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一、再生纖維

再生纖維的生產(chǎn)是受了蠶吐絲的啟發(fā),用纖維素和蛋白質(zhì)等天然高分子化合物為原料,經(jīng)化學(xué)加工制成高分子濃溶液,再經(jīng)紡絲和后處理而制得的紡織纖維。

1、再生纖維素纖維 用天然纖維素為原料的再生纖維,由于它的化學(xué)組成和天然纖維素相同而物理結(jié)構(gòu)已經(jīng)改變,所以稱再生纖維素纖維。

粘膠纖維是以天然棉短絨、木材為原料制成的,它具有以下幾個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。

(1)手感柔軟光澤好,粘膠纖維像棉纖維一樣柔軟,絲纖維一樣光滑。

(2)吸濕性、透氣性良好,粘膠纖維的基本化學(xué)成份與棉纖維相同,因此,它的一些性能和棉纖維接近,不同的是它的吸濕性與透氣性比棉纖維好,可以說它是所有化學(xué)纖維中吸濕性與透氣性最好的一種。

(3)染色性能好,由于粘膠纖維吸濕性較強(qiáng),所以粘膠纖維比棉纖維更容易上色,色彩純正、艷麗,色譜也最齊全。

粘膠纖維最大的缺點(diǎn)是濕牢度差,彈性也較差,織物易折皺且不易恢復(fù);耐酸、耐堿性也不如棉纖維。

2、富強(qiáng)纖維 俗稱虎木棉、強(qiáng)力人造棉。它是變性的粘膠纖維。

富強(qiáng)纖維同普通粘膠纖維(即人造棉、人造毛、人造絲)比較起來,有以下幾個(gè)主要特點(diǎn):

(1)強(qiáng)度大,也就是說富強(qiáng)纖維織物比粘膠纖維織物結(jié)實(shí)耐穿。

(2)縮水率小,富強(qiáng)纖維的縮水率是粘膠纖維的一半。

(3)彈性好,用富強(qiáng)纖維制做的衣服比較板整,耐折皺性比粘膠纖維好。

(4)耐堿性好,由于富強(qiáng)纖維的耐堿性比粘膠纖維好,因此富強(qiáng)纖維織物在洗滌中對肥皂等洗滌劑的選擇就不像粘膠纖維那樣嚴(yán)格。

二、合成纖維

合成纖維是由合成的高分子化合物制成的,常用的合成纖維有滌綸、錦綸、腈綸、氯綸、維綸、氨綸、聚烯烴彈力絲等

1、滌綸 滌綸的學(xué)名叫聚對苯二甲酸乙二酯,簡稱聚酯纖維。滌綸是中國的商品名稱,國外有稱"大可綸","特利綸","帝特綸"等。

滌綸由于原料易得、性能優(yōu)異、用途廣泛、發(fā)展非常迅速,產(chǎn)量已居化學(xué)纖維的首位。

滌綸的最大特點(diǎn)是質(zhì)量穩(wěn)定、強(qiáng)度和耐磨性較好,由它制造的面料挺括、不易變形,滌綸的耐熱性也是較強(qiáng)的;具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性,在正常溫度下,都不會與弱酸、弱堿、氧化劑發(fā)生作用。

缺點(diǎn)是吸濕性極差,由它紡織的面料穿在身上發(fā)悶、不透氣。另外,由于纖維表面光滑,纖維之間的抱合力差,經(jīng)常摩擦之處易起毛、結(jié)球。

2、錦綸 錦綸是中國的商品名稱,它的學(xué)名叫聚酰胺纖維;有錦綸-66,錦綸-1010,錦綸-6等不同品種。錦綸在國外的商品名又稱"尼龍","耐綸","卡普綸","阿米綸"等。錦綸是世界上最早的合成纖維品種,由于性能優(yōu)良,原料資源豐富,因此一度是合成纖維產(chǎn)量最高的品種。直到1970年以后,由于聚酯纖維的迅速發(fā)展,才退居合成纖維的第二位。

錦綸的最大特點(diǎn)是強(qiáng)度高、耐磨性好。

錦綸的缺點(diǎn)與滌綸一樣,吸濕性和通透性都較差。在干燥環(huán)境下,錦綸易產(chǎn)生靜電,短纖維織物也易起毛、起球。錦綸的耐熱、耐光性都不夠好,熨燙承受溫度應(yīng)控制在140℃以下。此外,錦綸的保形性差,用其做成的衣服不如滌綸挺括,易變形。但它可以隨身附體,是制做各種體形衫的好材料。

3、腈綸 腈綸是國內(nèi)的商品名稱,其學(xué)名為聚丙烯腈纖維。國外又稱"奧綸","考特爾","德拉綸"等。

腈綸的外觀呈白色、卷曲、蓬松、手感柔軟,酷似羊毛,多用來和羊毛混紡或作為羊毛的代用品,故又被稱為"合成羊毛"。

腈綸的吸濕性不夠好,但潤濕性卻比羊毛、絲纖維好。它的耐磨性是合成纖維中較差的,腈綸纖維的熨燙承受溫度在130℃以下。

4、維綸 維綸的學(xué)名為聚乙烯醇縮甲醛纖維。國外又稱"維尼綸","維納爾"等。

維綸潔白如雪,柔軟似棉,因而常被用作天然棉花的代用品,人稱"合成棉花"。維綸的吸濕性能是合成纖維中吸濕性能最好的。另外,維綸的耐磨性、耐光性、耐腐蝕性都較好。

5、氯綸 氯綸的學(xué)名為聚氯乙烯纖維。國外有"天美龍","羅維爾"之稱。

氯綸的優(yōu)點(diǎn)較多,耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng);導(dǎo)熱性能比羊毛還差,因此,保溫性強(qiáng);電絕緣性較高,難燃。

