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人造纤维

化学纤维的两大类之一。用某些天然高分子化合物或其衍生物做原料,经溶解后制成纺织溶液,然后纺制成纤维,竹子、木材、甘蔗渣、棉子绒等都是制造人造纤维的原料。根据人造纤维的形状和用途,分为人造丝、人造棉和人造毛三种。重要品种有粘胶纤维醋酸纤维铜氨纤维等。

英文名称:

artificial fiber;fiber made from natural polymers

人造纤维是化学纤维的两大类之一。人造纤维是用某些线型天然高分子化合物或其衍生物做原料,直接溶解于溶剂或制备成衍生物后溶解于溶剂生成纺织溶液,之后再经纺丝加工制得的多种化学纤维的统称。

竹子木材甘蔗渣、棉子绒等都是制造人造纤维的原料。

人造纤维可用于制作衣着用品和室内装饰用品,也可用于制作轮胎帘子线香烟过滤嘴等。

人造纤维分为再生纤维和化学纤维两种,其中再生纤维是用木材、草类的纤维经化学加工制成的粘胶纤维;化学纤维是利用石油天然气农副产品作原料制成的合成纤维。

根据人造纤维的形状和用途,分为人造丝人造棉人造毛三种。重要品种有粘胶纤维、醋酸纤维铜氨纤维等。

再生纤维可分为:再生纤维素纤维纤维素酯纤维蛋白质纤维和其他天然高分子物纤维。

其性能与化学纤维相比,短纤维

再生纤维

再生纤维素纤维、用纤维素为原料制成的、结构为纤维素II的再生纤维。由于耕地的减少和石油资源的日益枯竭,天然纤维、合成纤维的产量将会受到越来越多的制约;人们在重视纺织品消费过程中环保性能的同时,对再生纤维素纤维的价值进行了重新认识和发掘。如今再生纤维素纤维的应用已获得了一个空前的发展机遇。再生纤维素纤维的发展总体上可以分为三个阶段,形成了三代产品。第一代是20世纪初为解决棉花短缺而面世的普通粘胶纤维。第二代是20世纪50年代开始实现工业化生产的高湿模量粘胶纤维,其主要产品包括日本研发的虎木棉(后命名为Polynosic)和美国研发的变化型高湿模量纤维HWM以及兰精公司80年代后期采用新工艺生产的Modal纤维。60年代后期开始,由于合纤生产技术的迅速发展,原料来源充足和成本低廉,合成纤维极大地冲击了再生纤维素纤维的市场地位。许多研究机构和企业更多地关注了新合纤的开发和应用。在此期间,世界再生纤维素纤维的发展趋于停滞。第三代产品是以20世纪90年代推出的短纤Tencel(天丝)、长丝Newcell为代表。受健康环保意识、崇尚自然等因素的影响,人们对再生纤维素纤维有了新的认识,新一代再生纤维素纤维的理化性能也有了充分的改进,因此,再生纤维素纤维的应用重新出现了迅猛的增长。

从天然蛋白质制成的性质类似羊毛的纤维。羊毛、蚕丝等为天然蛋白质纤维。1866年英国人E.E.休斯首先成功地从动物胶中制出人造蛋白质纤维。他将动物胶溶于乙酸,在硝酸酯的水溶液中凝固抽丝,然后以亚铁盐溶液脱硝,进一步加工得到蛋白质纤维,但未工业化。1935年意大利弗雷蒂才用牛乳内提取的奶酪素制成人造羊毛。天然蛋白质制成的蛋白质纤维与羊毛的性质差不多 。基本结构单元都是氨基酸,以酰胺键(肽键)结合在一起的高分子。比天然羊毛优越之处在于不易皱缩,不易虫蛀,易保存;缺点是保暖性及柔软性较天然羊毛差些。工业生产蛋白质纤维的主要原料是乳酪素、花生蛋白及大豆蛋白等。

纤维素酯纤维,指从木材、短绒等植物材料中提取得到的纤维素,与有机酸等反应所生成的纤维素衍生物纤维素酯为原料制得的、最终纤维大分子化学结构仍保持纤维素酯结构的纤维均属之。 蛋白质纤维和其他天然高分子物纤维。

