超細(xì)纖維的發(fā)展現(xiàn)狀及展望

張笑笑，趙立環(huán)，牟紅瑛

(天津工業(yè)大學(xué)，天津 300387)

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超細(xì)纖維的發(fā)展現(xiàn)狀及展望

張笑笑，趙立環(huán)，牟紅瑛

(天津工業(yè)大學(xué)，天津 300387)

文章綜述了超細(xì)纖維含義、種類、性能，并且系統(tǒng)闡述了其在各領(lǐng)域的應(yīng)用情況及發(fā)展，探討了超細(xì)纖維目前發(fā)展的局限性，揭示了超細(xì)纖維的研究方向及今后的發(fā)展趨勢，為相關(guān)研究人員與企業(yè)提供一定參考。

超細(xì)纖維；種類；性能；應(yīng)用

超細(xì)纖維又稱微纖維，細(xì)特纖維，極細(xì)纖維。一般把纖度0.3 dtex(直徑5 nm)以下的纖維稱為超細(xì)纖維，但業(yè)內(nèi)多數(shù)人認(rèn)為只要細(xì)度小于1.0 dtex的纖維就是超細(xì)纖維，而細(xì)度小于0.1 dtex的纖維則可稱為超極細(xì)纖維[1]。國外已制出0.0001 dtex的超細(xì)絲，我國已能生產(chǎn)0.14 dtex～0.3 dtex的超細(xì)纖維。超細(xì)纖維的成分主要由滌綸、錦綸兩種構(gòu)成[2]。隨著現(xiàn)代纖維技術(shù)的迅速發(fā)展以及生活水平的提高，人們對日常生活中所用纖維的功能性提出了更高的要求，更加強調(diào)和追求舒適性、休閑性和多功能等，同時非服裝行業(yè)對織物性能的改進也存在潛在要求，進而拓寬了高科技纖維的應(yīng)用范圍，超細(xì)纖維紡織品在信息、醫(yī)學(xué)、能源、環(huán)保、人體防護和衛(wèi)生保健等領(lǐng)域已得到了較為廣泛的應(yīng)用[3]。本文在闡述超細(xì)纖維的種類、性能、應(yīng)用、局限性的基礎(chǔ)上，提出了纖維發(fā)展的方向，為相關(guān)研究提供一定參考。

1 超細(xì)纖維的種類

目前生產(chǎn)超細(xì)纖維的方法主要是用復(fù)合紡絲技術(shù)，其制造的超細(xì)纖維可分為：剝離型、海島型和多層型超細(xì)纖維，此外還有隨機(短纖維)型。不同的生產(chǎn)技術(shù)，可制造出不同線密度、不同種類及用途的超細(xì)纖維。

剝離型超細(xì)纖維是將兩種不相容但粘度相近的高聚物，各自沿紡絲組件中預(yù)定的通道流過，并相互匯集復(fù)合，通過同一噴絲孔擠出而成形；絲條在冷卻、拉伸、織造過程中保持原有的截面形狀，當(dāng)加工成織物后，采用物理或化學(xué)處理方法使紡制的復(fù)合纖維中的各個組分相互剝離分割開來，得到超細(xì)纖維。

海島型超細(xì)纖維，又稱基質(zhì)原纖型纖維，它是由一種聚合物以極細(xì)的形式(原纖)包埋在另一聚合物(基質(zhì))之中形成的，又因分散相原纖在纖維截面中呈島嶼狀態(tài)，因此又稱為海島型纖維，海島型纖維有長絲和短絲兩種。長絲是原纖有規(guī)則地連續(xù)分布在基質(zhì)中；短絲是原纖不連續(xù)地分布在基質(zhì)中，其主軸與纖維軸一致。

多層型運用了兩種不相溶的高聚物，紡絲前將高聚物熔體由一個靜態(tài)分離器多層化，然后進行分離或剝離。日本可樂麗公司開發(fā)的第一個多層型超細(xì)纖維工業(yè)產(chǎn)品，是把聚酯和聚酰胺-6紡制成具有橢圓形截面的多層結(jié)構(gòu)復(fù)合纖維，然后在染色過程中微細(xì)化成長絲[4]。

