第三章新型纤维20150929

1、第三章 新型纤维及其特征由于石油危机以及由石油产品带来的环境污染日益严重，可再生资源的研究与开发已逐渐受到人们的重视。纤维素是自然界储量最大的可再生植物资源，利用纤维素生产再生纤维素纤维是纤维素应用较早和非常成功的应用实例。但工业上利用纤维素生产再生纤维的粘胶法对环境造成严重的污染。纤维素作为一种天然高聚物，具有特殊的分子纤维素作为一种天然高聚物，具有特殊的分子结构，其基本结构是结构，其基本结构是D-D-葡萄糖酐葡萄糖酐(1-5)(1-5)通过通过1-41-4甙键连接而成的线形大分子，每个结构单元有甙键连接而成的线形大分子，每个结构单元有三个游离羟基，三个游离羟基，2 2、3 3位有仲羟基，位

2、有仲羟基，6 6位上有伯羟位上有伯羟基。基。新型纤维素纤维新型纤维素纤维生产方法生产方法：第一，采用纤维素新溶剂直接溶解纤维素，其溶液经纺丝成形制得纤维素纤维。 溶剂如：N-甲基吗琳-N-氧化物、LiCl/DMAc、氨/无机盐、S02/胺/极性溶液、NH3/盐/极性液体等。 近年来Zhang等人用NaOH/尿素和NaOH/硫脲溶液体系，制备了再生纤维素纤维（Novel fiber）。采用离子液体溶解纤维素制备纤维素纤维也获得成功。这些溶剂与纤维素的相互作用机理各不相同，如生成纤维素的络合物、和纤维素形成分子化合物等。第二，寻找能够形成纺丝溶液的新纤维素衍生物，如纤维素氨基甲酸酯（CC）法。第三

3、，通过新的方法和现代手段使纤维素溶解或熔融纺制成纤维素纤维。如蒸汽闪爆法和熔融增塑纺丝法。粘胶工艺与粘胶工艺与Lyocell工艺流程比较工艺流程比较 粘胶工艺粘胶工艺 Lyocell工艺工艺 NMMO（N-甲基吗啉甲基吗啉-N-氧化物）分子式氧化物）分子式ONCH3OLyocell工艺和粘胶工艺所需主要原料消耗量工艺和粘胶工艺所需主要原料消耗量（吨/吨纤维素纤维成品）工艺工艺浆粕浆粕NaOHH2SO4CS2ZnSO4NMMOH2O粘胶粘胶工艺工艺1.06-1.120.62-0.850.95-1.120.11-0.400.05-0.13/300-450Lyocell工工艺艺1.05-1.10/0

4、.05-0.08100 棉与棉与Lyocell的生态学比较的生态学比较 棉花棉花Lyocell纤维纤维土地使土地使用用农耕地农耕地20,000m2/吨纤维吨纤维（世界平均）（世界平均）天然森林天然森林6700m2/吨纤维吨纤维（奥地利）（奥地利）水耗量水耗量29,000m3/吨纤维吨纤维100m3/吨纤维吨纤维 Lyocell纤维与其它纤维的性能比较纤维与其它纤维的性能比较 Lyocell聚酯聚酯棉棉一般粘一般粘胶胶高湿模量粘胶高湿模量粘胶MODAL纤度纤度（dtex）1.71.7/1.71.7干强干强(cN/dtex)424442522325232538干伸（干伸（%）61425357920

5、2511湿强湿强(cN/dtex)374142522731101226湿伸（湿伸（%）161825351214253012湿模量湿模量(cN/dtex）27021010050110吸湿性吸湿性（%）11.50.581312.5保水率保水率（%）653509090纤维素的纤维素的溶解技术溶解技术特殊的特殊的纺丝技术纺丝技术溶剂回收溶剂回收技术技术染整技术染整技术Lyocell纤维开发的四大技术纤维开发的四大技术Schematic diagram of Lyocell fibers process Coagulation bathSpin line incoagulation bathGodetr