氯綸的缺點(diǎn)也比較突出,即耐熱性極差。

6、氨綸 氨綸的學(xué)名為聚氨酯彈性纖維,國外又稱"萊克拉","斯潘齊爾"等。它是一種具有特別的彈性性能的化學(xué)纖維,已工業(yè)化生產(chǎn),并成為發(fā)展最快的一種彈性纖維。

氨綸彈性優(yōu)異。而強(qiáng)度比乳膠絲高2~3倍,線密度也更細(xì),并且更耐化學(xué)降解。氨綸的耐酸堿性、耐汗、耐海水性、耐干洗性、耐磨性均較好。

氨綸纖維一般不單獨(dú)使用,而是少量地?fù)饺肟椢镏?如與其它纖維合股或制成包芯紗,用于織制彈力織物。

7、聚烯烴彈力纖維,聚烯烴彈力纖維是采用熱塑性彈性體經(jīng)熔融紡絲而成的,能耐220℃的高溫,具有耐氯漂及強(qiáng)酸強(qiáng)堿處理,具有極強(qiáng)的抗紫外線降解等特性的新型彈力絲。[1]

按形狀分

(1)長絲:化學(xué)纖維加工中不切斷的纖維。長絲又分為單絲和復(fù)絲。

單絲:只有一根絲,透明、均勻、薄。

復(fù)絲:幾根單絲并合成絲條。

(2)短纖維:化學(xué)纖維在紡絲后加工中可以切斷成各種長度規(guī)格的纖維。

(3)異形纖維:改變噴絲頭形狀而制得的不同截面或空心的纖維。

①、改變纖維彈性,抱合性與覆蓋能力,增加表面積,對光線的反射性增強(qiáng)。

②、特殊光澤。如五葉形、三角形。

③、質(zhì)輕、保暖、吸濕性好。如中空。

④、減少靜電。

⑤、改善起毛、起球性能,提高纖維摩擦系數(shù),改善手感。

(4)復(fù)合纖維:將兩種或兩種以上的聚合體,以熔體或溶液的方式分別輸入同一噴絲頭,從同一紡絲孔中噴出而形成的纖維。又稱為雙組分或多組分纖維。復(fù)合纖維一般都具有三度空間的立體卷曲,體積高度蓬松,彈性好,抱合好,覆蓋能力好。特點(diǎn)是:

①、結(jié)構(gòu)不均勻。

②、組分不均勻。

③、膨脹不均勻。

(5)變形絲:經(jīng)過變形加工的化纖紗或化纖絲。

①、高彈滌綸絲:利用合纖的熱塑性加工,50~300%的伸長率。

②、低彈滌綸絲:伸長率控制在35%以下。

③、腈綸膨體紗;利用腈綸的熱彈性。熱拉伸——高收縮,收縮可達(dá)45~53%,與低收縮纖維混合紡紗,經(jīng)蒸汽處理。

折疊按用途分
(1)普通纖維:再生纖維與合成纖維。

(2)特種纖維:耐高溫纖維、高強(qiáng)力纖維、高模量纖維、耐輻射纖維。

huɑxue xiɑnwei

化學(xué)纖維

chemical fiber

化學(xué)纖維的種類

人造纖維

合成纖維

普通合成纖維

特種纖維

改性纖維

無機(jī)纖維

化學(xué)纖維的結(jié)構(gòu)

大分子結(jié)構(gòu)

織態(tài)結(jié)構(gòu)

序態(tài)

結(jié)晶形態(tài)

側(cè)序分布

取向

表征化學(xué)纖維性質(zhì)的參數(shù)

用天然的或人工合成的高分子物質(zhì)為原料制成的纖維。常見的紡織品,如粘膠布、 滌綸卡其、 錦綸絲襪、腈綸毛線以及丙綸地毯等,都是用化學(xué)纖維制成的。根據(jù)原料來源的不同化學(xué)纖維可以分為:①人造纖維,以天然高分子物質(zhì)(如纖維素等)為原料,有粘膠纖維等;②合成纖維,以合成高分子物為原料,有滌綸等;③無機(jī)纖維,以無機(jī)物為原料,有玻璃纖維等。自從18世紀(jì)抽出第一根人工絲以來,化學(xué)纖維品種、成纖方法和紡絲工藝技術(shù)都有了很大的進(jìn)展。