2 超細(xì)纖維的性能

超細(xì)纖維的單絲細(xì)度和單絲截面直徑比真絲或其他天然纖維都小，卷曲模量低，因此織物的手感柔軟、細(xì)膩。單絲彎曲剛性小，手感柔軟，織物懸垂性好，但這也影響了其變形長絲的卷縮率。彎曲剛性越小，則卷縮率越小，蓬松性越差，也會使織物不夠挺括。超細(xì)纖維的絕對強力較低，但由于其線密度小，相同細(xì)度的紗線的截面纖維根數(shù)比常規(guī)紗多，因此紗的總強度較高。這有利于在后加工中對織物進行起絨或砂洗處理，來制備仿麂皮、仿天鵝絨等高檔織物，又使產(chǎn)品具有較好的耐磨性和抗皺性。超細(xì)纖維的比表面積大，同樣線密度的超細(xì)纖維紗線表面積大約是普通化纖紗的兩倍，從而提高了織物的蓬松性、覆蓋性和吸收能力,它還具有良好的集束性和可織性，適應(yīng)于噴水、噴氣、有梭、片梭、劍桿及針織等多機種生產(chǎn)。

3 超細(xì)纖維的應(yīng)用

超細(xì)纖維以滌綸、錦綸居多，此類用途最廣，較多使用超細(xì)長絲紗，超細(xì)短纖維使用較少。超細(xì)纖維可以純紡或與棉、毛和粘膠纖維等混紡，也可與常規(guī)纖維紗線交織，織成各種風(fēng)格的針織物和機織物。此外，超細(xì)纖維也廣泛用于非織造布的生產(chǎn)。其主要用途如下。

3.1 人造麂皮

天然皮革由于其自身資源有限，不能夠無限制地生產(chǎn)、消費。因此，超細(xì)纖維為基布的PU革應(yīng)運而生,它不僅具備與天然皮革相似的微觀結(jié)構(gòu)、良好的透濕性、透氣性和尺寸穩(wěn)定性，各項牢度也要優(yōu)于天然皮革，而且避免了天然制品由于動物的種類、大小及部位的差別而造成的不勻度大、有效利用率小的缺陷。另外，以超細(xì)纖維為基布的PU革還克服了天然皮革由于自身蛋白纖維導(dǎo)致的易受潮發(fā)霉、發(fā)臭現(xiàn)象，深受廣大消費者的歡迎。目前，韓國、日本、意大利等發(fā)達國家都已生產(chǎn)出了超細(xì)纖維PU革制品，其售價遠(yuǎn)在真皮之上。超細(xì)纖維為基布的PU革將最終成為人造皮革的發(fā)展方向[5]。

3.2 仿真絲綢

仿真絲綢產(chǎn)品繼人造麂皮開發(fā)之后，掀起了超細(xì)纖維應(yīng)用的第二代浪潮，現(xiàn)已成為超細(xì)纖維的主要用途之一。由于超細(xì)纖維纖度小，抗彎剛度低，使仿真絲綢織物手感柔軟細(xì)膩。同時，超細(xì)纖維增加了絲的層次結(jié)構(gòu)，纖維內(nèi)部反射光變強，消除了合纖絲外觀的蠟質(zhì)感，使織物具有真絲般的光澤。仿真絲綢所用的纖維細(xì)度一般為0.5 dtex左右，所得制品的手感柔軟，外觀華貴，是制作高檔禮服、外衣及內(nèi)衣的良好材料[6]。