1848年J.默塞发现棉纤维素被浓碱液浸渍后,化学反应灵敏性增加。此后英国人C.克罗斯和E.贝文用二硫化碳与碱纤维作用获得溶解性纤维素黄酸酯,从而制得粘胶纤维。后来出现了离心罐式绕丝器,使粘胶纤维有了工业化生产的条件。

又称硝酸人造丝。1855年,英国人将纤维素硝化后溶解成胶液并挤压成丝。1884年,脱硝方法研究成功,硝酸法制造人造丝正式投产。

将棉短绒在以冰醋酸为主的试剂中醋化形成纤维素醋酸酯,溶解在三氯甲烷的浆液中经过纺丝获得三醋酯纤维。如将纤维素醋酸酯局部皂化,则获得溶于丙酮的纤维素醋酸酯,纺丝后所得纤维称二醋酯纤维。

采用氢氧化四氨合铜溶液作溶剂,将棉短绒溶解成浆液纺丝制得的人造丝。丝质精细优美,但成本较高。

英国人最早研究从动物胶中提取蛋白制造人造蛋白纤维。1935年意大利有人试验从牛乳中提取乳酪素,制成人造羊毛。此后,一些国家相继以大豆蛋白、花生蛋白制取人造纤维获得成功。由于这类纤维的实用性能和制造成本存在问题,产量极少。

(一) 人纤织物的特点

人造纤维织物基本上是指粘胶纤维长丝和短纤维织物,即人们所熟知的人造棉人造丝等。此外,也包含部分富纤织物和介与长丝与短纤维间的中长纤维织物。因此,人纤织物的性能主要由粘胶纤维特性决定。

1. 人造棉、人造丝织物具有手感柔软、穿着透气舒适、染色鲜艳等特点。

2. 人造纤维织物具有很好的吸湿性能,其吸湿性在化纤中最佳。但其湿强很低,仅为干强的50-左右,且织物缩水率较大,因此在裁剪前应预先缩水为好。

3. 普通粘胶织物具有悬垂性好,刚度、回弹性及抗皱性差的特点,因此其服装保形性差,容易产生折皱。

4. 粘胶纤维织品的耐酸碱性、耐日光性及耐其它药品性能均较好。

(二) 人纤织物的品种

人造纤维织物的品种很多,除自身的纯纺外,还有许多品种属于粘胶纤维与其它纤维的混纺织物或交织物。

人造棉织物

以100-棉型或中长型普通粘胶纤维或富纤为原料织成的织物。如:人棉布、富纤布等。其中,人棉布是由100-粘纤织造而成的平纹组织织物,具有布身薄而柔软、纱支细、密度小、透气性好、染色鲜艳等特点,适宜做夏服与被面,价格便宜。富纤布是用棉型富纤为原料织成的平纹、斜纹等织物,即富纤细布、富纤斜纹布或富纤华达呢等,具有许多与粘纤织物相似的特点,所不同的是其染色不够鲜艳,手感挺爽且坚牢耐用,适宜做夏装或童装面料

人造丝织物

以粘胶长丝或富纤长丝为原料织成的丝绸织物。如:无光纺、有光纺、美丽绸、利亚绒、人丝绡等。这些品种已在“丝型织物”一节中有所叙述,这里不再赘述。

粘胶纤维混纺、交织物 这里主要描述粘胶纤维与合成纤维间或粘纤长丝与短纤维间的混纺、交织产品。

如:涤粘混纺织品、高卷曲粘胶纺毛织物、中空粘胶针织物等。它们均以高比例的粘纤混合低比例的涤纶纤维而制得,或各占50-的比例制成。象高卷曲粘胶仿毛织物是用67-的细旦高卷曲粘胶与33-涤纶混纺高支纱加工而成,具有手感丰润、毛感强、类似于凡立丁的外观风格,适合制作女用衣裙、便衣等。羽纱、富春纺则属人丝与人纤纱或棉纱的交织产品,具有质地坚牢,布面柔滑挺实,价格便宜等特点,常可用做服装里料

总之,人造纤维面料以其优良的吸湿性取胜于其它化纤面料,但由于其织物下水后会变硬、强力变差,因此洗涤时须注意不要用力揉搓。此外,在裁剪时要将折边留的宽一些,并需码边,以免纱线滑脱,出现“扒丝”现象。

