新型紡織纖維

1、新型紡織纖維 及其產(chǎn)品開發(fā)（上） 報告人：楊報告人：楊 建建 忠忠 教授、博士教授、博士報告主要內(nèi)容：報告主要內(nèi)容： 新型紡織纖維的開發(fā)現(xiàn)狀新型紡織纖維的開發(fā)現(xiàn)狀 新型紡織纖維的性能新型紡織纖維的性能 新型紡織纖維的產(chǎn)品開發(fā)新型紡織纖維的產(chǎn)品開發(fā) 新型紡織纖維新型紡織纖維面料面料的發(fā)展的發(fā)展趨勢趨勢差別化纖維異形纖維易染纖維高吸水吸濕纖維復合纖維超細纖維高收縮纖維抗靜電纖維三角（三葉、T型）形纖維多角（五星、五葉、六角、支型）形纖維扁平、帶狀（狗骨、豆形）纖維中空（圓形、三角、梅花）形纖維并列型、皮芯型、海島型復合纖維多層型、放射型復合纖維易染聚酯纖維酸性染料可染聚丙烯睛纖維易染聚丙烯纖維新型

2、纖維的分類功能纖維分離纖維耐熱纖維其他纖維傳導纖維屏蔽纖維膜分離用中空纖維過濾介質(zhì)用纖維吸附分離纖維導光纖維導電纖維耐熱纖維防燃纖維新型纖維的分類電磁波屏蔽、中子吸收、噪聲隔絕纖維發(fā)光纖維醫(yī)用保健纖維生物降解纖維水溶性纖維變色纖維耐輻射纖維超導纖維新型纖維的分類高性能纖維有機高性能纖維無機高性能纖維芳香族聚酰胺雜環(huán)聚合物聚四氟乙烯纖維超高分子量聚乙烯超高分子量PVA、PAN纖維碳纖維硼纖維硅-碳纖維陶瓷纖維硅-鈦-碳-氧纖維差別化纖維 差別化纖維是指在原來纖維組成的基礎上進行物理的或化學的改性處理，使其在性能上獲得一定程度改善的纖維。 通常采用三條途徑進行改性： 1）物理改性，一般采用改變纖維

3、高分子材料的物理結(jié)構(gòu)使纖維性質(zhì)發(fā)生變化。 2）化學改性，采用共聚、接枝或交聯(lián)等方法，使纖維獲得某些特性。 3）工藝改型，是指通過提高工藝技術(shù)水平、改變纖維生產(chǎn)工藝和過程來達到改性的目的。 差別化纖維又可以分為異形纖維、復合纖維、超細纖維、易染纖維、高吸水吸濕纖維、高收縮纖維、抗靜電纖維七大類。異形纖維 異形纖維是指這種化學纖維的橫截面成特殊的形狀，而不像一般化學纖維那樣為圓形或近似圓形。 異形纖維具有如下一些優(yōu)良特性： 風格特性優(yōu)異、光澤好、蓬松性和透氣性好、抗起球性和耐磨性好、耐折皺性和抗抽絲性好、吸水性強、染色性好。 例如CoolDry纖維通過特殊工藝紡制成的具有特殊表面溝槽的異形纖維，其

4、十字形橫截面，橫截面面積填充率在6080%之間，纖維比表面積比圓形截面增加4050%，因而毛細效應和透氣性很高。再加上蓬松的紗線結(jié)構(gòu)，使透氣性大大增加，能迅速釋放皮膚產(chǎn)生的濕氣，同時外層清涼空氣透入里層。 十字截面的異形纖維提供高效排汗導濕功能，快速向外轉(zhuǎn)移汗水，劇烈運動中仍可保持身體干爽。 并列型復合纖維最重要的特征是能夠產(chǎn)生類似羊毛、三維的、永久性自卷曲。這種三維立體狀的卷曲具有極優(yōu)的卷曲彈性和抱合性能，其制成的產(chǎn)品具有外觀蓬松、手感柔軟而豐滿、彈性與回彈性好、保暖性強等特點。在非織造布中可用于加工絮棉、襯墊、地毯基材等。復合纖維 復合纖維又稱多組分纖維、共軛纖維、組合纖維及異質(zhì)纖維。它是

