高分子物理与化学 第11章 合成纤维简介

过量的紫外线的辐照不仅对人体有害，对纺织 品也能造成纤维强度的下降和引起染料分子的变 化而褪色，对于作为汽车内装饰材料、窗帘布、 台布、沙发布等受到紫外线照射的织物用的纤维 就有必要是有抗紫外的性能，从而提高织物的使 用寿命和色彩的鲜艳度。 可添加无机的粉末如氧化锌、二氧化钛等，也 可添加有机的紫外线吸收和转换材料。无机的价 格便宜，用量多，纺丝加工性差，产品不透明； 有机的价格高，可融化在聚合物内，用量少纺丝 加工性好，产品透明。
⑵多孔三维卷曲纤维 作保暖填充材料或长毛绒玩具填充材 料。 是由涤纶切片多孔纺丝，经不同方法卷 曲（侧吹风不均匀冷却形成，热压卷曲 等）。好的纤维还要经过有机硅树脂弹性 处理，用有机硅处理，弹力高、长期压缩 不易压紧。 。这种纤维由于中间有多孔， 蓬松性好，类似羽绒，保暖性特好。作玩 具填充料，弹性好，不易压紧。也有用不 同的分子量的涤纶切片共混纺丝，利用不 同分子量的涤纶收缩性不同而使纤维在空 间卷曲。
⑦氨纶 聚异氰酸酯纤维，它分子链由软和硬链 段组成，有高回弹性。莱卡是杜帮公司生 产的氨纶的商标。 ⑧氯纶 在我国出现较早，但消失也早。这种纤 维在和别的物体摩擦是易带负电荷，在某 种程度上可说是最早的负离子纤维。当时 主要功能可治关节炎。由于聚氯乙烯是非 结晶聚合物，其玻璃化温度又低仅80多度， 在较高温度的水中即变形。因此逐步退出 了市场。
第十一章 合成纤维简介 合成纤维，又称化学纤维，是指原料是人工合 成或是天然纤维包括天然材料经过溶解或化学改性 后重新经过成纤纺丝工艺而得的纤维。 合成纤维可分二大类：服用纤维和产业用纤维 (特种纤维) 服用纤维，又可分为常规纤维和差别化纤维 （又称为新合纤、新新合纤） 产业用纤维，分为高性能纤维（高强高模、耐 高温）和高功能纤维（物理、化学、生体功能或是 同时有几种功能）
⑶蓄热纤维 皮层为PET。芯层为PEG，利用PEG的相变 热G未结晶的服装， 它结晶放出热量，可达到温暖的效果。 ⑷Sophista纤维 这是日本可乐丽公司开发出的新品，芯层是 PET，皮层为EVOH树脂。有涤纶的强度，刚性， 棉一样的吸湿性，优异的染色性。有特殊的光学 性能，这种服装有一种好似一种刚从水里拿出来 那种鲜艳的色彩感。
⑶高收缩纤维 这种纤维一般在沸水中收缩率可达2530%以上，利用这种纤维的高收缩性，和 普通纤维交织后，织物在沸水处理后有特 殊风格，如泡泡纱。有的是通过纺丝时的 冷拉伸来达到，这种方法收缩不大，另一 种是通过共混纺丝解决。
⑷高吸水（吸湿）涤纶纤维 目前主要是对涤纶进行改性，其目标是 吸湿性达到棉的效果。方法有对涤纶进行 碱减量，是涤纶纤维上产生许多小孔洞； 或是聚酯与PEG共混纺丝等技术。也有对 腈纶进行改性的，对腈纶表面部分水解。 ⑸阳离子可染涤纶 是在原料聚合时加入第三组分，含磺酸 基的对苯二甲酸共聚。
②维纶又叫维尼纶，是由聚乙烯醇纺丝 缩醛化而成，在困难时期我国引进生产技 术，建了十家大型企业，解决了当时穿衣 难的问题。维纶有棉的吸湿性，和高的强 度，但染色性和弯曲弹性（如麻，不抗皱） 差。因此在涤纶兴起后，逐渐退出服用范 围，目前主要用在产业方面。它的优点是 耐酸碱、强度高、亲水性、不熔滴。由于 其分子上有大量羟基，常利用它作特种的 功能纤维。
2、差别化纤维（又称为新合纤） 是相对产量大的常规纤维而言的，是在 以上这些常规化纤的基础上发展而来的， 其目的是为了改进服用性能。有单一聚合 物组分的，有多种聚合物组分，有共混、 共聚改性的。 单一聚合物组分： ⑴中空涤纶纤维：这是早期的一种保暖 纤维，是由聚酯经中空纺丝而得。纤维中 间有一个孔。保暖性差，蓬松性差，易结 并。
多种聚合物组分： ⑴皮芯型的ES纤维 非织造布用粘合纤维，一般是同心圆式皮芯结 构，芯有聚丙烯、聚酯的熔点高，皮层为聚乙烯 的熔点低。和其它短纤混匀，铺网后通过热压， 把纤维粘在一起。 ⑵芳香纤维 也是皮芯型的结构，在放丝过程中在纤维芯部 加入各种香料，这些香料可先和其它低熔点聚合 物混合。纤维可在一段时间内连续放出香味，有 的香料有治疗作用。