6、ollerxWindingrollerGodet rollerSpin line in air gapSpinneret一、新型纤维分类一、新型纤维分类1.新型天然纤维新型天然纤维 2.新型再生纤维素纤维新型再生纤维素纤维 3.新型合成纤维新型合成纤维 4.差别化纤维差别化纤维5.高性能纤维高性能纤维 6.功能性纤维功能性纤维 新型天然纤维天然彩棉蜘蛛丝木棉纤维菠萝叶纤维1.1 1.1 天然彩棉天然彩棉 目前规模化生产的彩色棉纤维是利用生物基因工程等现代科学技术培养出来的新型棉花，即给棉花插入不同颜色基因，使其在吐给棉花插入不同颜色基因，使其在吐絮时就产生色彩的新型棉花絮时就产生色彩的新型棉花

7、，在纤维的生产加工过程中无需漂白、印染等化学加工处理，不会影响人体健康，是一种绿色环保型纤维。 适合制作毛巾,床上用品等与皮肤直接接触的家纺产品。1.2 1.2 木棉纤维木棉纤维 锦葵目木棉科几种植物的果实纤维，纤维附着于锦葵目木棉科几种植物的果实纤维，纤维附着于木棉壳体内壁，附着力小木棉壳体内壁，附着力小不需轧棉加工不需轧棉加工具有中空截面，中空度可达具有中空截面，中空度可达90%90%左右左右最轻、最细、中空度最高、最保暖。最轻、最细、中空度最高、最保暖。木棉纤维应用木棉纤维应用絮料填充物絮料填充物浮力材料浮力材料隔热、吸音、吸油隔热、吸音、吸油1.3 1.3 菠萝叶纤维菠萝叶纤维 外观类

8、似麻纤维。外观类似麻纤维。结晶度和取向度较麻纤维高。结晶度和取向度较麻纤维高。表面有突起，突起上存在许多孔洞。表面有突起，突起上存在许多孔洞。菠萝叶纤维应用菠萝叶纤维应用纺纱纺纱服装及装饰用布服装及装饰用布土工布土工布1.4 1.4 蜘蛛丝蜘蛛丝 天然高分子蛋白纤维和生物材料天然高分子蛋白纤维和生物材料高强度、高弹性、高柔韧性、高断裂性能高强度、高弹性、高柔韧性、高断裂性能可生物降解和回收，不会对环境造成污染可生物降解和回收，不会对环境造成污染生产方法生产方法微生物合成蜘蛛丝微生物合成蜘蛛丝蚕吐蜘蛛丝蚕吐蜘蛛丝牛、羊乳蜘蛛丝牛、羊乳蜘蛛丝转基因植物合成蜘蛛丝转基因植物合成蜘蛛丝蜘蛛丝纤维的开发

9、应用蜘蛛丝纤维的开发应用军事及民用防护领域军事及民用防护领域航空航天领域航空航天领域医用领域医用领域 新型再生纤维素纤维新型再生纤维素纤维ModalModal纤维纤维甲壳素和壳聚甲壳素和壳聚糖纤维糖纤维LyocellLyocell纤维纤维竹浆纤维竹浆纤维 皮芯型结构，皮层较厚。皮芯型结构，皮层较厚。改善了普通黏胶纤维湿强低的特点。改善了普通黏胶纤维湿强低的特点。产品吸湿透气，尺寸稳定性好产品吸湿透气，尺寸稳定性好2.1 Modal2.1 Modal纤维纤维2.2 Lyocell 2.2 Lyocell 纤维纤维以季胺类氧化物以季胺类氧化物N-N-甲基吗啉甲基吗啉-N-N-氧化物（氧化物（NMM

10、O)NMMO)为溶剂，将为溶剂，将纤维素浆粕溶解后进行纺丝。纤维素浆粕溶解后进行纺丝。在制造过程中几乎没有污染物排放，所有溶剂几乎全部回收。在制造过程中几乎没有污染物排放，所有溶剂几乎全部回收。高聚合度、高结晶度、高取向度高聚合度、高结晶度、高取向度原纤化特征原纤化特征可纺性好可纺性好 2.3 2.3 竹浆纤维竹浆纤维 竹纤维就是从自然生长的竹子中提取出的一种纤维素纤维，竹纤维竹纤维就是从自然生长的竹子中提取出的一种纤维素纤维，竹纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，同时又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和