5、由兩種或兩種以上的高聚物和具有不同分子量、不同性能的同一高聚物經(jīng)復合紡絲法制成的化學纖維。 復合纖維按照組分數(shù)分為雙組分纖維和多組分纖維兩大類，目前開發(fā)的主要是雙組分纖維。而雙組分纖維又可根據(jù)纖維內(nèi)兩種組分相互間的位置關(guān)系再分為并列型、皮心型、海島型和剝離型四種。雙組份纖維PE/PETLPET/PETLPET/PET皮層熔點 130130180芯層熔點 252252252皮芯型復合纖維利用兩種組分性質(zhì)差異，經(jīng)拉伸、熱處理后產(chǎn)生收縮差，使纖維產(chǎn)生永久性三維自卷曲。其還可以制成特殊用途的纖維，如導電、優(yōu)質(zhì)簾子線、熱黏合、三維自卷曲纖維等。 海島型復合纖維可利用溶劑把“?！苯M分溶解掉，得到超細纖維；

6、如果把“島”組分溶解掉，可以得到多孔中空纖維。采用這種纖維制成的產(chǎn)品具有手感柔軟，潔凈度高，透氣透濕性好，吸水性強，可用于加工保暖絮絨填充料和黏合法非織造布等。1970年日本東麗公司推出海島纖維制造的人造麂皮織物，標志著海島型復合超細纖維工業(yè)化的開始。隨后日本帝人、可樂麗等公司，歐洲德國、荷蘭、意大利等國家也相繼開發(fā)海島超細纖維，仿麂皮、仿桃皮絨面料風靡全球。2002年下半年，隨著大量麂皮絨訂單涌入我國以及海島纖維本身高附加值和高利潤，國內(nèi)也掀起一股海島纖維熱。海島纖維主要用于生產(chǎn)仿麂皮織物、超細皮革、衣用市場、鞋用市場、高檔裝飾用布（如皮革家具、汽車座套）、各類箱包，還可以用作高級擦拭布和皮

7、革基布。 超細纖維 超細纖維的主要特征是單纖維細度細，直徑小，同時纖維的比表面積明顯增大。因此，超細纖維本身及其形成的產(chǎn)品能顯示出許多獨特的性能： 1）手感柔軟而細膩 2）柔韌性好 3）光澤柔和 4）織物的高密結(jié)構(gòu)和高清潔能力 5）保暖性強 6）高吸水性和吸油性 7）由于超細纖維的比表面積大大提高，是酶、離子交換劑等活性劑的良好載體，可提高其活性效率，并可用于滲透膜和生物 醫(yī)學（人造血管、人造皮膚等）領域。超細纖維布料超細纖維一般是指單絲細度小于0.44dtex（0.4旦）的化學纖維。如：杜邦公司生產(chǎn)的超細尼龍Tactel纖維，直徑小于1Om。 高收縮纖維是指在沸水中收縮率為35%-45%的合

8、成纖維。常見的高收縮纖維有高收縮型聚丙烯腈纖維（腈綸）和聚酯纖維（滌綸）兩種。在非織造布中，高收縮纖維一般用于生產(chǎn)人造皮毛、人造鹿皮、合成革及地毯等。高收縮纖維收縮前收縮后如高收縮纖維HSF是通過熱水、蒸汽或熱風處理可以產(chǎn)生比普通纖維更高收縮率的特殊品種。單根纖維的收縮能通過一步收縮處理（熱水、熱風等）完全體現(xiàn)。HSF能與其他纖維混合生產(chǎn)高密度、更柔軟的針刺或水刺無紡合成革基布等。 功能纖維主要是指對能量、質(zhì)量、信息具備儲存、傳遞和轉(zhuǎn)化能力，對生物、化學、聲、光、電及磁具有特殊功能的纖維。功能性纖維功能性纖維包括: 導電纖維離子交換纖維蓄熱調(diào)溫纖維防輻射纖維中空纖維分離膜（空心纖維）阻燃纖維醫(yī)

