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第一节 超细纤维的定义
超细纤维的定义说法不一,又称微纤维,细旦纤维,极细纤维,英文名称microfiber。一般把纤度0.3旦(直径5微米)以下的纤维称为超细纤维。(可研报告)
第二节 超细纤维的生产技术
超细纤维的生产有直接纺丝、复合纺丝、共混纺丝、喷射纺丝、闪蒸纺丝、离心纺丝等多种方法,本文着重介绍三种主要方法。
1、直接纺丝法
直接纺丝法是通过优化纺丝工艺对传统纺丝方法的改进。在熔体纺丝时要适当降低聚合物粘度,提高熔体纯净度,降低喷丝板下方的环境温度使冷却加速并提高冷却吹风的均匀程度。利用直接纺丝无须化学或机械处理即可直接获得单一组分的超细纤维,生产成本低,产品质量稳定,但对纺丝组件和工艺条件要求很高,纺丝时易发生断头或毛丝。
2、复合纺丝法
合纺丝法又可分为机械(或化学)剥离法及溶解(或水解)剥离法,前者所得为裂离型超细纤维,后者即目前市场广为应用的海岛型超细纤维,二者最大的区别在于前者剥离后两种组分都保留在纤维中,而后者剥离后纤维中只保留岛组分。
2.1 复合纺丝—(化学)剥离法
该方法是将两种亲和性有差异的聚合物通过复合纺丝制备成橘瓣型、米字型、中空型等复合纤维,然后利用两组分的相容性和界面粘结性较差的特点采用机械或化学剥离得到超细纤维。该方法的关键是如何提高两组分的分割数,以达到超细化的要求。目前常采用PA和PET制备复合纤维,然后采用苯甲酸处理使PA组分收缩而剥离。
2.2 复合纺丝—(水解)剥离法
海岛型复合纤维是70年代初开发的一种新型纤维,从纤维的横截面看是一种微细而分散的岛组分被另一种海组分包围着,海组分与岛组分在纤维轴向上是连续、均匀的,将所得复合纤维采用合适的溶剂溶解或水解除去其中的海成分即可得到只保留岛成分的超细纤维。早期的海岛型复合纤维采用PET或PA作为岛组分,海组分大多采用PS或PE,然后用苯、甲苯等有机溶剂除去海组分,但这样带来了环境污染、易燃易爆等问题,限制了它的发展。90年代以来人们致力于水溶性聚酯(COPET)的研究,用其作为海组分,在热水或热碱液中即可水解,避免了使用有机溶剂,减少了环境污染。
3、共混纺丝法
该方法是利用非相容高聚物体系共混纺丝,由于两组分组成比与溶体的粘度比有一定的关系,可使一种组分形成分散相,另一种组分形成连续相,分组相以微纤状分散在基体相中,即所谓“不定岛”式海岛型共混纤维,将其中海组分溶解或水解掉即可得到超级细纤维。
第三节 超细纤维开发动向与发展趋势
超细纤维是化学纤维发展的一大突破,它的开发带来了纺织工业“划时代”的新产品。随着全球经济快速发展,能源危机与环境污染越来越受到人们的关注。如何保持经济的可持续发展是目前需要迫切解决的问题,而超细纤维的持续发展以及超细纤维材料在常规和高性能产品的日益拓展,将会不断进入更多新的应用领域。
根据美国纺织纤维产业联盟(USTIA)的最新预测报告指出,超细纤维材料研究的发展与社会、经济和资源、环境的发展紧密相关,所以新的生长点和交叉点将会不断涌现,这既促进了超细纤维的发展又丰富了新材料科学的内涵。其开发动向与发展趋势有:
一是恢复生态的替代措施。进入21世纪以后,世界各国加大了环境保护的力度,实行了退耕还林、退牧还草等恢复生态的措施,致使天然皮革产量年年下降。在这种形势下,一是为了弥补天然皮革的不足,二是为了满足人们更高层次的需求,超细纤维合成革被逐步用来替代一部分真皮。在日本等一些国家和地区,技术的发展使得超细纤维合成革已大量取代了资源不足的天然皮,而一些采用人造革及合成革做成的箱包、服装、鞋以及车辆和家具的装饰,也日益获得市场的肯定,其应用范围之广、数量之大、品种之多,传统天然皮革根本无法做到。
二是研发范围不断扩大。未来超细纤维材料研究与相关学科不断交叉、渗透,新的学科增长点不断出现,从传统的化纤学科及其相关的物理、化学学科渗透到材料学科、能源学科、复合材料学等领域。
三是更加注重仿生态环保性能。自然界生物在长期进化过程中,利用最简单的成分、最普通的条件获得了最稳定的微观材料结构,人们可以从这种微观分级结构中得到启发,通过生物拟态或者仿生设计制备出性能更优越的超细纤维及其复合材料,充分发挥仿生超细纤维可再生、可降解利用的优势,特别是节约、降耗、降能是未来超细纤维发展的必然趋势。
四是更加重视基本性基与功能设计。超细纤维的最大特点是其优异的基本性基与功能;未来的超细纤维及其材料的开发研究不但注重其基本性基的改进,还注重赋予其新的功能,注重复合化、高性能化、功能化。
五是第三次热潮的产业用途。超细纤维的开发今后肯定会在所有的产业领域内得到发展。这种先导型的高技术纤维,将会成为一种重要的材料。预计若第三次热潮来临,重点将是在产业用途方面。产业用领域、装饰用领域对高功能和多功能的不断追求,都将成为超细纤维产品不断拓展、不断开发研究的驱动力。预计在不久的将来超细纤维产品将会大量用于工业、农业、航天、海洋等领域。
六是服用领域的主导产品。对于现代服装,已经进入了一个以材质取胜的时代,采用新型超细纤维开发的面料可以极大提高服装的附加值。关注科技纤维的发展,把握其特性,实现面料的科技新和高档化,将成为服用领域纺织产品的突破口。与普通纤维相比,超细纤维具有柔软、光泽柔和、织物覆盖力极强及服装生理效果好等优点。服用纤维领域对新品质、新风格、新功能的不断追求,必然是超细纤维将成为“服用新合纤”的主导产品之一。
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