新型紡織纖維性能及應(yīng)用前景研究

關(guān)鍵詞：新型紡織纖維，性能研究，紡織品

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.12.025

0 引言

現(xiàn)代工業(yè)紡織技術(shù)不斷提高，人們在生活中面對數(shù)量眾多、性能不一的紡織品，對于舒適性、個性化、品質(zhì)和功能都有著更高的要求。當(dāng)下紡織行業(yè)通過開發(fā)新型紡織纖維，不斷創(chuàng)造獨有價值，擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域。紡織纖維品種、質(zhì)量和產(chǎn)量的發(fā)展，不僅僅只和紡織業(yè)相關(guān)，在交通運輸、環(huán)境、航海、航天等不同領(lǐng)域都有著交叉應(yīng)用，并且對這些領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生一定影響。伴隨社會需求和科技創(chuàng)新的不斷推進(jìn)，對紡織產(chǎn)品的性能、紡織工藝都提出了新的要求，各種新型纖維應(yīng)運而生。例如部分新型纖維在伸長率、抗撕裂、抗斷裂等性能上具有優(yōu)于傳統(tǒng)紡織纖維的特性，能夠制備出更加貼合人們需求的紡織產(chǎn)品。通過幾種對新型紡織纖維的特性和應(yīng)用前景進(jìn)行探討，以期對新型紡織纖維有更客觀充分的了解，為紡織企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)提供參考。

1 幾種新型紡織纖維及其性能

1.1 新型天然纖維

新型天然纖維主要是伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通過創(chuàng)新纖維提取技術(shù)或者是改性技術(shù)，從而得到以前難以提取的天然纖維，目前典型的新型天然纖維中改性羊毛、天然彩棉已廣泛應(yīng)用于紡織品中。彩棉以其天然色彩艷麗而聞名，不需要染色、漂白，就具有鮮亮的顏色，能夠直接制備紡織品。目前紡織品中所使用的天然彩棉色系主要有棕色、褐色和綠色三種，以天然、艷麗而備受好評[1]。改性羊毛是經(jīng)過羊毛變形處理得到的新型纖維，改性羊毛所制備的紡織品光澤度強、具有良好的吸濕性，能耐摩擦，隔熱性能優(yōu)良，直徑范圍在0.5～1.0 μm，染色性能好。近年來，改性羊毛、天然彩棉等纖維已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高檔服裝、家紡等領(lǐng)域，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 牛奶蛋白纖維

牛奶蛋白纖維是在脫脂化、去水化的牛奶中經(jīng)由濕水紡織工藝所提取的纖維，具有高強度，吸濕性較強、伸長率較高的特點。其表面結(jié)構(gòu)平滑，透氣性好，手感柔軟，對人體肌膚親和，不會誘發(fā)人體過敏反應(yīng)。牛奶蛋白纖維性能具體見表1所示。

基于牛奶蛋白纖維的特性，利用牛奶蛋白纖維材料制備的織物具有斷裂強力、撕裂強力大、穩(wěn)定性良好的特點，和CVC（一種僅有聚酯纖維與棉兩種成分，且棉成分含量大于等于50%的面料）紡織產(chǎn)品對比，抗撕裂能力良好，伸長率更高[2]，制備的產(chǎn)品光滑，觸感好。雖然牛奶蛋白纖維織物的色牢度在日曬和皂洗條件下比較脆弱，不經(jīng)日曬和皂洗，但是其具有耐污漬、耐摩擦的優(yōu)點，因而具有良好的應(yīng)用前景。

1.3 大豆蛋白纖維

大豆蛋白纖維是天然呈黃色，由動物乳或者植物蛋白質(zhì)溶液中紡絲形成的再生蛋白纖維。大豆蛋白特點在于具有優(yōu)良的伸長率，強度適中，密度較低、克重小。其折光度較好，能夠制備光澤度較高的產(chǎn)品，在纖維表面具有整齊排列的溝槽，能夠提高大豆蛋白纖維的吸濕性，并且由于其本身有抑菌作用且含有多種氨基酸可激活人體膠原蛋白，因而具有保健作用[3]。此外，大豆蛋白纖維具有優(yōu)良的力學(xué)性能，強度堪比錦綸，耐高溫、防靜電性能良好。因此，大豆蛋白纖維多用于高檔內(nèi)、外衣、貼身服裝、防彈背心、醫(yī)藥等領(lǐng)域。