9、用保健纖維水溶性纖維水溶性纖維是聚乙烯醇（PVA）纖維，由于其大分子鏈上有許多羥基，因此具有水溶性，在一定溫度的水中纖維能全部溶解。水溶維綸廣泛用于造紙、醫(yī)用無紡布、女用衛(wèi)生棉、紡高支紗、制無捻紗、作繡花底布等方面。 水溶性纖維 利用水溶維綸毛條伴紡生產(chǎn)高支輕薄型毛織物，不需強調(diào)使用高品質(zhì)羊毛，只是在紡紗過程中加入一定比例的維綸水溶毛條伴紡，既達到紗線截面纖維根數(shù)，又提高了紗線的可紡性能。經(jīng)過上機織造后，在后整理過程中去除維綸，從而得到輕量、蓬松的毛織物，提高毛織物的檔次。其伴紡機理是用1020的水溶維綸毛條與羊毛條進行混并紡紗，制成織物，然后在染整階段把水溶維綸去除，可使羊毛支數(shù)提高20左右

10、，從而得到高支毛織物。 陜西省自然科學研究計劃項目低溫水溶性纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)性能及其應用的研究陜西省教育廳科學研究計劃項目低溫水溶性纖維性能及其應用的研究低溫水溶性纖維性能及其應用的研究 Amicor是英國阿考迪斯公司生產(chǎn)的抗菌纖維，母體纖維為聚丙烯腈。有兩類Amicor抗菌纖維： AB纖維（抗細菌纖維）和AF纖維（抗真菌纖維）。AB抗細菌纖維能有效抑制許多細菌的繁殖，如：金黃葡萄球菌、鼠傷寒沙門氏菌、大腸桿菌和克雷伯氏肺炎菌等。AF抗真菌纖維能有效抑制真菌的繁殖。 該纖維衣服在穿著過程中這些表面的抗菌劑會移動到它周圍，使布料產(chǎn)生抑菌圈?？咕鷦┤艹龅嚼w維表面后，就形成了從內(nèi)部抗菌劑顆粒(濃度較高)

11、到纖維表面(濃度較低)的濃度梯度，使抗菌劑不斷擴散和補充到纖維表面。純Amicor面料的抗菌測試數(shù)據(jù)Amicor抗菌纖維抗菌纖維 紡織品要達到吸濕排汗功能的方法可采用：纖維截面異形化:Y字形、十字形、W形和骨頭形等，增加表面積，纖維 表面有更多的凹槽，可提高傳遞水氣效果；中空或多孔纖維:利用毛細管作用和增加表面積原理將汁液迅速擴散出去。纖維表面化學改性:增加纖維表面親水性基團(接技或交聯(lián)方法)，達到迅 速吸濕的目的。親水劑整理:直接用親水性助劑在印染后處理過程中賦于織物或纖維紗線 親水性。采用多層織物結(jié)構(gòu):利用親水性纖維作內(nèi)層織物，將人體產(chǎn)生之汗液快速 吸收，再經(jīng)外層織物空隙傳導散發(fā)至外部，達

12、到舒適涼爽性能。 吸濕排汗纖維 吸濕排汗纖維有：新光合纖Cooltech、 中興紡織股份有限公司的產(chǎn)品Coolplus、 南亞塑膠工業(yè)股份有限公司的Delight纖維、 遠東紡織股份有限公司的吸濕排汗纖維滌綸Topcool纖維、 日本旭化成株式會社生產(chǎn)的Technofine纖維(W型結(jié)構(gòu)的PET)， 杜邦公司的Coolmax纖維等。 Coolmax纖維是杜邦公司研制的、專利技術(shù)的四溝道（Tefra-Channe）纖維材料，使纖維及纖維之間形成最大的空間，保證最好的透氣性，把皮膚表面散發(fā)的濕氣快速傳導至外層纖維。純棉與其相比雖可吸汗，但其排汗能力不高，而普通化纖在吸汗的能力上有很差，Coolma