11、抗紫外线功能。性，同时又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能。以竹为原料开发的纺织产品以竹为原料开发的纺织产品：原生竹纤维：又称竹原纤维。原生竹纤维：又称竹原纤维。是将天然的竹材通过机械、物理的方法去除竹子中的木质素、果胶等杂质，从竹材中直接分离出来的纤维。其生产工艺与麻纤维相类似。再生竹纤维再生竹纤维：又称竹浆纤维，有时企业中常称为竹纤维。又称竹浆纤维，有时企业中常称为竹纤维。属于化学纤维中的再生纤维素纤维，竹子先制成浆粕，再经类似粘胶生产的方法制取纤维，其生产工艺与粘胶的生产类似 。竹炭纤维竹炭纤维：将高温炭化技术烧制的竹炭，利用纳米技术微粉化，再通过熔融纺丝程序把竹炭次纳米级微粉

12、均匀地融入化学纤维中，严格讲应称为“含炭纤维”，如含炭涤纶纤维。 2.4 2.4 甲壳素纤维和壳聚糖纤维甲壳素纤维和壳聚糖纤维甲壳素：甲壳质，广泛存在于甲壳类动物的壳体及菌类、藻甲壳素：甲壳质，广泛存在于甲壳类动物的壳体及菌类、藻类的细胞壁中的天然高聚物类的细胞壁中的天然高聚物壳聚糖：甲壳质经浓碱处理后脱去乙酰基后的化学产物壳聚糖：甲壳质经浓碱处理后脱去乙酰基后的化学产物甲壳素和壳聚糖纤维：由甲壳质和壳聚糖溶液再生改制甲壳素和壳聚糖纤维：由甲壳质和壳聚糖溶液再生改制形成的纤维形成的纤维甲壳质纤维用途甲壳质纤维用途生物医学功能生物医学功能分离功能分离功能吸附分离用膜吸附分离用膜离子交换织物离子交

13、换织物卫生保健功能卫生保健功能 新型再生纤维素纤维聚乳酸纤维聚酯纤维水溶性维纶纤维PBT纤维PET纤维3 3 聚乳酸纤维聚乳酸纤维 3.1 聚乳酸的原料 聚乳酸（PLA）是以乳酸为基本原料制得的。所有碳水化合物富集的物质，例如粮食、有机废弃物（如玉米芯或其它农作物的根、茎、叶、皮，城市有机废物等）都是乳酸生产的原料。 我国发酵乳酸工业主要采用玉米、大米、薯干粉等为发酵原料。 乳 酸 菌35 452OHC6H12O6CH3CHCOOH生产原料乳酸是从玉米淀粉制得，称为玉米纤维生产原料乳酸是从玉米淀粉制得，称为玉米纤维PLAPLA纤维是以淀粉制得乳酸为原料，属于完成自然纤维是以淀粉制得乳酸为原料，

14、属于完成自然循环型，具有生物降解性的纤维。循环型，具有生物降解性的纤维。聚乳酸的自然循环系统聚乳酸的自然循环系统聚乳酸属于合成脂肪族聚酯，是一种用途非常广泛的聚乳酸属于合成脂肪族聚酯，是一种用途非常广泛的完全可生物降解的聚合物。它采用淀粉原料经发酵转完全可生物降解的聚合物。它采用淀粉原料经发酵转化成乳酸，然后经聚合、纺丝成聚乳酸化成乳酸，然后经聚合、纺丝成聚乳酸纤维，熔点达纤维，熔点达170170以上，聚乳酸纤维物理性能与涤纶类似，外观透以上，聚乳酸纤维物理性能与涤纶类似，外观透明，性能更优越。明，性能更优越。聚乳酸纤维侧面图聚乳酸纤维横截面图 3.2 3.2 聚乳酸的合成聚乳酸的合成 聚乳酸