④涤纶，聚酯纤维，的确凉 化学原料叫聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）， 用它制的服装最大优点是挺括，纤维强度也较大， 缺点吸湿性差和沸水染色性差。有毛型的、棉型 的，和长丝等多种规格。制毛型的制品有长期在 外压下，压缩回复性差，现有用PBT（聚对苯二 甲酸丁二醇酯）和PET混合或PET和PBT共聚物 纺丝的，以克服压缩回弹性差的缺点。 为了克服涤纶吸湿性差的问题，已开发出PTT 纤维，原料为对苯二甲酸丙二醇酯。从目前来看， 影响该纤维大规模生产的是丙二醇产量较小，从 而价格降不下来。
⑾远红外纤维 它是利用利用具有远红外放射特性的特种陶瓷材料和 纤维材料共混后制得，从而使得用该纤维织造的织物具有 吸收太阳能及人体热量，并把它们转换成8～25微米的远 红外射线的功能。这种远红外能量有很高的热效应和生物 生理效应，有益于人体健康。由于这种纤维放射出的波长 与人体的辐射波长相近，辐射能能迅速被人体细胞共振吸 收，使分子运动加剧，促进血液循环，使体温升高。这种 辐射能还具有使存在于空气中、人体中、生物细胞中的水 分子产生共振、吸收和置换作用。这样，细胞分子的运动 就得到了新的动力，运动节奏也得到了新的调整，继而人 体穴位经络的电阻值也得到调整。从而可改善机体的气血 运行状态，提高机体能量的利用率和免疫能力，产生出医 疗和保健功效。 通过添加无机陶瓷粉或锆、钛、铝、锌、硅等氧化物 的混合物，纺丝而成。也有用这些无机粉末和粘合剂一起 对织物进行涂层整理。
⒀负离子纤维 这是在聚合物内混有电气石的粉末，而 制得的纤维。这种纤维在摩擦得到能量后 释放出负离子，有的是电气石中有少量放 射性元素提供能量释放负离子。负离子有 树林中新鲜空气的作用。
• ⒁抗起球涤纶纤维 • 涤纶等纤维制的织物有时易起球，为了防 止起球，通过降低聚合物的分子量或制成 共聚物再纺制纤维，使纤维强度，耐磨性 降低而有效地防止起球。
有些国家有法规规定室内装饰用纺织品， 老人、小孩的内衣一定要用阻燃的织物。 如果我国有这个法规，那么阻燃织物的前 景是十分广泛的。
⑽抗静电纤维 民用抗静纤维对比电阻要求是在标准大 气状态下（20℃，65%相对湿度），体积 电阻小于1010欧姆厘米。一般涤纶、尼龙、 腈纶、丙纶电阻大于1010欧姆厘米，是绝 缘体。抗静纤维大多是用阳离子表面活型 剂改性或是和PEG共混纺丝，改进这些纤 维的亲水性，在空气中吸水后电阻下降， 达到抗静电的效果，但到了干燥环境，这 种纤维就不抗静电了。
⑹异型截面纤维 有三角型、三叶型、四叶型、方型、多 边型、并列大小圆型等 三角型等是有反光面，作仿真丝用；并 列大小圆型仿麻用。 ⑺异径纤维 有的是丝束由两种以上不同直径的纤维 组成；有的是一根纤维内直径大小变化， 这是模仿天然纤维。
⑻扁平型涤纶纤维 这是根据蝴蝶翅膀有五彩缤纷的色彩的 启发，利用光学中斜劈的原理，纺制而成 的一种扁平三角型纤维，不用染色，有防 伪标志的多彩。
• ⑸并列复合 • 最简单的是两种聚合物各占一半圆截面， 也有一层一层并列的。 • 如尼龙和涤纶复合的仿毛纤维，它有空间 各异的卷曲。 • ⑹桔片型复合 • 两种聚合物在纤维截面呈桔子横截面那样 间隔排列，纺丝后两种聚合物分离，得到 超细纤维。
⑺共混复合 两种以上聚合物共混后纺丝。纤维呈海 岛型结构，量少的相为岛，量多的为连续 相海。 如PET和PEG共混制抗静电纤维 PET和PC共混制高收缩纤维 PP和PS或EVA共混制可染色丙纶 大豆蛋白纤维