13、x纖維在吸汗和排汗方面都很出色。 Coolmax纖維材料可用于襯衫、褲子、襪子、內(nèi)衣、帽子、背包。Coolmax纖維皮膚濕氣空氣Coolmax纖維Coolmax面料吸濕排汗工作原理Coolmax纖維的特點：1、可以把身體產(chǎn)生的熱濕氣導出，調(diào)節(jié)身體溫度，既產(chǎn)生熱調(diào)節(jié)效應，使你保持涼爽。2、快干，干燥速度是純棉的5倍。3.、耐久，易護理，允許多次洗滌、不縮水、不變形，不霉變。4、感覺柔軟、舒適、透氣，不會帶來皮膚的不適。 Coolmax面料用在大運動量的場合，可以使皮膚表面蒸發(fā)加速。如果用于運動服，可以使皮膚保持持續(xù)干爽，減少體能消耗，以增強運動員的表現(xiàn)及耐力。高吸水吸濕纖維 高吸水吸濕纖維指疏水

14、性合成纖維經(jīng)物理變形和化學改性后，在一定條件下，在水中浸漬和離心脫水后仍能保持15%以上水分的纖維。在標準溫濕度條件下，能吸收氣相水分，回潮率在6%以上的纖維，稱之為高吸濕纖維。 如日本尤尼契卡公司研制的高吸水吸濕纖維“Hygra” ,其吸水能力為自重的3.5倍，它系將有特殊網(wǎng)絡構(gòu)造的吸水聚合物包履錦綸的芯鞘型復合纖維，兼有吸水性和放水性。這種纖維的吸放濕能力和吸放濕速度均優(yōu)于天然纖維，而且放濕速度比吸濕速度更快。適宜制作絮片、襯墊、醫(yī)用衛(wèi)生材料及尿布、衛(wèi)生巾等。T-400纖維T-400纖維特點是： 由兩種不同的聚酯成份制成的雙組分纖維 自動卷曲，兩種組分收縮率不同 從筒子上退繞后形成卷曲 可

15、以在染色和后整理中保持卷曲這種纖維比過去的滌綸纖維有更好的彈性回復性，避免了松弛現(xiàn)象的發(fā)生，同時該產(chǎn)品還具有良好的保型性和抗皺性。它主要被用于制作輕質(zhì)織物和熱定型纖維制品等。實驗顯示，由此制作的服裝更加適合戶外運動，并且比其他同類產(chǎn)品更適于機洗。新型彈性纖維T-400是杜邦公司針對Lycra纖維在紡織品應用中受到一定的限制，而研制成的一種新型彈性纖維產(chǎn)品。T-400不屬于氨綸家族，是由收縮率不同的聚酯成份組合在一起，形成一種雙組份的聚酯纖維。T-400能提供微彈性，含有T-400的服裝不僅穿著合體貼身，而且運動時感到舒適、靈便，且在多次穿著后仍能保持原有形狀。用T-400纖維制成的服裝耐洗滌，

16、有良好的尺寸穩(wěn)定性，經(jīng)向收縮率不超過3.3%;，緯向收縮率不超過2.5%。T-400纖維優(yōu)點： 彈性回復性。優(yōu)于PBT，3GT及其它變形紗。 易護理：可水洗，抗褶皺，保持褶裥。 平滑的外觀。 柔軟的手感。 固有的化學穩(wěn)定性。 與滌綸兼容的彈力纖維。 耐水洗。 染色效果好。 拉伸強力高。T400纖維用在輕型機織物和針織物中都很理想。 高性能纖維是指具有高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、難然性及突出的化學穩(wěn)定性纖維，是近年來高分子纖維材料領域發(fā)展迅速的一類特種纖維。高性能纖維高性能纖維有機高性能纖維無機高性能纖維芳香族聚酰胺雜環(huán)聚合物聚四氟乙烯纖維超高分子量聚乙烯超高分子量PVA、PAN纖維碳纖維硼