化學(xué)纖維的種類

人造纖維 中國不僅是飼蠶制絲的發(fā)源地,從歷史記載看也是人工制造纖維最早的國家(參見中國化學(xué)纖維生產(chǎn)史)。人造纖維的主要品種有:①粘膠纖維1848年J.默塞發(fā)現(xiàn)棉纖維素被濃堿液浸漬后,化學(xué)反應(yīng)靈敏性增加。此后英國人C.克羅斯和E.貝文用二硫化碳與堿纖維作用獲得溶解性纖維素黃酸酯,從而制得粘膠纖維。后來出現(xiàn)了離心罐式繞絲器,使粘膠纖維有了工業(yè)化生產(chǎn)的條件。②硝酸酯纖維,又稱硝酸人造絲。1855年,英國人將纖維素硝化后溶解成膠液并擠壓成絲。1884年,脫硝方法研究成功,硝酸法制造人造絲正式投產(chǎn)。③醋酯纖維,將棉短絨在以冰醋酸為主的試劑中醋化形成纖維素醋酸酯,溶解在三氯甲烷的漿液中經(jīng)過紡絲獲得三醋酯纖維。如將纖維素醋酸酯局部皂化,則獲得溶于丙酮的纖維素醋酸酯,紡絲后所得纖維稱二醋酯纖維。④銅銨纖維,采用氫氧化四氨銅溶液作溶劑,將棉短絨溶解成漿液紡絲制得的人造絲。絲質(zhì)精細(xì)優(yōu)美,但成本較高。⑤人造蛋白質(zhì)纖維,英國人最早研究從動物膠中提取蛋白制造人造蛋白纖維。1935年意大利有人試驗(yàn)從牛乳中提取乳酪素,制成人造羊毛。此后,一些國家相繼以大豆蛋白、花生蛋白制取人造纖維獲得成功。由于這類纖維的實(shí)用性能和制造成本存在問題,產(chǎn)量極少。

自從粘膠纖維工業(yè)化生產(chǎn)以來,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人造纖維的產(chǎn)量不斷增加、質(zhì)量不斷提高。到了40年代末,各種人造纖維的世界總年產(chǎn)量已超過60萬噸其中粘膠纖維占84%。此后,又發(fā)展出幾種有突出性能的新型粘膠纖維。其中有:

① 高濕模量纖維:結(jié)構(gòu)接近于棉纖維,截面形狀接近于羊毛,濕態(tài)與干態(tài)的強(qiáng)度比達(dá)70%,吸水量小堿溶性低。50年代初,日本石川正之改進(jìn)粘膠纖維制備工藝條件,并將初生的濕絲條進(jìn)行高倍拉伸,獲得高強(qiáng)度的粘膠纖維,取名為"虎木棉"。此后,比利時(shí)、瑞士和法國等相繼生產(chǎn),制得一系列高強(qiáng)度、低延伸度和高濕模量的粘膠纖維,統(tǒng)稱波里諾西克。這種纖維兼具棉和粘膠纖維的優(yōu)點(diǎn)。

② 超強(qiáng)粘膠纖維:是一系列具有高強(qiáng)度、高韌性和抗疲勞等性能的粘膠纖維。這種纖維晶粒小、橫截面上皮層結(jié)構(gòu)占60%以上,有的甚至達(dá)100%。因此,纖維的強(qiáng)度和抗疲勞性能都很高,可用于制造汽車輪胎簾子線。

③ 永久卷曲粘膠纖維:利用粘膠纖維具有皮芯結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),采用適當(dāng)?shù)墓に嚄l件,使纖維橫截面形狀不對稱和皮層厚度分布不均勻,在橫截面上產(chǎn)生不同的內(nèi)應(yīng)力,從而使纖維形成卷曲形態(tài)。

合成纖維 普通合成纖維 20世紀(jì)30年代中期合成纖維開始興起。聚氯乙烯纖維是最早的合成纖維(見含氯纖維)。以乙炔和鹽酸合成氯乙烯,然后經(jīng)過聚合、紡絲制成纖維。德國最早的產(chǎn)品稱配采烏(PCU)。纖維的斷裂強(qiáng)度和延伸度近似于棉,干態(tài)和濕態(tài)的強(qiáng)度幾乎相等,耐水,抗腐蝕而且不易霉?fàn)�,對各種化學(xué)藥品的反應(yīng)很穩(wěn)定。耐燃燒是聚氯乙烯纖維的一個(gè)突出性質(zhì),但在75~80℃時(shí)易變形。聚氯乙烯纖維可以用作工業(yè)濾布、薄膜、包裝布、航海服以及游泳衣等。將聚氯乙烯繼續(xù)氯化,可使含氯量升至64%,這類高氯纖維商品名叫配采(PC),中國稱過氯乙烯纖維。其軟化點(diǎn)高于純聚氯乙烯纖維,短纖維適用于制做飛行員和消防員的防火服裝。普通合成纖維的品種很多,重要的有:

① 聚酰胺纖維:中國稱錦綸,又稱尼龍。1939年美國人首先研制成功。由己二酸和己二胺縮水成鹽,再經(jīng)縮聚、熔紡而成纖維。根據(jù)單體分子上碳原子的數(shù)目,這種纖維稱為聚酰胺66。由氨基己酸縮水生成己內(nèi)酰胺,進(jìn)一步開環(huán)聚合獲得的纖維稱聚酰胺6。這兩種纖維都具有優(yōu)異的耐磨性,回彈性和耐多次變形性能廣泛用于制做襪子、內(nèi)衣、運(yùn)動衣、輪胎簾子線、工業(yè)帶材、漁網(wǎng)、軍用織物等。

