合成纤维的种类与发展

合成纤维的种类与发展

The categories and progress of synthetic fiber

摘要：合成纤维是将人工合成的、具有适宜分子量并具有可溶（或可熔）性的线型聚合物，经纺丝成形和后处理而制得的化学纤维。通常将这类具有成纤性能的聚合物称为成纤聚合物。与天然纤维和人造纤维相比，合成纤维的原料是由人工合成方法制得的，生产不受自然条件的限制。合成纤维除了具有化学纤维的一般优越性能，如强度高、质轻、易洗快干、弹性好、不怕霉蛀等外，不同品种的合成纤维各具有某些独特性能。

关键词：合成纤维、分类、应用、发展。

一、合成纤维的分类

合成纤维品种繁多,比较重要的有40多种，按主链结构一般可分为碳链合成纤维和杂链合成纤维两类。碳链合成纤维是由大分子主链上全由碳原子构成的聚合物得到的纤维，杂链合成纤维则是在大分子主链上，除含有碳原子外还含有氧、氮、硫等杂原子的聚合物制得的纤维。具有特殊使用性能的合成纤维也有按应用功能进行分类的，如高温耐腐蚀纤维(如聚四氟乙烯纤维)、耐高温纤维（如聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚苯并咪唑纤维等）、高强度纤维（如聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚对苯甲酰胺纤维等）、高模量纤维(如碳纤维、石墨纤维等)、耐辐射纤维（如聚酰亚胺纤维等）以及抗燃纤维、高分子光导纤维、离子交换纤维、吸油纤维等。

二、合成纤维的发展概况

当今世界四大主要合成纤维即聚酯（聚对苯二甲酸乙二醇酯）纤维、聚酰胺（尼龙6

和尼龙66）纤维、聚丙烯腈纤维和聚丙烯纤维的商业化生产起始于40 年代和50年代，但直到1957年，总计13个国家30个独立运营厂的产量才达50万t,约占当年世界纺织纤维总产量1815万t的2.8％，当年合成纤维的工业产值约为6.8亿美元。其后40年间，合成纤维产量以年均10.3％的速率递增，1997年，已达到占世界纺织纤维总产量5830万t的43.6％的水平，见表1。1997年，世界主要4 种合成纤维各自的生产结构分别见表2～5。目前世界有55个国家约980 家独立运营厂从事合成纤维的生产，其中20个国家对上述4种主要合成纤维都有大规模生产[1]。

过去40年间，世界各地区主要合成纤维的生产一直在进行着比率上的调整，这个问题也成为持续分析研究的课题。至本世纪末，世界合成纤维工业将持续如下发展趋势：美国、日本和西欧生产停滞不前，东欧生产滑坡，南亚和东南亚目前呈现较好的增长形势，东亚继续呈强势。1997年主要合成纤维总体产量排位，美国以占总量的19％居首位，中国以12％居第2位；但若从原料消费量占世界总量比例而言，美国19％，中国18％，相差不多，而且中国聚酯纤维和聚丙烯腈纤维的消费量明显居于前列。在用途结构上，亚洲主要合成纤维的生产对服装和室内用品市场的依赖性占总量的70％～95％，而美国和欧洲的服装和室内用品市场的比率一直低于 50％（另有12％的卫生医疗用品和38％的工业用品）。

三、一些常见的合成纤维的用途

1、丙纶

聚丙烯纤维具有强度高、韧性好、耐化学品性和抗微生物性好及价格低等优点，因此广泛用于绳索、渔网、安全带、箱包带、安全网、缝纫线、电缆包皮、土工布、过滤布、造纸用毡和纸的增强材料等产业领域。

利用聚丙烯纤维强度高、耐酸、耐碱、抗微生物、干湿强力一样等优良特性制造的聚丙烯机织土工布，能对建造在软土地基上的土建工程（如堤坝、水库、高速公路、铁路等）起到加固作用，并使承载负荷均匀分配在土工布上，使路基沉降均匀，减少地面龟裂。建造斜坡时，采用机织丙纶土工布可以稳定斜坡，减少斜坡的坍塌，缩短建筑工期，延长斜坡的使用寿命[2]。在承载较大负载时，可使用机织土工布和非织造布为基体的复合土工布。聚丙烯纤维可作为混凝土、灰泥等的填充材料，提高混凝土的抗冲击性、防水隔热性。