3.3 超高密織物

超高密織物是20世紀(jì)80年代初期研制成功的，它的廣泛應(yīng)用推動了超細(xì)纖維發(fā)展的第三代浪潮。由于超細(xì)纖維細(xì)度細(xì)，單纖維之間的間隙小，比表面積大，可織造結(jié)構(gòu)緊密的超高密織物[7]。超高密織物具有優(yōu)異的拒水、防風(fēng)、透氣等性能，不需要任何涂層或復(fù)合膜，即可加工成各類功能性服裝?？捎糜谥谱鞲邫n運動服、便服、外套、羽絨夾克、滑雪衫、高爾夫球服、風(fēng)雨衣等。

3.4 高效清潔布料

高效清潔布料是繼超細(xì)纖維發(fā)展的第四代浪潮—第二代人造革產(chǎn)品的出現(xiàn)之后出現(xiàn)的，因此屬于超細(xì)纖維發(fā)展的第五代產(chǎn)品[8]。用超細(xì)纖維制作的清潔布具有較復(fù)雜的空間三維結(jié)構(gòu)和良好的毛細(xì)管效應(yīng)，能吸收較多的液體或吸附大量灰塵，并且由于纖維線密度低，布料柔軟，因而不會對擦拭物體的表面造成損壞，且無纖維碎屑?xì)埩??？捎米鞲呔軆x器、照相機鏡頭、光學(xué)儀器、電子零件及大規(guī)模集成電路板、醫(yī)療器皿、民用鏡片等的清潔布。

3.5 其他用途

3.5.1 服裝業(yè)上的應(yīng)用

薄型起絨風(fēng)格織物，即桃皮絨類織物。超細(xì)纖維手感柔軟，配置在織物的表面，經(jīng)砂洗整理后被磨斷的短纖維聳立在織物表面，具有細(xì)膩、柔軟的茸毛感，和人造麂皮絨相比，桃皮絨質(zhì)地更為柔軟，手感和外觀更細(xì)膩，織物外觀幾乎看不出絨毛，但觸摸時卻能感覺到，類似“桃皮”而由此得名。其技術(shù)關(guān)鍵是紡紗和織物結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及織物磨毛和化學(xué)起絨等。桃皮絨織物所用纖維的細(xì)度在0.3 dtex～1.0 dtex左右，可用作運動服、襯衫、內(nèi)衣、時裝、床上用品等[9]。

精梳強捻風(fēng)格織物，屬于精梳仿毛型織物，是于20世紀(jì)90年代開發(fā)的，具有高密度、蓬松和超羊絨的手感。干爽感風(fēng)格織物，觸摸時有一種清爽、清涼的感覺，屬于新合纖技術(shù)。

另外，靜電紡超細(xì)纖維制成的非織造布，纖維與纖維之間排列雜亂無章，聯(lián)系卻很緊密，就像一根根細(xì)絲無序排列連成一張網(wǎng)，外力作用于非織造布一點時，能量可以迅速沿纖維擴散，從而減小在某一處造成的傷害[10]。使用超細(xì)纖維非織造布制成的防彈衣夾層，就是利用這一特點，國外在此方面的研究已取得一定成果。

3.5.2 過濾材料

超細(xì)纖維直徑小，表面積大，吸附能力強，纖維之間孔尺寸小、分布廣，控制制造工藝就可以控制孔的尺寸，從而可得到適用于不同粒徑顆粒的過濾材料，也可進行不同相態(tài)間的分離，還可利用不同高聚物的選擇性吸附，達到分離過濾的目的[11]。其制品可用作血液分離過濾器、油水分離器、空氣過濾器、防塵布、精密操作用罩布及香煙過濾嘴等。

3.5.3 吸液材料

由于纖維細(xì)度細(xì)，紗線內(nèi)纖維總比表面積大，利于吸收水分，織物中空隙率大，提高了織物的毛細(xì)效應(yīng)，能夠使水分迅速吸收并擴散。可用作吸水材料、吸油材料、墨水貯藏材料及化學(xué)電容紙等[12]。