15、的单体是乳酸,其分子式为：聚乳酸的合成原理：聚乳酸的合成方法通常有两种，即丙交酯（乳酸的环状二聚体）的开环聚合开环聚合和乳酸的直接聚合直接聚合。 利用乳酸直接缩聚制备PLA生产工艺简单，但得到的聚合物分子量低，且所得聚合物分子量分布较宽，其力学性能、降解性能等不能满足生物医学的需要。聚乳酸及其共聚物的最大问题是价格相当高价格相当高。分子量超过100000的聚乳酸通常由价格很贵的丙交酯聚合制得，因此其在塑料和纤维方面的应用受到限制。- 聚乳酸目前合成的方法主要有：1、开环聚合 20世纪50年代，美国杜邦公司首先把乳酸制得丙交酯，然后进行开环聚合。丙交酯的开环聚合可用阴离子聚合、阳离子聚合及配位聚

16、合。用于阳离子聚合的引发剂主要包括质子酸、路易斯酸及烷基化试剂，如三氟甲磺酸、甲基三氟甲磺酸等，阳离子外消旋不可避免，难以得到高相对分子质量的聚乳酸。阴离子开环聚合的引发剂有苯甲酸钾、苯酚钾、硬脂酸钾。 丙交酯合成原理： 2、直接缩聚 把乳酸单体进行直接缩合已经成为制备聚乳酸的重要方法，其直接缩聚反应过程如下：开始人们认为，直接缩合法只能得到相对分子质量低的低开始人们认为，直接缩合法只能得到相对分子质量低的低聚物。如今在反应过程中及时除去产生的小分子水，已有聚物。如今在反应过程中及时除去产生的小分子水，已有所突破。所突破。最近，国外正尝试用生物合成法生物合成法制取聚乳酸，即培养、筛选合适的微生

17、物，在体内直接合成聚乳酸，并通过一定的方法提取聚乳酸。该法可达到清洁生产，同时可进一步降低生产成本、提高产品的各种性能指标，扩大市场应用范围。由于聚乳酸均聚物为疏水性物质，降解周期不易控制，因此聚乳酸共聚物的合成成了近年来医用生物降解性高分子材料的研究热点之一。 3.3 聚乳酸的结构与性能 聚乳酸也称为聚丙交酯，是一种线型聚酯类高分子。由于原料乳酸是光活性物质，有D型和L型两种光学结构体，因此聚乳酸亦有聚D-乳酸（PDLA）、聚L-乳酸（PLLA）和聚D，L-乳酸（PDLLA）之分。 PLAPLA的基本性能的基本性能 PLA类型类型PDLAPLLAPDLLA固体结构固体结构结晶性结晶性结晶性结

18、晶性非结晶非结晶性性熔点熔点/0C180180 Tg/0C 56 热分解温度热分解温度/0C200200180200拉伸率拉伸率/%20302030 断裂强度断裂强度/g.d-14.05.05.06.0 水解性（水解性（370C生生理盐水中强度减理盐水中强度减半时间）半时间）46个月个月46个月个月23个个月月 聚乳酸可发生水解反应水解反应。降解首先发生在聚合物无定型区，降解形成的较小分子链可能重排成结晶，故聚合物的结晶度在降解开始阶段有时会升高，材料的外形和质量无明显变化。 随后（约21d），结晶区大分子开始降解，随着分子量的降低和一些疏水性甲基从大分子链上断裂，聚合物的机械强度减弱，亲水性

19、和溶解性增加，随着水分子扩散进入材料的速度加快，水解反应自动加速，50d后，结晶区完全消失，随后，材料明显失重和溶解直至完全消失。聚乳酸制成的塑料和纤维，废弃在自然界中能在六个月内六个月内被常见的微生物完全分解而消失。 聚乳酸水解的中间产物为乳酸，它是体内糖的正常代谢产物，可循乳酸的代谢途径参与体内生化代谢，最终生成无害的小分子水和二氧化碳。故该聚合物无毒、无刺激性、体内可吸收，具良好的生物相容性生物相容性。而且其降解产物二氧化碳和水通过光合作用又可变成淀粉，这样可在自然界中循环。因此，聚乳酸被公认为是一种优异的“绿色”聚合物，具有可持续发展的广阔使用前景。 3.4 3.4 聚乳酸纤维的制备技