② 聚丙烯腈纖維:中國稱腈綸。50年代初出現(xiàn)以來發(fā)展很快。1950年工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)品為純聚丙烯腈長絲,因吸濕性差而染色困難,后經(jīng)改進(jìn)與烯基衍生物形成2元或3元共聚物,其中90%左右為丙烯腈,染色性能大為改善。腈綸廣泛用于制做絨線、針織物和毛毯。腈綸紡織物輕、松、柔軟、美觀,能長期經(jīng)受較強(qiáng)紫外線集中照射和煙氣污染,是目前最耐氣候老化的一種合成纖維織物,適用于作船篷、賬篷、船艙和露天堆置物的蓋布等。

③ 聚酯纖維:中國稱滌綸。1940年由英國人J.溫菲爾德和J.迪克遜用對苯二甲酸和乙二醇為原料,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研制成功,1941年正式生產(chǎn)。滌綸的拉伸性、回彈性和化學(xué)穩(wěn)定性都很好。滌綸織物具有挺刮和易洗快干的優(yōu)點(diǎn)。滌綸的耐曬強(qiáng)度比錦綸好,能抗微生物和霉?fàn)�,耐蟲蛀,但吸濕性不及錦綸且染色困難。滌綸采用熔體紡絲,紡絲速度在1300米/分以下。后來有一種高速紡滌綸長絲紡速在3500米/分以上,不僅產(chǎn)量增加,而且由于纖維中大分子部分取向而使結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,纖維便于運(yùn)輸和貯藏。

④ 聚烯烴纖維:是50年代發(fā)展的纖維,其中重要品種聚乙烯纖維是用石油裂解所得的乙烯副氣為原料制成的,中國商品名乙綸。乙綸織物可用作汽車裝飾布、家具布、工廠濾布、船篷、繩索和漁網(wǎng)等。等規(guī)聚丙烯纖維是聚烯烴纖維中一個(gè)出色的品種簡稱聚丙烯纖維,中國商品名丙綸。意大利人G.納塔以三乙基鋁及四氯化鈦溶于四氫化萘中作為催化劑將丙烯進(jìn)行聚合,使大分子具有立體規(guī)整性,由此獲得固體高結(jié)晶性的聚丙烯,可以制成性能優(yōu)越的纖維。聚丙烯纖維吸濕率低,不能用常規(guī)方法染色常在聚合物里摻入顏料,熔態(tài)時(shí)捏和紡制成有色纖維。丙綸耐老化性能很差,必須添加防老化劑以改善其耐日光性能。丙綸可用作地毯、大面積的人工草坪、工業(yè)用濾布、工作服以及家用織物如蚊帳等,還可與其他纖維混紡制成各種針織物和機(jī)織物。

⑤ 聚乙烯醇纖維:中國稱維綸。是以醋酸乙烯為原料進(jìn)行聚合、醇解、紡絲,然后經(jīng)縮甲醛而制得。維綸性質(zhì)接近于棉,吸濕性比其他合成纖維高。主要產(chǎn)品為短纖維,用于制做漁網(wǎng)、 濾布、帆布、輪胎簾子線、軟管織物、傳動帶以及工作服等。生產(chǎn)維綸的主要國家有日本、朝鮮和中國。維綸與聚氯乙烯纖維混紡的產(chǎn)品稱為維氯綸。

特種纖維 指具有耐腐蝕、耐高溫、難燃、高強(qiáng)度、高模量等一些特殊性能的新型合成纖維。特種纖維除作為紡織材料外,廣泛用于國防工業(yè)、航空航天、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、海洋水產(chǎn)和通信等部門。主要品種有:

① 耐腐蝕纖維:是用四氟乙烯聚合制成的含氟纖維1954年在美國試制成功,商品名特氟綸(Teflon),中國稱氟綸。聚四氟乙烯熔點(diǎn)327℃極難溶解,化學(xué)穩(wěn)定性極好,在王水、酸液和濃堿液中沸煮而不分解,除在高溫下經(jīng)過高度氟化過的試劑外,幾乎不溶于任何溶劑。氟綸織物主要用作工業(yè)填料和濾布。

② 耐高溫纖維:有聚間苯二甲酰間苯二胺纖維、聚酰亞胺纖維等種類,其熔點(diǎn)和軟化點(diǎn)高,長期使用溫度在200℃以上能保持良好的性能。

③ 高強(qiáng)度高模量纖維:指強(qiáng)度大于10克/旦、模量大于200克/旦的合成纖維。如1968年美國研制的凱夫拉爾,是將聚對苯二甲酰對苯二胺制成液晶溶液,通過干-濕法紡絲制成的纖維,中國稱芳綸1414,可用作飛機(jī)輪胎簾子線和航天、航空器材的增強(qiáng)材料。以粘膠纖維、腈綸纖維、瀝青為原料經(jīng)高溫碳化、石墨化可以得到高強(qiáng)度、高模量碳纖維。用碳纖維制成的復(fù)合材料,是制造宇宙飛船、火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)的結(jié)構(gòu)材料,在原子能、冶金、化工等工業(yè)部門和體育運(yùn)動器材方面也有廣泛的應(yīng)用。

④ 難燃纖維:如酚醛纖維、PTO纖維等在火焰中難燃,可用作防火耐熱簾子布、絕熱材料和濾材等。

⑤ 彈性體纖維:斷裂伸長率在400%以上,拉伸外力除去后能快速恢復(fù)原來長度。彈性纖維的代表品種是聚氨酯纖維,中國稱氨綸。彈性纖維是由硬鏈段和軟鏈段嵌段共聚物制成的。軟鏈段賦予纖維高的伸長率,硬鏈段不發(fā)生形變,阻止分子間的相對滑移,因而賦予纖維較高的回彈性。彈性纖維可制緊身衣、游泳衣、松緊帶、襪子羅口、外科手術(shù)用襪等。