1.4 竹纖維

竹纖維是最近幾年以來熱門研究的新型紡織纖維，其通過粉碎天然竹子后，再通過工藝手段提取木質(zhì)素等物質(zhì)淬煉出纖維，是綠色環(huán)保發(fā)展理念下的熱門纖維產(chǎn)品。竹纖維性能具體見表2：

竹纖維表面光滑，具有細(xì)小整齊排列的孔隙能夠起到毛細(xì)管效應(yīng)，提高吸濕性能和透氣性，并且其具有較好的改色度，能夠制備色彩豐富的竹纖維織物。竹纖維織物具有良好回彈性，不容易褶皺。此外竹纖維具有良好的防紫外線、抗菌、防霉效果。利用竹纖維制備的產(chǎn)品，都具有良好的耐磨性和韌性，其垂度較低，觸感潤滑、干爽，外觀挺闊，光澤度一般，常用于男士便裝。但是竹纖維耐氧化性和耐堿性較差，且伸長率和強度較低，使得以竹纖維所制備的交織布面部容易發(fā)生斷裂[4]。竹纖維和純棉紗交叉應(yīng)用能夠互補性能，提高保暖性，發(fā)揮出吸濕性能，可以擴(kuò)大織物的應(yīng)用場景。

1.5 蛛絲蛋白纖維

蜘蛛絲蛋白屬于新型蛋白質(zhì)紡織纖維，具有高韌度、高強度、高彈性、觸感柔軟的特點，目前主要的制備工藝是轉(zhuǎn)基因法[5]，混合其它紡織纖維能夠提高服裝的彈性、吸收沖量等功能[6]。不僅在紡織業(yè)，如今蜘蛛絲蛋白纖維已廣泛應(yīng)用于防彈背心的制備之中，在軍事及相關(guān)領(lǐng)域中具有很好的應(yīng)用前景。此外蛛絲蛋白用在降落傘上能夠降低降落傘質(zhì)量，提高抗卷繞能力，具有強膨脹，抗風(fēng)性的良好性能，可提高降落傘耐用性和保質(zhì)期。在醫(yī)科領(lǐng)域中，蛛絲蛋白廣泛應(yīng)用在人工關(guān)節(jié)、組織修復(fù)、各類外科手術(shù)傷口縫合類產(chǎn)品中。

1.6 木棉纖維

木棉纖維是存在于木棉膠囊內(nèi)殼基于內(nèi)壁細(xì)胞發(fā)育生長提取出的纖維素，是天然纖維中細(xì)度最小、中空度最大、保暖性最好的纖維，具有良好的舒適性和保暖性，且質(zhì)量較小，空隙率較高，在平滑性、抗菌性上，比其它棉質(zhì)面料更好，廣泛應(yīng)用在日常生活如襯衣、毛衣、內(nèi)衣所用纖維中[7-8]。

同時，木棉纖維在橡膠工業(yè)中也大放異彩。在橡膠工業(yè)中常使用纖維材料作為骨架素材，近些年聚酯、尼龍纖維、木棉纖維逐步應(yīng)用在纖維增強橡膠復(fù)合材料中，例如用于飛機(jī)輪胎、汽車輪胎，能夠顯著增強橡膠的抗沖擊性及耐疲勞性能[9]。由于橡膠纖維骨架是橡膠工業(yè)的重點發(fā)展方向，支撐著橡膠工業(yè)制品的發(fā)展道路，伴隨橡膠制品在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用，新型紡織纖維的技術(shù)也因而發(fā)揮出其獨有的價值。

纖維和橡膠基體的黏合性能直接決定了纖維所能夠發(fā)揮的應(yīng)力傳遞效率，表現(xiàn)出高性能的特點。其黏合性能的好壞直接制約橡膠制品的參數(shù)。由于紡織纖維和橡膠之間存在差異極大的極性和模量，使得兩者往往很難獲得理想的黏合效果，而木棉纖維的使用很大程度上解決了這類問題。木棉纖維是早期應(yīng)用在橡膠骨架材料中的新型紡織纖維，其中含有大量的微纖維突出，這種微纖維突出能夠起到鉚合作用，通過天然膠乳浸漬處理，就能夠讓橡膠和纖維之間產(chǎn)生較強黏合力，而以竹纖維和人造絲來說，由于其縱向表面光滑，導(dǎo)致需要更多的黏合力以起到足夠的錨合作用，纖維強度對比木棉纖維較高，需要更高的黏合強度來保障纖維橡膠復(fù)合材料的性能。

