溫性能和突出的化學(xué)穩(wěn)定性。高性能纖維是20世紀(jì)60年代初發(fā)展起來(lái)的,常見(jiàn)的高性能纖維分為有機(jī)高性能纖維(剛性鏈聚合物和柔性鏈聚合物)和無(wú)機(jī)高性能纖維(碳纖維、硼纖維、硅—碳纖維、鋁纖維和硅—鈦—碳—氧纖維)兩大類。

高性能纖維屬于特殊用途的纖維,它們的生產(chǎn)量雖然不大,但在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。高性能纖維主要應(yīng)用在有特殊要求的工業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域,如用作航空工業(yè)中飛行器室的結(jié)構(gòu)材料,高溫、腐蝕性氣體、液體的過(guò)濾材料,各種復(fù)合材料,特種防護(hù)服等。

芳砜綸,Polyuslofnmaide(PSA),即聚砜基酰胺纖維,具有優(yōu)異的耐熱性能,是我國(guó)獨(dú)立研發(fā)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有機(jī)耐高溫纖維,主要用于開(kāi)發(fā)耐高溫防護(hù)紡織品,如宇航服、特種軍服、軍用篷布、消防服、爐前工作服、電焊工作服、化學(xué)防護(hù)服等。國(guó)際上類似的纖維有很多,如杜邦公司的Nomex和Kevlar,帝人公司的Conex,蘭精公司的P84等。Nomxe和Conex已被廣泛應(yīng)用于各類高溫防護(hù)紡織材料中。長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)產(chǎn)業(yè)用耐高溫纖維一直依賴進(jìn)口,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)為美國(guó)、日本、俄羅斯等國(guó)壟斷,技術(shù)也被封鎖。芳砜綸的問(wèn)世與順利投產(chǎn),填補(bǔ)了我國(guó)耐250℃等級(jí)合成纖維的空白,芳砜綸纖維及其防護(hù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)對(duì)打破國(guó)外壟斷、發(fā)展我國(guó)高科技纖維產(chǎn)業(yè)和加快國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)有著深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

(三)功能纖維

功能纖維主要是指能傳遞光、電以及具有吸附、超濾、透析、反滲透、離子交換等特殊功能的纖維,還包括提供舒適性、保健性、安全性等方面的特殊功能及適合在特殊條件下應(yīng)用的纖維。按特殊用途進(jìn)行分類,主要有分離作用的纖維(膜分離用中空纖維、過(guò)濾介質(zhì)用纖維、吸附分離用纖維),傳導(dǎo)功能纖維(導(dǎo)光纖維、導(dǎo)電纖維)、耐熱纖維(耐熱纖維、防燃纖維)、屏蔽功能纖維(電磁波屏蔽、中子吸收、噪聲隔絕)以及其他功能的纖維(發(fā)光纖維、生物降解纖維、水溶性纖維、變色纖維等)。

1.導(dǎo)電纖維

導(dǎo)電纖維(Electrical conductvity fiber)指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(20℃,相對(duì)濕度65%)下,質(zhì)量比電阻在108Ω·g/cm2以下的纖維。而在此條件下,滌綸的質(zhì)量比電阻為107Ω·g/cm2,腈綸為1013Ω·g/cm2。導(dǎo)電纖維消除和防止靜電的性能遠(yuǎn)高于抗靜電纖維,其導(dǎo)電原理在于纖維內(nèi)部含有自由電子,無(wú)濕度依賴性,即使在低濕度條件下也不會(huì)改變其導(dǎo)電性能。

導(dǎo)電纖維品種較多,按導(dǎo)電成分在纖維中的分布狀態(tài)可分為三種。

(1)均勻型。導(dǎo)電成分均勻分布在纖維中。

(2)被覆型。導(dǎo)電成分通過(guò)涂、鍍等方法被覆于纖維表面。

(3)復(fù)合型。導(dǎo)電成分混熔在紡絲液中,或通過(guò)復(fù)合紡絲方法制得導(dǎo)電纖維。

按纖維材料來(lái)分,主要有金屬纖維、碳纖維和有機(jī)導(dǎo)電纖維。有機(jī)導(dǎo)電纖維以普通合成纖維為基體,通過(guò)在纖維中添加炭黑、石墨、金屬或金屬氧化物等導(dǎo)電性微粒或微細(xì)纖維制得。

導(dǎo)電纖維通常用于制成抗靜電織物,它的導(dǎo)電性能要比抗靜電纖維更好,所發(fā)生的靜電能更快地泄漏,有效地防止了靜電的局部蓄積。導(dǎo)電纖維還具有電暈放電能力,能達(dá)到向大氣釋放電荷的效果。

2.陶瓷纖維

陶瓷纖維也可以與一定比例的普通纖維混紡成紗,或者直接利用陶瓷纖維長(zhǎng)絲制成繩、機(jī)織物或編織品;可作為各種工業(yè)鍋爐及管道接頭的隔熱、密封材料;可作為在高溫環(huán)境下工作的電纜的包覆材料;也可用于工業(yè)鍋爐開(kāi)口部位的防熱幕簾、高溫環(huán)境下工作人員的防護(hù)服裝等。

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