⑥ 功能纖維:改變纖維形狀和結(jié)構(gòu)使其具有某種特殊功能,例如將銅銨纖維或聚丙烯腈纖維制成中空形式,在醫(yī)療上可用作人工腎透析血液病毒的材料。聚酰胺66中空纖維用作海水淡化透析器,聚酯中空纖維用作濃縮、純化和分離各種氣體的反滲透器材等。

改性纖維 合成纖維雖然有良好的物理機(jī)械性質(zhì),但是由于表面光滑,吸水性、染色性差,織物的服用性能不及天然纖維織物。為使合成纖維具有天然纖維特色,50年代開展合成纖維改性研究,主要是用物理方法或化學(xué)方法改善合成纖維的吸濕、染色、抗靜電、抗燃、抗污、抗起球等性質(zhì),同時(shí)還增加了化學(xué)纖維的品種。

① 化學(xué)改性:主要有接枝變性、共聚變性以及將原纖維經(jīng)過化學(xué)處理變性等三種方法。

② 物理改性:主要有通過改變噴絲孔形狀紡制的異形纖維;利用合成纖維的熱塑性,將伸直的纖維變?yōu)榫砬�的變形纖維(如膨體紗和彈力絲);將兩類性質(zhì)不同的高聚物流體從同一噴絲孔擠出而制成的復(fù)合纖維。

無機(jī)纖維 近代工業(yè)的發(fā)展需要耐高溫、高強(qiáng)度、電絕緣、耐腐蝕的特種材料,為此人們試制出一系列無機(jī)物纖維,如玻璃纖維、硅酸鋁纖維、硼纖維、鈦酸鉀纖維、陶瓷纖維、石英纖維、硅氧纖維等。玻璃纖維可用作防火焰、防腐蝕、防輻射以及塑料增強(qiáng)材料,也是優(yōu)良的電絕緣材料。鈦酸鉀、硅酸鋁纖維是1200℃高溫下的絕緣材料。

化學(xué)纖維的結(jié)構(gòu)

大分子結(jié)構(gòu) 化學(xué)纖維大多由分子量很高的高聚物制成,許多分子量不大、化學(xué)結(jié)構(gòu)相同或不同的小分子稱為單體,經(jīng)過縮聚或聚合反應(yīng)串連成線形高聚物,就象一根有許多環(huán)節(jié)的鏈條,即為高分子:

A′-A-A……-A-A-A-A……-A-A-A″鏈中A為單體,A′及A″為末端基團(tuán)。由A、B兩種或A、B、C三種化學(xué)組成不同的單體構(gòu)成的高聚物稱作二元或三元共聚物。用二元或三元共聚物制成的纖維又稱做二元或三元共聚纖維。高分子的特征是分子量很高,但其分子量W是一系列不同分子量的平均值。大分子中重復(fù)單元稱為鏈節(jié),可以由一個(gè)或一個(gè)以上單體組成。構(gòu)成分子鏈的鏈節(jié)的重復(fù)數(shù)目稱聚合度DP。纖維的平均分子量是鏈節(jié)的分子量A與聚合度的乘積,即W=A×DP。

由化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的高聚物制備的化學(xué)纖維,其分子量也不相同。如聚酰胺 6分子量為16000~22000,是由130~180多個(gè)己內(nèi)酰胺單體組成的,DP=130~180。丙綸的分子量為180000~300000,是由4000個(gè)以上丙烯單體組成的DP=4000~7000�；瘜W(xué)纖維中大分子伸展的平均長度為200~400毫微米。分子量越高,纖維的強(qiáng)度也越高。

制造化學(xué)纖維的大分子的一般要求是:線形能伸直,支鏈盡可能少,沒有龐大的側(cè)基,大分子間無化學(xué)鍵具有一定規(guī)律的化學(xué)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)。大分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)對纖維性能有一定的影響。例如:大分子中含有共軛體系的纖維,其熔點(diǎn)高;含有鹵素的纖維難燃;含有親水基團(tuán)的纖維吸濕性好。

織態(tài)結(jié)構(gòu) 纖維是高分子物質(zhì),在空間構(gòu)型上常是一個(gè)方向的長度大于其他兩向長度好多倍。集合幾個(gè)這樣的大分子構(gòu)成一個(gè)組織單元,既可能成為晶體,也可能是無定形區(qū)。大分子長度可以貫穿一個(gè)或數(shù)個(gè)晶體組織和無定形區(qū)。連接多個(gè)分子的單元組織的集合體,稱做超分子,又名織態(tài)結(jié)構(gòu)。纖維的各種性質(zhì)和特征,既和大分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)有聯(lián)系,也在較大程度上和它的超分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。表征纖維織態(tài)結(jié)構(gòu)的因素有多種,重要的有:序態(tài)、結(jié)晶形態(tài)、側(cè)序分布和取向。

序態(tài) 纖維中相鄰大分子的聚集狀態(tài)稱為序態(tài)。這種序態(tài)可以由紊亂的無定形態(tài)直到三維有序的結(jié)晶態(tài),兩者在纖維中常同時(shí)存在。晶區(qū)由許多更小的微晶體構(gòu)成,微晶體中最小的重復(fù)單位為晶胞。晶體的存在和它的特征可以從 X射線的衍射圖譜中得到證實(shí)和說明。纖維中結(jié)晶與無定形的分布形態(tài)及其對纖維宏觀性質(zhì)的影響,是一個(gè)復(fù)雜而且尚不能十分肯定的問題,較有重要影響的學(xué)說有:

① 兩相結(jié)構(gòu):它的基本概念是一些大分子的長度可以遠(yuǎn)超過晶區(qū)或無定形區(qū)各自的長度,足夠把若干個(gè)晶區(qū)和無定形區(qū)串連起來形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。粘膠人造纖維在溶液中的溶脹行為支持了這種論點(diǎn),它是屬于分散的晶相和連續(xù)的無定形相所組成的例子。其他纖維如棉及苧麻等則屬于連續(xù)晶相和分散的無定形相的兩相結(jié)構(gòu)。圖1 表示兩相結(jié)構(gòu)的兩種模型,纓狀微胞模型中大分子可以穿過若干晶區(qū)和無定形區(qū),而折疊鏈纓狀微胞模型中大分子可以折疊在一個(gè)晶區(qū)內(nèi),也可以穿過無定形區(qū)進(jìn)入另一晶區(qū)折疊。連結(jié)二個(gè)晶區(qū)的分子稱為縛結(jié)分子,它們的數(shù)量和形態(tài)對纖維的物理機(jī)械性質(zhì)有重要的影響。

② 單相結(jié)構(gòu):認(rèn)為實(shí)際上有一些纖維的結(jié)晶不夠規(guī)整,不能視作真正的結(jié)晶,屬于過渡態(tài)的蘊(yùn)晶(準(zhǔn)晶),它們與以島嶼形式分散在無定形基質(zhì)中的兩相結(jié)構(gòu)不同,兩相不能截然分開,故稱單相結(jié)構(gòu)。它們的實(shí)際結(jié)晶度和密度都低于理想結(jié)晶性纖維的結(jié)晶度和密度。染料和水的吸附作用都發(fā)生在無定形區(qū)內(nèi)。

結(jié)晶形態(tài) 晶區(qū)在整個(gè)纖維中的百分含量為結(jié)晶度,結(jié)晶度的大小與纖維性質(zhì)有直接關(guān)系,對纖維的物理機(jī)械和熱學(xué)性質(zhì)影響尤大。纖維中結(jié)晶有多種不同形態(tài)。例如在聚酰胺、聚烯烴纖維的初生纖維中常出現(xiàn)球狀晶。這種初生纖維經(jīng)過拉伸以后,球狀晶常被破壞變成其他晶型。纖維中晶型可能是單晶,例如在聚乙烯中以折疊鏈狀組成的單晶型;也可能是由條帶狀折疊鏈盤旋成的串晶;還可能是柱狀晶。

纖維中的晶區(qū)大小并不均衡一致,常呈一定的分布。長度可由數(shù)十至一、二百埃,寬度則甚小。檢測晶體的X射線衍射譜上的衍射點(diǎn)的寬度直接與晶區(qū)的寬度相關(guān)。

側(cè)序分布 分子聚集成序垂直于大分子軸向的形狀稱為側(cè)序。側(cè)序最高的部分是微晶體,最低的部分是無定形。各種纖維的側(cè)序分布都不相同。有些纖維的晶相和無定形相不能截然分離,應(yīng)看作是由無定形到結(jié)晶同時(shí)存在的連續(xù)相。用這樣的側(cè)序分布圖譜闡述它們的性質(zhì)很容易理解。

通常測定側(cè)序分布的方法是將試樣置于逐漸增加濃度或溫度的溶劑內(nèi),依次測定各物理量,如溶脹、溶解、收縮、吸附或吸收等性質(zhì)的變化。凡側(cè)序較低的部分首先受到溶劑的影響而發(fā)生相應(yīng)的變化。圖3 是纖維側(cè)序分布的例子。

取向 以特定方向(如纖維軸向)為基準(zhǔn)的纖維大分子作有序的排列狀態(tài),稱為取向。纖維在成形拉伸過程中所形成的平行于軸向的取向稱單軸取向,纖維的性質(zhì)在平行和垂直于軸向的兩個(gè)方向呈各向異性,例如偏振光在纖維上的折射率、用直接染料染色的纖維的光吸收率和聲波傳播速度都呈各向異性。根據(jù)光折射原理所測定的平行于纖維軸的折射率與垂直于纖維軸的折射率之差(即雙折射),是表示纖維取向度的一個(gè)重要指標(biāo)。薄膜則可以兼有平行和垂直于軸的雙取向。

表征化學(xué)纖維性質(zhì)的參數(shù) 屬于形態(tài)方面的有:纖度(見支數(shù))、截面形狀、長度、卷曲和折皺、光澤;屬于機(jī)械性質(zhì)方面的有:斷裂強(qiáng)度和繼裂伸長度、彈性模量、耐疲勞性、耐磨性;屬于物理方面的有:耐熱性、耐光性、導(dǎo)電性、難燃或抗燃性、比重;屬于化學(xué)方面的有:纖維和水、酸、堿、有機(jī)溶劑以及微生物等的作用性能。各種化學(xué)纖維分子結(jié)構(gòu)和織態(tài)結(jié)構(gòu)不同,反映化學(xué)纖維各方面性質(zhì)的參數(shù)也不相同。