以天然聚合物(如纤维素、蛋白质等)为原料,经化学处理和机械加工而制得的化学纤维。人造纤维一般具有与天然纤维相似的性能,有良好的吸湿性、透气性和染色性能,手感柔软,富有光泽,是一种重要的纺织材料。它可以纯纺或与羊毛、丝等天然纤维、合成纤维混纺,制得各种衣料粘胶纤维中的强力丝因强度高,抗多次变形性好,可用在工业方面。再生蛋白质纤维具有类似羊毛的性质,可代替羊毛。可用蛋白质与其他纤维接枝共聚或共混以改善其他纤维的性质。1984年,人造纤维的产量约为 3.1Mt,占化学纤维总产量的21.3-。

化纤行业的发展主要受上游原材料和下游纺织行业的影响,从上游原料供应看,我国合成纤维的原料进口量随着经济的发展不断下降。这为化学纤维行业的发展带来了光明。2004年我国纺织品服装出口额已经达到约900亿美元。纺织行业的发展为化纤应用提供了更大的发展空间,且我国在不断研究开发化学纤维在其他非纺织品的应用。

近几年我国化学纤维出口数量增大,从2002年到2005年我国化学纤维进口的绝对数量下降,出口数量不断增大。化纤长丝2004年和2005年分别实现贸易顺差1358百万美元和2119百万美元,化纤短纤2004年和2005年分别实现贸易顺差为134百万美元和1133百万美元。由此可见,我国化纤行业的发展总体来说是健康的。

(一)乙酸酯纤维

乙酸酯纤维是由纤维素与乙酸酐反应,得到在一个葡萄糖单元导航具有2-3个乙酰基团的产品,硫酸作为反应的催化剂,加入过量水终止反应,而使乙酸纤维沉淀下来。所得到的片状物质溶于丙酮或乙酸甲酯,这就是所谓的“干抻拉”,即当溶解蒸发时,纤维就形成了。对于合成纤维,其交联链段和形状,可以进行控制。再抻拉可以增加强度,纤维可以得到所需要的扭曲性能。

乙酸酯纤维的密度很大,没有空隙,抻拉纺织可能使纤维产生许多交联结,纤维的抻拉可得到高结晶度,因此增加了强度。添加剂可混入粘性溶液,以增加不透明性,同样,颜料也可以加入到“干纺”纤维中。

(二)粘胶纤维

粘胶纤维的产量在人造纤维中居首位。它的原料是木材,在中国则以棉短绒占较大比例,其他还有竹、甘蔗渣、麦秆、和芦苇等。

例如将木材除去非纤维成分制的的纤维素浆,先用18-的氢氧化钠溶液处理生产碱纤维素,再在密闭容器中以二硫化碳处理,形成磺酸纤维素钠,溶于4--6-可行钠溶液中成为粘液,将此粘液压过喷丝头抽丝,从喷丝头形成的粘胶细流进入含有无机酸、电解质的凝固浴中变成粘胶纤维。

普通粘胶纤维的性能与棉纤维相比,除吸湿性高、耐磨性好以外,其他如强度、延伸、耐光与耐化学性等匀较差。

在显微镜下,粘胶纤维的纵向剖面一般呈圆形,也有特别制成竹节状和麦秆状的。截面有各种形状,普通粘胶纤维为锯齿形,强力胶纤维等呈圆形或接近圆形或腰子型。

(三)铜氨纤维

铜氨纤维的制法是将由天然纤维溶于铜氨溶液中,制成浓度很高的纤维素浆,采用漏斗式拉伸纺丝法,溶液从喷丝头喷出与水溶液一起从纺丝漏斗中流下,大约拉伸至400倍,逐渐固化为丝条。

铜氨纤维的截面不分皮芯层,可将二根或多跟单丝沾在一起,制成无捻丝。其截面呈圆形。铜氨纤维的外观和手感与蚕丝类似,赋予柔韧性,弹性和悬垂性,其他性质类似于粘胶纤维。随着粘胶纤维的兴起,铜氨纤维曾一度失去竞争能力,因为铜和氨的回收有较大的改进,又重新引起人们认识。

人造纤维可以用于棉花相同的染料进行染色。乙酸酯纤维常用分散染料来染,对于人造纤维,印花时非常普遍的事。根据极性溶解,因为这些溶剂对这些纤维有一定的溶解性,此外,强酸和强碱也使纤维降解。对于碱性溶液,三乙酸酯纤维是最稳定的,在室温下可容许PH值到9.5.在干洗中,如用三氯乙烯可能引起纤维降解。

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