20、术聚乳酸纤维的制备技术 聚乳酸及其共聚物的纺丝可采用溶液纺丝溶液纺丝和熔融熔融纺丝纺丝来实现。 聚乳酸的溶液纺丝主要采用干纺-热拉伸工艺。通过干纺制得的纤维的机械性能要优于熔纺纤维。但由于溶液纺丝法的工艺较为复杂，溶剂回收困难，纺丝环境恶劣。同时所采用的溶剂有毒，这在聚乳酸合成的成本较高的情况下，使其最终产品成本更高，从而限制了其应用。由于熔纺同溶液纺丝相比具有经济上的优势，因此熔纺领域的研究非常活跃。熔融纺丝法生产聚乳酸纤维的工艺和设备正在不断地改进和完善，它已成为乳酸纺丝成形加工的主流。 。 (1)(1)有较好的亲水性、毛细管效应和水的扩散性有较好的亲水性、毛细管效应和水的扩散性; ;(2

21、)(2)模量和弯曲刚度是涤纶的一半，故手感柔软模量和弯曲刚度是涤纶的一半，故手感柔软; ;(3)(3)有良好的回弹性、抗皱性和保形性有良好的回弹性、抗皱性和保形性; ; (4)(4)限氧指数较高，燃烧后自灭性好、燃烧发烟量低，有较限氧指数较高，燃烧后自灭性好、燃烧发烟量低，有较好阻燃性好阻燃性; ;(5)(5)有防紫外线能力，紫外线吸收率低有防紫外线能力，紫外线吸收率低; ;(6)(6)折射率低、染色制品显色性好折射率低、染色制品显色性好; ; (7)(7)易染性，染色温度低于涤纶。易染性，染色温度低于涤纶。 3.5 聚乳酸纤维的特性纤维纤维品种品种TmTm()()TgTg()()密度密度(g

22、/cm(g/cm3 3 ) )抗张强度（抗张强度（cN/dtexcN/dtex）模量（模量（cN/dtexcN/dtex）PLAPL271.273-53-540-6040-60PETPET25625669691.381.383-83-890-100 表表1 聚乳酸纤维的物理性能聚乳酸纤维的物理性能 3.6 聚乳酸的应用领域领域举例举例服装服装运动服、制服、内衣、汗衫等运动服、制服、内衣、汗衫等建筑材料建筑材料种植业用网和无纺织物、地面覆盖增强材料、催熟膜、种植业用网和无纺织物、地面覆盖增强材料、催熟膜、沙袋等沙袋等农业、林业用农业、林业用材料材料防杂草袋和网、奶酪包布

23、、绑带、种子袋、农用化学品防杂草袋和网、奶酪包布、绑带、种子袋、农用化学品和化肥袋和化肥袋渔业用材料渔业用材料鱼网、海带养殖网、鱼线鱼网、海带养殖网、鱼线造纸业用材料造纸业用材料包装材料包装材料家用制品家用制品普通用具、室外休闲用具普通用具、室外休闲用具卫生医疗制品卫生医疗制品尿布、个人卫生用品、手术缝合线、卫生纱布和海绵尿布、个人卫生用品、手术缝合线、卫生纱布和海绵 表表 2 聚乳酸纤维的应用聚乳酸纤维的应用 外科手术缝线 PLA及其共聚物由于具有生物降解性和体内可吸收性，用作外科手术缝线能够促进伤口愈合并随后降解吸收。理想的手术缝线材料应具有较强的初始抗张强度和与伤口愈合时间相吻合的降解速