按制備方法分

化學(xué)纖維又分為兩大類:

①人造纖維,以天然高分子化合物(如纖維素)為原料制成的化學(xué)纖維,如粘膠纖維、醋酯纖維。

②合成纖維,以人工合成的高分子化合物為原料制成的化學(xué)纖維,如聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯腈纖維�；瘜W(xué)纖維具有強(qiáng)度高、耐磨、密度小、彈性好、不發(fā)霉、不怕蟲蛀、易洗快干等優(yōu)點(diǎn),但其缺點(diǎn)是染色性較差、靜電大、耐光和耐候性差、吸水性差。

人造纖維

以天然高分

子化合物(如纖維素)為原料制成的化學(xué)纖維,如粘膠纖維、醋酯纖維。人造纖維主要有粘膠纖維、硝酸酯纖維、醋酯纖維、銅銨纖維和人造蛋白纖維等,其中粘膠纖維又分普通粘膠纖維和有突出性能的新型粘膠纖維(如高濕模量纖維、超強(qiáng)粘膠纖維和永久卷曲粘膠纖維等)。

合成纖維

合成纖維主要有聚酰胺6纖維(中國稱錦綸或尼龍6),聚丙烯腈纖維(中國稱腈綸),聚酯纖維(中國稱滌綸),聚丙烯纖維(中國稱丙綸),聚乙烯醇縮甲醛纖維(中國稱維綸)以及特種纖維(包括用四氟乙烯聚合制成的耐腐蝕纖維,耐200℃以上溫度的耐高溫纖維,強(qiáng)度大于10克/旦、模量大于200克/旦的高強(qiáng)度、高模量纖維,以及難燃纖維、彈性體纖維、功能纖維等)。20世紀(jì)50年代開展合成纖維的改性研究,主要是用物理或化學(xué)方法改善合成纖維的吸濕、染色、抗靜電、抗燃、抗污、抗起球等性質(zhì),同時(shí)還增加了化學(xué)纖維的品種。

色彩鮮艷、質(zhì)地柔軟、懸垂挺括、滑爽舒適。

缺點(diǎn)

耐堿性、耐磨性、耐熱性、吸濕性、透氣性較差,遇熱容易變形,容易產(chǎn)生靜電。

受國際國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境影響,國內(nèi)紡織化纖形勢不容樂觀,作為紹興縣化纖行業(yè)"風(fēng)向標(biāo)"的錢清原料市場,成交量持續(xù)下降。來自縣統(tǒng)計(jì)部門顯示,前三季度,全縣化學(xué)纖維類銷售產(chǎn)值395億元,同比僅增長1.3%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全縣工業(yè)銷售同比增長7.2%的平均水平。

"滌絲科"跳不歡

"化纖行業(yè)成了紹興縣工業(yè)銷售發(fā)展中'拖后腿'的產(chǎn)業(yè)。"紹興縣經(jīng)信局有關(guān)負(fù)責(zé)人分析,上游的PTA、化纖業(yè)受行業(yè)周期性因素影響和產(chǎn)能相對過剩,導(dǎo)致行情低迷,其中感覺最為明顯的是化纖企業(yè)集中的錢清、濱海工業(yè)區(qū)。

記者了解到,不少化纖企業(yè)產(chǎn)銷率趨于下降形勢,而企業(yè)庫存量仍在增加。減產(chǎn)成了一些化纖企業(yè)應(yīng)急的舉措,有的企業(yè)10月份已提前進(jìn)入機(jī)器檢修期。

化纖產(chǎn)能過剩顯著

"產(chǎn)品積壓賣不掉。"這是錢清原料市場經(jīng)營戶普遍感到的困惑。來自福建某化纖企業(yè)代理商張宏偉告訴記者,化纖產(chǎn)能過剩格外明顯。"人工、原材料等都在上漲,同樣的產(chǎn)品價(jià)格雖與去年持平,銷路卻減少了30%。"張宏偉說。

中國紡織化纖行業(yè)發(fā)展快,產(chǎn)量已經(jīng)占世界百分之六七十的份額,蕭紹地區(qū)更是全國紡織化纖的集聚區(qū)。業(yè)內(nèi)人士分析,行業(yè)的高速發(fā)展,卻產(chǎn)生了同質(zhì)化嚴(yán)重、過度競爭、產(chǎn)能過剩等問題。"雖然我們有大批量生產(chǎn)的規(guī)模優(yōu)勢,但關(guān)鍵是缺乏新產(chǎn)品、新工藝來保持價(jià)格優(yōu)勢。"該業(yè)內(nèi)人士說。

中國2004年人均纖維消費(fèi)量為6.6公斤,尚低于全球人均7.5公斤的水平。中國服裝、服飾和工業(yè)用纖維所占比重構(gòu)成為52∶27∶21,到2010年前后其結(jié)構(gòu)比重將為49∶30∶21。