3.5.4 保溫材料

由于超細(xì)纖維之間空隙較多，可以儲藏大量的空氣，同時纖維較細(xì)，纖維間接觸點多，使纖維間相互滑動困難，因此能夠保持其中的空氣靜止穩(wěn)定，有很好的保暖性能，可廣泛用作保暖產(chǎn)品，如人造羽絨、冬裝絮料和非織造織物的填充材料等。

3.5.5 生物工程材料

靜電紡超細(xì)纖維非織造布還可以制成皮膚護理、傷口處理薄膜(代替目前紗布使用)，因為該種材料通透性好,吸附性強,能使傷口溢出血液短時間內(nèi)凝結(jié),避免了傳統(tǒng)紗布處理不當(dāng)造成的失血過多的現(xiàn)象[13]。在醫(yī)療領(lǐng)域,骨骼受損維護上,靜電紡超細(xì)纖維非織造布制成骨、軟骨、腱等組織的生物可降解性支撐體,與常用的金屬支撐體相比質(zhì)量輕,強度高,耐沖擊,骨組織修復(fù)之后,非織造布在體內(nèi)降解,避免了傳統(tǒng)方法中,病人忍受二次手術(shù)將金屬固定器從體內(nèi)取出的痛苦[14]。

3.5.6 海洋用織物

此類織物具有防止與水接觸的表面生長海洋生物的能力。在水閘、船體外殼上經(jīng)常附著貝殼、海藻等生物，影響了設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)[15]。用超細(xì)纖維制成的覆蓋物可以抑制它們的附著。此外，超細(xì)纖維濾布，可用于去除海水中的浮游生物。

3.5.7 電池隔膜

利用靜電紡超細(xì)纖維非織造布孔尺寸小且分散分布，便于微量物質(zhì)通過，將其制成電池隔膜，既能保證電池陽極與陰極的化學(xué)物質(zhì)連續(xù)接觸反應(yīng)，又能使反應(yīng)速度不是太快，延長電池使用壽命[16]。

4 超細(xì)纖維發(fā)展的局限性

超細(xì)纖維具有很多方面的卓越性能，甚至一度超越天然纖維，然而它們也有很多局限性。比如，海島纖維雖然在開纖后能夠達到極小的細(xì)度，但是開纖必須用堿處理，而這種開纖方式對環(huán)境污染比較大。另一種超細(xì)纖維—橘瓣超細(xì)纖維，不需要采用堿進行開纖(采用水刺或者針刺開纖)，這樣對于環(huán)境污染小，但是它所能達到的細(xì)度不夠細(xì)。很多其他種類的超細(xì)纖維也都存在一定的局限性，在不污染環(huán)境的基礎(chǔ)上，開發(fā)更高應(yīng)用價值的超細(xì)纖維，是當(dāng)下的研究熱點[17]。

5 結(jié)語

超細(xì)纖維具有較高附加值，應(yīng)在逐步完善和創(chuàng)新已有技術(shù)、生產(chǎn)體系以及調(diào)研市場的情況下，逐步擴大產(chǎn)能。不應(yīng)盲目新建或改建復(fù)合超細(xì)纖維項目，要努力提高自己的技術(shù)力量和產(chǎn)品研發(fā)能力，提高產(chǎn)品質(zhì)量及其應(yīng)用性，提升市場競爭力。同時將納米技術(shù)、生物技術(shù)等新技術(shù)與紡織工業(yè)，尤其是功能性超細(xì)纖維的開發(fā)很好地結(jié)合，將會有重大意義，具有廣闊的發(fā)展前景。

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Present Development Situation and Prospect of Superfine Fiber

ZhangXiaoxiao,ZhaoLihuan,MouHongying

(Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China)

This paper summarized the definition, types and performance of superfine fiber and expatiated its applications and developments in various fields. The limitations of the development of superfine fiber were discussed. The research direction of superfine fiber and its development trend were revealed. It provides references to relative researchers and enterprises.

superfine fiber; type; performance; application

2017-04-12

張笑笑(1995—)，女，安徽合肥人，學(xué)士。

TS102.6+4

A

1009-3028(2017)03-0044-04