1.7 香蕉纖維、菠蘿纖維

除了上述已廣泛應(yīng)用的新型纖維外，還有幾種新型纖維也體現(xiàn)出了其特點和優(yōu)勢，例如香蕉纖維、菠蘿纖維等，都具有良好的應(yīng)用前景。

以香蕉莖在經(jīng)過生物酶以及氧化處理后能夠提取出香蕉纖維，具有較好的光澤度及吸水率[10]，體現(xiàn)出了良好的環(huán)保性、可降解性、抗菌性[11-12]。在印度等香蕉資源充沛的國家，通過對香蕉纖維進(jìn)行深入的研究，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會帶來極大的貢獻(xiàn)。通過進(jìn)一步深化的合成制備基礎(chǔ)工藝，能夠一定程度上解決天然纖維數(shù)量不足的問題。

通過菠蘿葉生物制備方法提取出纖維束纖維得到的菠蘿纖維[13]，使用顯微鏡觀察可以看到具有不平整表面，存在明顯孔洞和溝壑，其中菠蘿單根纖維結(jié)構(gòu)為圓柱形，端點扁平尖銳，使得菠蘿纖維表面縱向光滑。將菠蘿纖維和其它纖維融合成為合成化纖維混紡，在紡織品生產(chǎn)中得到更廣應(yīng)用，能夠進(jìn)一步提高紡織織物的透氣性和抗褶皺能力[14]。

2 新型紡織纖維的發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)的合成纖維主要是石油化合物，無法回收利用，來源于原始資源，不可降解、不可再生，不利于未來的發(fā)展。此前受限于科學(xué)技術(shù)的限制，人類不能夠?qū)σ烟街奶烊焕w維材料開發(fā)利用。伴隨技術(shù)的發(fā)展不斷擴(kuò)展紡織業(yè)的行業(yè)前景，非石油、可再生、天然提取等優(yōu)勢能夠讓新型紡織材料滿足質(zhì)量強國建設(shè)需求，走綠色可持續(xù)發(fā)展道路。在傳統(tǒng)用料出現(xiàn)局限性的當(dāng)下，為支撐起當(dāng)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展，通過高分子技術(shù)研究出各類能夠應(yīng)用在不同場景下的新型紡織纖維是重點研究方向。新型紡織纖維能夠成為未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱，基于綠色可持續(xù)發(fā)展理念的影響下，對于再生材料的應(yīng)用是當(dāng)下社會強烈的需求，如何利用再生材料完成再生和循環(huán)利用是未來紡織纖維發(fā)展的一大趨勢，新型纖維材料以及對應(yīng)的研究能夠創(chuàng)造出更大的價值。再生材料能夠循環(huán)利用的特性極大節(jié)約了生態(tài)資源，當(dāng)代紡織能夠秉持綠色發(fā)展的理念，實現(xiàn)材料的可再生可循環(huán)利用，由此未來新型紡織纖維發(fā)展朝向再生材料的開發(fā)和利用是重點趨勢。對于紡織業(yè)來說，未來勢必要發(fā)展出綠色生態(tài)化產(chǎn)業(yè)，并逐步走向全球化道路。

3 結(jié)語

伴隨社會的發(fā)展，多領(lǐng)域交叉技術(shù)是未來主要的技術(shù)創(chuàng)新方向，新型紡織纖維的開發(fā)不僅為紡織業(yè)帶來進(jìn)步，同時在眾多不同領(lǐng)域如軍事、航天、交通等各領(lǐng)域，都有應(yīng)用探索。目前對于新型紡織纖維的研究已經(jīng)成為綜合國力的一環(huán)，新型紡織纖維具有越來越廣闊的應(yīng)用前景。

作者簡介

崔淼，碩士研究生，高級工程師，研究方向為分析化學(xué)/紡織品檢測。

（責(zé)任編輯：張瑞洋）