17、纖維硅-碳纖維陶瓷纖維硅-鈦-碳-氧纖維碳纖維圖為全碳纖維超級跑車 碳纖維是比鋁輕、比鋼強、比人頭發(fā)細、含碳量在 90% 以上的纖維狀碳材料。目前它的制備方法可分為兩種：一種是有機纖維前驅(qū)體法，另一種是氣相生長法。目前工業(yè)化生產(chǎn)的主要是前種方法，由有機纖維（原絲）在一定的張力、溫度下，經(jīng)過一定時間的預氧化、炭化處理等過程制成。 高性能纖維 高性能纖維是指具有高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、難然性及突出的化學穩(wěn)定性纖維，是近年來高分子纖維材料領域發(fā)展迅速的一類特種纖維。碳纖維的應用高技術(shù)領域的應用 超導纖維： 1911 年人類發(fā)現(xiàn)超導現(xiàn)象，目前全球性的“超導熱”力求使其實用化，這將給人類的生產(chǎn)和

18、生活帶來許多好處。所謂超導是指在超低溫（如液氮， -196 ，液氦， -296 ）條件下某些材料的電阻為零，這就意味著通電時不會因電阻存在而發(fā)熱，可獲得強大的電流。超導材料品種繁多，其中之一是以碳纖維為芯材而產(chǎn)生的超導現(xiàn)象。 超導材料可望用于磁懸浮列車、超導電機、超輸電、核聚變反應堆、超導計算機集成電路等方面。 碳纖維是適應宇航、航空、原子能等尖端工業(yè)技術(shù)發(fā)展的需要而研制開發(fā)的一種新材料，具有高拉伸強度、高拉伸模量、低密度、耐高溫、抗燒蝕、耐腐蝕、高導電和熱導、低熱膨脹、自潤滑和生物體相容性好等綜合性能，是理想的耐燒蝕、結(jié)構(gòu)和功能性復合材料組元，已成為開發(fā)各種高性能復合材料 (ACM) 不可缺

19、少的原料，是發(fā)達國家夢寐以求的第四代工業(yè)原材料。 文體運動器材的應用 碳纖維增強塑料是制造高級運動器材的新型材料，已得到廣泛應用，其中羽毛球拍、網(wǎng)球拍、釣魚竿和高爾夫球桿已成為四大系列產(chǎn)品。 碳纖維復合材料（ CFRP ）在這一領域的應用，除了它具有輕質(zhì)、高比強度和高比模量等特性外，它還具備了適合運動器材的特種功能。例如，耐疲勞、吸能減振、耐候性，以及設計自由度大的等特性。 一般產(chǎn)業(yè)的應用 土木建筑領域 :碳纖維具有輕量、高強、剛性、耐腐蝕性、疲勞強度 和電磁波透過性等，廣泛應用于混凝土的補強、代鋼筋、結(jié)構(gòu)物的補修和補強等民用工業(yè)領域 壓力容器 : 主要包括壓縮天然氣 (CNG) 、消防員用呼

20、吸器和碳纖維纏 繞的罐類。 汽車 :2000 年后，國外各大汽車公司為開發(fā)面向新世紀的節(jié)能環(huán)保型汽車，普遍開發(fā)了 CFRP 的各種汽車部件，德國 BMW （寶馬）開發(fā)了 CFRP 車體板和其它部件，所用碳纖維為 ZOLTEK 公司的大絲束 PAN 基碳纖維，目標是 5 年內(nèi)生產(chǎn)出 CFRP 系列汽車。 海上油田 ,風力發(fā)電 ,電子工業(yè) 等芳香族聚酰胺芳綸1414 芳綸纖維全稱為聚對苯二甲酰對苯二胺，英文為Aramid fiber，是一種新型高科技合成纖維，具有超高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能，其強度是鋼絲的56倍，模量為鋼絲或玻璃纖維的23倍，韌性是鋼絲的2倍，而重量僅為鋼絲的1/5左右，在560度的溫度下，不分解，不融化，有“人造鋼絲”之稱。 早在1968年美國杜邦公司就開始了芳香聚酰胺樹脂的合成及成纖工藝研究，于1972年杜邦公司實現(xiàn)了聚對苯二甲酰對苯二胺纖維的工業(yè)化生產(chǎn)，稱為B纖維，規(guī)模為2000噸/年，1973年改為Kevlar纖維。 芳綸具有優(yōu)異的力學性能，抗張強