24、率。1975年上市的聚乙交酯-丙交酯手术缝合线Vicryl手感好，具有良好的力学性能及组织相容性。近年的研究主要集中在：近年的研究主要集中在： 合成高分子量的合成高分子量的PLAPLA，改进缝线加工工艺，提高，改进缝线加工工艺，提高缝线机械强度缝线机械强度 合成光活性聚合物合成光活性聚合物PDLAPDLA、PLLAPLLA，因为半结晶的，因为半结晶的PDLAPDLA、PLLAPLLA比无定形比无定形PDLAPDLA具较高的机械强度、较具较高的机械强度、较大的拉伸比率及较低的收缩率，更适合作手术缝大的拉伸比率及较低的收缩率，更适合作手术缝线；线； 设计多功能化的缝合线。设计多功能化的缝合线。 l

25、骨内固定装置骨内固定装置 PLAPLA纤维可用来增强纤维可用来增强PLAPLA，大幅度提高固，大幅度提高固定材料的初始强度。定材料的初始强度。 l组织工程材料组织工程材料 以以PLAPLA纤维为原料可以编织或组织工程支纤维为原料可以编织或组织工程支架，通过对支架微环境的调节，实现对架，通过对支架微环境的调节，实现对细胞生长和功能的控制，从而开发可移细胞生长和功能的控制，从而开发可移植组织和部件或体外装置，以达到可修植组织和部件或体外装置，以达到可修复和重建缺失功能的目的。复和重建缺失功能的目的。l牙周再生片牙周再生片 牙周片是一种引导性组织再生器具，即采用牙周片是一种引导性组织再生器具，即采用

26、膜状物作为屏障，阻膜状物作为屏障，阻控控龈组织与根面的接触，龈组织与根面的接触，腾出空间供骨膜韧带及（或）齿槽的原有细腾出空间供骨膜韧带及（或）齿槽的原有细胞生长，达到牙周病痊愈的效果。以胞生长，达到牙周病痊愈的效果。以PLAPLA纤纤维为原料可以编织为人体吸收的牙周再生片。维为原料可以编织为人体吸收的牙周再生片。l神经导管神经导管l其他其他 由于由于PLAPLA纤维具有很好的力学性能和生物可纤维具有很好的力学性能和生物可降解性，因此用作尿布、绷带和用即弃工作降解性，因此用作尿布、绷带和用即弃工作服等，其废弃物埋入土壤后可在服等，其废弃物埋入土壤后可在6 6个月内被个月内被分解掉。分解掉。 3

27、.7 聚乳酸纤维的定性鉴别 鉴别方法采用燃烧试验法、显微镜法、熔点试验法、红外吸收光谱法、化学溶解试验法对聚乳酸纤维进行物理、化学性能的研究。 对聚乳酸纤维进行显微镜观察，其横截面为近似圆形，纵截面纤维光滑、有明显斑点。其横向、纵向截面图形见图1、图2。 3.8 聚乳酸纤维的缺点聚乳酸中有大量的酯键,亲水性差,降低了它与其它物质的生物相容性;聚合所得产物的相对分子量分布过宽,聚乳酸本身为线型聚合物,这都使聚乳酸材料的强度往往不能满足要求,脆性高,热变形温度低,抗冲击性差;降解周期难以控制;价格太贵,乳酸价格以及聚合工艺决定了PLA的成本较高。这都促使人们对聚乳酸的改性展开深入的研究。3.9 聚

28、乳酸的发展前景聚乳酸产业化发展前景巨大，它作为原材料的生产在欧美日等国家已初步形成产业，年生产量超过2.6万吨。我国发布的2005-2010年国家纺织行业科技发展项目指南中，“聚乳酸的开发及应用”项目是一个非常重要的方向。聚乳酸作为粮食深加工中的一项重要技术创新，其发展将为后石油时代带来蓬勃生机！4 4 水溶性维纶纤维水溶性维纶纤维水溶性纤维是聚乙烯醇（水溶性纤维是聚乙烯醇（PVAPVA）纤维，由于其大分子链上有许）纤维，由于其大分子链上有许多羟基，因此具有水溶性，在一定温度的水中纤维能全部溶解。多羟基，因此具有水溶性，在一定温度的水中纤维能全部溶解。水溶维纶广泛用于造纸、医用无纺布、女用卫生