⑿抗紫外纤维 紫外线是波长范围为50～400nm的电磁波。其中波 长为290nm以下的 部分称为紫外线C，这种强烈的紫外线 被臭氧层、大气层吸收，无法到达地面。紫外线B，波长 290～320nm，虽然也会被臭氧层吸收，但仍有部 分到达 地面。适当的紫外线能在人体内合成人体必需的维生素D， 对人体是有好处的，但过多地照射紫外线却对人体有害。 夏季的阳光中含有很多紫外线B，人体长时间照射后皮肤 会变红，出现皮炎、红斑。也能在皮肤中形成黑色素，这 些都发生在皮肤表层。黑色素能吸收紫外线， 成为紫外 线的遮挡物，它保护肌肉免遭紫外线进一步的侵害。紫外 线A的波长为320～400nm能深入皮肤内部，它会逐渐破 坏弹力纤维，使肌肉失去弹性，皮肤松弛，出现皱纹。若 紫外线照射量过多，还容易引起皮肤癌。在臭氧层日益受 到破坏的情况下，紫外线对地面辐射日渐增多，有效地控 制紫外线对人体的辐照量，对人类的健康有十分重要的意 义。
阻燃涤纶的特点，它的最高使用温度为120℃， 在火焰中燃烧分解，燃烧中会发生粘并及熔滴。 可用于空气过滤材料。 阻燃维纶的特点，它的使用温度可达150℃， 在火焰中燃烧分解，不发生粘并及熔滴。阻燃维 纶耐酸碱性好，对大部分有机溶剂有抵抗能力。 可用作有化学腐蚀和燃烧危险工作环境下的滤材。 如上海地铁空气过滤用非织造布就是用阻燃涤 纶制造，当然它所用的粘合剂也必须是阻燃的。 上海双越化工有限公司已开发成功分子链本身阻 燃的高玻璃化温度的粘合剂。
⑤腈纶 保暖性好，染色性也不差，大量用于代替羊 毛。它是湿法成丝的，内部结构松散，表面光泽 差。现通过纺丝工艺的改变在开发一种大有光丝。 ⑥丙纶 是这些合成纤维中较晚得到大规模生产的纤维， 它的吸湿性和染色都差，但它的生产成本低、强 度很高，做产业用布很好。由于细怛丝的研制成 功，它对水分有芯吸效应，可制成高档内衣，在 服用方面也有广泛前景，目前生产丙纶纤维的厂 家也在不断增加。也有制有色丝的。 为了改善吸湿性和染色性，已初步取得了可喜 的结果。
锦纶在民用上可以混纺或纯纺成各种医疗及针 织品。锦纶长丝多用于针织及丝绸工业，如织单 丝袜、弹力丝袜等各种耐磨解释的锦纶袜，锦纶 纱巾，蚊帐，锦纶花边，弹力锦纶外衣，各种锦 纶绸或交织的丝绸品。锦纶短纤维大都用来与羊 毛或其它化纤的毛型产品混纺，制成各种耐磨经 穿的衣料。 在工业上锦纶大量用来制造帘子线、工业用布、 缆绳、传送带、帐篷、渔网等。在国防上主要用 作降落伞及其他军用织物。尼龙66，主要用于轮 胎帘子线。 尼龙1010，该聚合物是我国首先开发出的特 产（从农产品中提炼合成），除了做工程塑料制 品外，其纤维有优异的抗弯性，用于制优质牙刷 毛。
一、服用纤维 1、常规纤维 粘胶纤维，维纶、尼龙纤维（锦论）、 腈纶、涤纶（聚酯）、丙纶、氨纶、氯纶 等。 ①粘胶，是我国生产最早的一种合成纤 维，吸湿性好，下垂性、染色性好，由于 纺丝时分子结构改变大量的磺原酸基团， 使纤维分子结构交松散，强度交低。现用 纤维素直接溶解纺丝工艺，纤维内分子链 排列规整，有涤纶的强度和刚性。
⑼阻燃纤维 除了耐高温纤维有好的阻燃效果外，普通品 种的合成纤维通过用聚合物化学改性或共混改性 后纺制纤维，也有好的阻燃效果。 现在各种纤维都可做成有阻燃的效果。有共混 阻燃剂的，也有共聚的。 阻燃涤纶、尼龙的缺点是有熔滴现象，燃烧的 熔体会一滴一滴往下滴，会引燃其它物质，滴在 皮肤上引起烫伤。阻燃的维纶和腈纶就没这种缺 点，高温下不发生粘并及熔滴。 目前市场上生产较多，性能较好的主要有阻燃 涤纶和阻燃维纶两种。极限氧指数在30 左右。可 用于使用温度不太高，又有阻燃要求的过滤材料。
③尼龙纤维，锦纶 作为服用的主要是尼龙6，回弹性好，耐磨性 好，吸湿性比涤纶好，染色性也很好。是世界上 第一个合成聚合物纤维，早期大量用于制造丝袜， 因透明度高又称玻璃丝袜。现在除了做丝袜、尼 龙袜还做织物，地毯等。也可纺制鱼网丝。 锦纶-66和锦纶-6都存在吸湿性和染色性差的 缺点，为此开发了聚酰胺纤维的新品种——锦纶3和锦纶-4的新型聚酰胺纤维，具有质轻、防皱性 优良、透气性好、吸湿性好（类似棉花）以及良 好的耐久性、染色性和热定型等特点，因此被认 为是很有发展前途的。