中國化纖產(chǎn)量在今后5至10年期間,化纖產(chǎn)量將以年均6.5%的速度增長,2007年中國化纖累計(jì)產(chǎn)量高達(dá)2388.89萬噸,較2006年增長18.04%。其中浙江省產(chǎn)量為977.11萬噸,所占比重為40.90%;江蘇省產(chǎn)量為803.35萬噸,所占比重為33.63%;福建省產(chǎn)量為137.69萬噸,所占比重為5.76%;山東、上海、廣東產(chǎn)量分別為78.89萬噸、51.48萬噸和50.42萬噸,所占比重分別為3.30%、2.15%和2.11%。2008年9月中國化學(xué)纖維產(chǎn)量為203.92萬噸,環(huán)比增加10.35萬噸,增長了5.35%;同比減少3.20萬噸,下降了1.54%。而2008年1-9月,中國化學(xué)纖維產(chǎn)量累計(jì)為1797.79萬噸,同比增加42.77萬噸,增長了2.44%。

在第十七屆中國國際化纖會議上,來自各界的代表達(dá)成共識,在"十二五"期間,中國化纖工業(yè)將通過以下重點(diǎn)方向的科技創(chuàng)新以驅(qū)動產(chǎn)業(yè)升級。

一是促進(jìn)常規(guī)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)化、提升產(chǎn)品附加值。采用先進(jìn)適用技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)化纖工藝、裝備及生產(chǎn)自動化控制水平,重點(diǎn)解決生產(chǎn)裝備的柔性化、常規(guī)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)化,實(shí)現(xiàn)滌綸、粘膠等大型成套裝備的多樣化、高效化生產(chǎn)。積極推廣纖維紡絲液著色技術(shù)、加強(qiáng)化纖與下游應(yīng)用的聯(lián)合開發(fā),加快發(fā)展高仿真、功能性、多功能復(fù)合等差別化纖維,提高產(chǎn)品附加值。

二是努力提升高性能纖維產(chǎn)業(yè)化水平。注重高性能纖維行業(yè)創(chuàng)新能力建設(shè)和人才培養(yǎng),通過整合基礎(chǔ)研究、工程化配套、應(yīng)用研究等資源,建設(shè)產(chǎn)學(xué)研用創(chuàng)新平臺、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟平臺,提升產(chǎn)業(yè)化水平,增強(qiáng)行業(yè)創(chuàng)新實(shí)力。組織實(shí)施高性能纖維產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)工程,以低成本、系列化、高質(zhì)量為目標(biāo),加速實(shí)現(xiàn)高性能纖維及其復(fù)合材料的產(chǎn)業(yè)化,提高原輔材料和裝備配套能力,全面增強(qiáng)化纖工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的支撐作用。

三是推進(jìn)生物質(zhì)纖維的開發(fā)。充分利用農(nóng)作物廢棄物,竹、麻、速生林及海洋生物資源等,開發(fā)替代石油資源的新型生物質(zhì)纖維材料,突破纖維材料綠色加工新工藝和裝備集成技術(shù),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。加強(qiáng)生物質(zhì)纖維原料的生化轉(zhuǎn)化機(jī)理、熔融紡制纖維素衍生物纖維工程技術(shù)、可再生高分子纖維材料成型機(jī)理及制備新技術(shù)、生物聚酯的熔融紡絲關(guān)鍵技術(shù)、離子液體溶劑法再生纖維素纖維關(guān)鍵技術(shù)與工程、海洋生物高分子材料高效紡絲技術(shù)及其高性能化等的研究。

四是積極推動節(jié)能減排和資源循環(huán)利用。加強(qiáng)行業(yè)"低碳經(jīng)濟(jì)"技術(shù)研究。加快節(jié)能減排新技術(shù)、新裝備的產(chǎn)業(yè)化研發(fā)和推廣,推廣棉漿粕黑液治理技術(shù)、廢舊瓶片清洗廢水回用及粘膠廢水和廢氣治理、回收等國產(chǎn)化工程與技術(shù)的應(yīng)用。強(qiáng)化由終端治理向過程監(jiān)控、清潔生產(chǎn)技術(shù)的轉(zhuǎn)變,推動粘膠、再利用纖維的清潔生產(chǎn)。適時(shí)修訂粘膠纖維行業(yè)準(zhǔn)入條件。加快淘汰高能耗、高污染、低效率的落后生產(chǎn)工藝和設(shè)備,優(yōu)化調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。積極推動行業(yè)能源合同管理、清潔生產(chǎn)審核、企業(yè)碳足跡認(rèn)證等工作。大力推動資源的循環(huán)利用,鼓勵(lì)和規(guī)范再利用纖維行業(yè)發(fā)展,重點(diǎn)強(qiáng)化廢舊聚酯、廢絲等的回用技術(shù)、產(chǎn)品和成套裝備的集成升級及推廣使用。組織制定紡織制品回收再利用的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和技術(shù)路線圖,推動化纖尤其是純滌綸面料、服裝回收利用技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,引導(dǎo)社會綠色消費(fèi)。

五是加快提高重點(diǎn)技術(shù)與裝備自主化和工程化水平。加強(qiáng)集成創(chuàng)新,發(fā)展擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)實(shí)用技術(shù),突破重大技術(shù)裝備研制、重點(diǎn)工程設(shè)計(jì)、關(guān)鍵裝備技術(shù)國產(chǎn)化,提高工程公司研發(fā)能力和工程化建設(shè)能力,注重節(jié)能、高效和環(huán)保型化纖及其原料裝備的開發(fā)與應(yīng)用。著重加快高新技術(shù)纖維核心技術(shù)、配套裝備和關(guān)鍵部件的產(chǎn)業(yè)化開發(fā),強(qiáng)化工藝軟件和裝備的一體化研究,促進(jìn)高新技術(shù)纖維及其原料等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。