29、棉、纺高支纱、水溶维纶广泛用于造纸、医用无纺布、女用卫生棉、纺高支纱、制无捻纱、作绣花底布等方面。制无捻纱、作绣花底布等方面。 水溶性水溶性PVAPVA纤维性能纤维性能水溶性和高吸湿性水溶性和高吸湿性环保性能环保性能水溶性水溶性PVAPVA纤维的应用纤维的应用水溶性水溶性PVAPVA纤维伴纺产品纤维伴纺产品伴纺羊毛纤维伴纺羊毛纤维伴纺棉纤维伴纺棉纤维利用水溶性利用水溶性PVAPVA纤维开发无捻棉纱纤维开发无捻棉纱在水刺法非织造布中的应用在水刺法非织造布中的应用5 5 新型聚酯纤维新型聚酯纤维PETPET、PBTPBT纤维和纤维和PTTPTT纤维纤维高弹性高弹性染色性能优于染色性能优于PETPE

30、T纤维纤维良好的手感和悬垂性良好的手感和悬垂性差别化纤维异形纤维易染纤维高吸水吸湿纤维复合纤维超细纤维高收缩纤维三角（三叶、T型）形纤维多角（五星、五叶、六角、支型）形纤维扁平、带状（狗骨、豆形）纤维中空（圆形、三角、梅花）形纤维并列型、皮芯型、海岛型复合纤维多层型、放射型复合纤维易染聚酯纤维酸性染料可染聚丙烯睛纤维易染聚丙烯纤维6 6 差别化纤维差别化纤维差别化纤维是指在原来纤维组成的基础上进行物理的或化学的改性处理，差别化纤维是指在原来纤维组成的基础上进行物理的或化学的改性处理，使其在性能上获得一定程度改善的纤维。使其在性能上获得一定程度改善的纤维。6.1 6.1 异形纤维异形纤维 异形纤

31、维是指这种化学纤维的横截面异形纤维是指这种化学纤维的横截面成特殊的形状，而不像一般化学纤成特殊的形状，而不像一般化学纤维那样为圆形或近似圆形。维那样为圆形或近似圆形。 异形纤维具有如下一些优良特性：异形纤维具有如下一些优良特性： 风格特性优异、光泽好、蓬松性和透风格特性优异、光泽好、蓬松性和透气性好、抗起球性和耐磨性好、耐气性好、抗起球性和耐磨性好、耐折皱性和抗抽丝性好、吸水性强、折皱性和抗抽丝性好、吸水性强、染色性好。染色性好。6.2 6.2 复合纤维复合纤维 将两种或两种以上的高聚物或性能不同的同种聚合物，通将两种或两种以上的高聚物或性能不同的同种聚合物，通过一个喷丝孔纺成的纤维。过一个喷

32、丝孔纺成的纤维。复合纤维按照组分数分为双组分纤维和多组分纤维两大类，复合纤维按照组分数分为双组分纤维和多组分纤维两大类，目前开发的主要是双组分纤维。而双组分纤维又可根据纤维目前开发的主要是双组分纤维。而双组分纤维又可根据纤维内两种组分相互间的位置关系再分为并列型、皮心型、海岛内两种组分相互间的位置关系再分为并列型、皮心型、海岛型和剥离型四种。型和剥离型四种。6.3 6.3 超细纤维超细纤维 理论上，将细度小于理论上，将细度小于0.44 dtex0.44 dtex的纤维称为超细纤维，的纤维称为超细纤维，细度大于细度大于0.44 dtex0.44 dtex而小于而小于1.1 dtex1.1 dte

33、x的纤维称为特细纤维。的纤维称为特细纤维。超细纤维(a)(b)分裂剥离法分裂剥离法(a)(a)和溶解去除法和溶解去除法(b)(b)示意图示意图6.4 6.4 其他差别化纤维其他差别化纤维高收缩纤维是指纤维在热或热湿作用下，长度有规律弯曲收缩或复合收缩的纤维。易染色纤维是指可用不同染料染色，且色泽鲜艳，色普齐全，色调均匀，色牢度好，染色条件温和等。吸水吸湿纤维是指具有吸收水分并将水分向临近纤维输送能力的纤维。高性能纤维有机高性能纤维无机高性能纤维芳香族聚酰胺杂环聚合物聚四氟乙烯纤维超高分子量聚乙烯超高分子量PVA、PAN纤维碳纤维硼纤维硅-碳纤维陶瓷纤维硅-钛-碳-氧纤维主要是指高强、高模、耐高