2、晴纶

聚丙烯腈纤维的性能极似羊毛,弹性较好,伸长20%时回弹率仍可保65%，蓬松卷曲而柔软，保暖性比羊毛高15%，有合成羊毛之称。强度 22.1～48.5cN/tex，比羊毛高1～2.5倍。耐晒性能优良，露天曝晒一年，强度仅下降20%，可做成窗帘、幕布、篷布、炮衣等。能耐酸、耐氧化剂和一般有机溶剂，但耐碱性较差。纤维软化温度190～230℃。

腈纶纤维有人造羊毛之称。具有柔软、膨松、易染、色泽鲜艳、耐光、抗菌、不怕虫蛀等优点，根据不同用途的要求可纯纺或与天然纤维混纺，其纺织品被广泛地用于服装、装饰、产业等领域。

3、维尼纶

维尼纶纤维经缩醛化后纤维的耐热能力、收缩性均有改善，大量用来与棉花混纺，制成各种衣料，即为市场上的“维棉”。它的突出优点是吸湿性好，价格低廉；主要缺点是弹性较差，织物易皱。因有皮层结构，故不易染成鲜艳的颜色，热水中收缩性也较大。

4、尼龙（聚酰胺）

尼龙是美国杰出的科学家卡罗瑟斯(Carothers)及其领导下的一个科研小组研制出来的，是世界上出现的第一种合成纤维。尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新，它的合成是合成纤维工业的重大突破，同时也是高分子化学的一个非常重要里程碑。

聚酰胺主要用于合成纤维，其最突出的优点是耐磨性高于其他所有纤维，比棉花耐磨性高10倍，比羊毛高20倍，在混纺织物中稍加入一些聚酰胺纤维，可大大提高其耐磨性；当拉伸至3-6%时，弹性回复率可达100%；能经受上万次折挠而不断裂。

聚酰胺纤维的强度比棉花高1-2倍、比羊毛高4-5倍，是粘胶纤维的3倍。但聚酰胺

纤维的耐热性和耐光性较差，保持性也不佳，做成的衣服不如涤纶挺括。另外，用于衣着的锦纶-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[3]。

该类产品用途广，是以塑代钢、铁、铜等金属的好材料，是重要的工程塑料；铸型尼

龙广泛代替机械设备的耐磨部件，代替铜和合金作设备的耐磨损件。适用于制作耐磨零件，传动结构件，家用电器零件，汽车制造零件，丝杆防止机械零件，化工机械零件，化工设备。如涡轮、齿轮、轴承、叶轮、曲柄、仪表板，驱动轴，阀门、叶片、丝杆、高压垫圈、螺丝、螺母、密封圈，梭子、套简，轴套连接器等[4]。

5、涤纶

涤纶的用途很广，大量用于制造衣着和工业中制品。阻燃涤纶因具有永久阻燃性，应用范围很广，除了产业用纺织品、建筑内装饰、交通工具内装饰等发挥无可替代的作用外，还在防护服领域内发挥着不少的作用。根据阻燃防护服国家标准规定，冶金、林业、化工、石油、消防等部门应使用阻燃防护服。中国应使用阻燃防护服的人数在百万以上，阻燃防护服市场潜力巨大。除了纯阻燃涤纶外，可根据用户的特殊要求，生产阻燃、防水、拒油、抗静电等多功能系列产品。如对阻燃涤纶织物进行防水、拒油整理，可提高阻燃服的功能性；采用阻燃涤纶与导电纤维交织以生产抗静电的阻燃织物；利用阻燃纤维与高性能纤维进行混纺交织，可生产高性能阻燃织物；采用阻燃纤维与棉、粘胶等纤维混纺，以改善防护服的舒适性，同时减少二次烧伤[。

四、合成纤维的前景展望

合成纤维20％左右的应用是近20年开发的，其新产品在发达国家初步确立后，发展中国家在改善基础条件、控制环境污染和实行更为严格的立法等前提下，往往很快随之采用。如聚酯纤维用于生产汽车安全带、空心硅化填充纤维、屋顶毯布、增强织物和建筑用布、电池隔离层以及高强／高模量聚酯等；聚酰胺纤维用于生产飞机缓冲袋、超细纤维、高强长丝以及塑料／树脂增强纤维等；聚丙烯腈纤维用于生产混凝土增强纤维（代替石棉）和抹布等；