34、温和耐化学作用的纤维，是高承载能主要是指高强、高模、耐高温和耐化学作用的纤维，是高承载能力和高耐久性的功能纤维。力和高耐久性的功能纤维。7 7 高性能纤维高性能纤维7.1 7.1 芳族聚酰胺纤维芳族聚酰胺纤维芳纶芳纶14141414强度高、模量高、密度小、柔性好，化学稳定强度高、模量高、密度小、柔性好，化学稳定性好，除无机强酸、强碱外，能耐多种酸、碱及有机溶性好，除无机强酸、强碱外，能耐多种酸、碱及有机溶剂的侵蚀；（对位）剂的侵蚀；（对位）kevlerkevler纤维纤维 高强度高模量高强度高模量芳纶芳纶13131313耐热性能好，阻燃性好，能耐大多数酸的作用，耐热性能好，阻燃性好，能耐大多数

35、酸的作用，除不能与强碱长期接触外，对碱的稳定性也很好；还具除不能与强碱长期接触外，对碱的稳定性也很好；还具有良好的抗辐射性能。（间位）有良好的抗辐射性能。（间位）NomexNomex纤维纤维 耐高温耐高温芳纶纤维的应用领域示意图芳纶纤维的应用领域示意图7.2 PBO7.2 PBO纤维纤维 PBOPBO是聚是聚P P亚苯丙二亚苯丙二噁噁唑，简称聚苯丙唑，简称聚苯丙噁噁唑。唑。 耐燃性好；热稳定性比芳纶耐燃性好；热稳定性比芳纶13131313更高；抗蠕变、耐化学和耐磨更高；抗蠕变、耐化学和耐磨性能非常好；性能非常好； 耐压缩破坏性能好；耐压缩破坏性能好；耐光或耐光热复合作用的性能较差。耐光或耐光热

36、复合作用的性能较差。 PBO PBO纤维的优异性能决定了它的应用领域十分广阔：纤维的优异性能决定了它的应用领域十分广阔： (1) (1)长丝的应用长丝的应用 (2) (2)短切纤维和和浆粕的应用短切纤维和和浆粕的应用 (3) (3)纱线的应用纱线的应用 (4) (4)短纤维的应用短纤维的应用 7.3 7.3 碳纤维碳纤维 碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。材料。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/41/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在碳纤维树脂复

37、合材料抗拉强度一般都在3500M3500MPaPa以上，是钢的以上，是钢的7-7-9 9倍，抗拉弹性模量为倍，抗拉弹性模量为230-430Gpa230-430Gpa亦高于钢。亦高于钢。 目前它的制备方法可分为两种：一种目前它的制备方法可分为两种：一种是有机纤维前驱体法，另一种是气相是有机纤维前驱体法，另一种是气相生长法。目前工业化生产的主要是前生长法。目前工业化生产的主要是前种方法，由有机纤维（原丝）在一定种方法，由有机纤维（原丝）在一定的张力、温度下，经过一定时间的预的张力、温度下，经过一定时间的预氧化、炭化处理等过程制成。氧化、炭化处理等过程制成。 碳纤维的应用碳纤维的应用航空航天方面的应用航空航天方面的应用阻燃性和交通运输方面的应用阻燃性和交通运输方面的应用生物运动器材生物运动器材抑其他工业抑其他工业功能纤维分离纤维耐热纤维其他纤维传导纤维屏蔽纤维膜分离用中空纤维过滤介质用纤维吸附分离纤维导光纤维导电纤维耐热纤维防燃纤维新型纤维的分类电磁波屏蔽、中子吸收、噪声隔绝纤维发光纤维医用保健纤维生物降解纤维水溶性纤维变色纤维耐辐射纤维超导纤维8 8 功能纤维功能纤维功能纤维功能纤维(functional fiber)