_醋酸纤维的改性研究
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[ 12 ～ 16] [ 11]
特征得到发挥 , 也推出了许多醋酸新产品 , 如耐高 温醋酸纤维 Rosel 以及有干燥 、 轻盈感 的仿麻织物 Elbea 、 有高悬垂性的仿粘胶织物 Shebalis 和深染织 物 Msatel 等[ 17] 。 另外 , 日本人造丝公司在最近几年里申请了一 系列差别化醋酸纤维的产品及 工艺专利 , 主要 有 : 在纺丝液中添加一定比例的二盐基脂 肪酸酯金属 磺酸盐 , 由此纺得 的醋酸长 丝可用 阳离子染 料染 色 , 其织物外观尤其亮丽 ; 具有皮 — 芯结构的共 轭醋酸纤维 , 以平均皂化度为 48 . 8 %～ 56 . 2 %的纤 维素二醋酸作芯 , 平均皂化度为 56 . 2 %～ 62 . 5 %的 纤维素三醋酸作皮 , 将纤维用丙酮溶液浸渍处 理 , 然后经水洗使纤维素二醋酸溶解再凝固 , 所制成的 纤维芯层含有直径 ≤20 μ m 的多孔隙 , 其织物质地 轻盈 ; 将一正方形一分为四并抽掉其中一个小正 方形 , 由此形成的特殊形状喷丝孔环形排列且被抽 去部分指向喷丝板中心 , 所得醋酸纤维的横截面为 近似三角形而且横截面存在开口或封 口状裂缝型 的伪空心部分 , 其手感干爽 、 光泽优异[ 20] ; 将细度不 匀的涤纶假捻变形纱和醋酸长丝复合 , 所得复合变 形纱因纤维纵向粗细不匀而呈现花色 效应且有干 爽感 、 丝 绸 感 、适 中 的 绒 毛 感 及 良 好 的 回 弹 能 力[ 21 ～ 22] ; 在纺丝过程中 , 当卷取速度和纺丝液输送 线速度满足一定关系时 , 可生产自动可伸长醋酸纤 维 , 其特性如下 : 沸水收缩率和干热空气( 180 ℃ ) 收缩率均小于 0 , 每根单纤维沿轴向有分布不匀的 褶皱 , 纤维的横截面形状也各不相同 , 制成的织物 染色后在 170 ℃的温度条件下热处理 1 min , 可具 备手感蓬松 、柔软 、光泽尤其别致的特 点[
( 1. 东华大学教育部纺织面料技术重点实验室 , 上海 , 200051 ; 2. 东华大学纺织学院 , 上海 , 200051 3. 南通醋酸纤维有限公司 , 南通 , 226008)
摘要 醋酸长丝是优良的纺织原料 , 既有纤维素纤维的服用 舒适性 , 也有合成纤维的尺寸稳定性 。 在美国 、日本等发 达国家 , 目前醋酸纤维在纺织领域的应用和发展已比较成熟 。 综述了醋酸纤维的改性研究现状 , 重点讨论了差别化醋 酸纤维的开发和改善醋酸纤维强力的研究 。 认为国内有必要对醋酸纤维的结构 、特性进行研究 , 加深对该纤维的认识 和理解 , 并在此基础上开发 、推广醋酸纤维在我国纺织领域的应用 , 从而解决该纤维长期进口的问题 。 关键词 : 醋酸纤维 , 差别化纤维 , 改性 , 强力 中图分类号 : T S 102 . 511 . 3
23] [ 19 ] [ 18 ]
; 在干
纺过程中使用圆周面有沟槽的卷取罗 拉并间歇地 改变卷取速度 , 可制得沿长度方向具有随意分布的 粗节和细节的醋酸竹节纱 , 其手感干爽 、光泽柔和 如丝绸 ; 用两条相同长度的平行 直线将圆形 喷嘴切掉一部分 , 使直线末端与圆心之间成一定夹 角 , 所得醋酸纤维的横截面为 H 型 , 其织物经染色 后光泽肥亮且有丝绸感 ; 按一定比例 , 将两种平 均取代度不同的纤维素醋酸复合 , 通过共轭纺丝制 成并列型醋 酸纤维 , 然后对 该复合 纤维进行 碱处 理 , 所得醋酸纤维 的卷曲度会随温度变化而变 化 , 而且这种转变是可逆的[ 27] 。 综上所述 , 差别 化醋 酸纤 维的 开发途 径主 要 有: 采用特殊设计的喷丝板或纺丝部件 , 实现醋酸 纤维横截面的异型化及单丝纤度的变化 ; 在纤维素 醋酸的纺丝原液中添加改性剂或结合碱处理 、酶加 工等技术 , 赋予醋酸纤维新的风格和功能 ; 通过混
[ 26] [ 24 ～ 25]
122
东华大学学报( 自然科学版)
第 30 卷
纺 、网络 、空气变形和花式捻线等方法将醋酸 纤维 与其他纤维复合 , 取长补短 。
定的相容性 。 否则 , 共混溶液会在放置过程中发生 分层现象 。 2. 2 改变纺丝工艺 即在纺丝过程中 , 对喷丝板 、纺丝部件和 工艺 参数等进行一些特殊设计 , 如细旦纤维纺丝技 术 , 也能在一定程度上改善醋酸纤维的强力 。 1986 年 , T I Ryabinina 等[ 32] 采用常规喷丝板( 16 孔/ 0 . 056 mm) 和实验喷丝板( 28 孔/0 . 040 mm) 纺制 醋酸纤维 , 发现 : 随喷丝孔直径的下降和喷丝板孔数 的增加 , 醋酸丝的强力和疲劳性能有所改善 , 但伸长 率下降 。 1989 年 , M T P rimkulov 等 则采 用 32 孔/ 0. 050 mm 喷丝板纺制 11 tex 醋酸无光 络合纱 、38 孔/ 0 . 050 mm 喷丝板生产 16 . 6 t ex 有光醋酸纱 , 相 应的对比试验分别为 26 孔/ 0 . 056 m m 喷丝板和 30 孔/ 056 mm 喷丝板 。 其结论与文献[ 33] 相似 。 但该 研究还指出 : 使用实验喷丝板时 , 纺丝过程的稳定 性与纺丝液的温度有关 。 2. 3 对醋酸纤维进行后处理 由于醋酸纤维在某些气 态溶剂中能发生 自发 伸长行为 , 所以可以在醋片纺丝成纤后采用这些气 态溶剂对醋酸纤维进行后处理 , 使纤维内部的结构 规整性和取向程度得以改善 , 因此纤维强力得到提 高; 或者在醋酸纤 维上进行有机聚合物接枝处 理 , 其优点是接枝聚合物的选择范围比较广 , 但接枝组 分通常分布在纤维表面 , 对纤维内部结构的作用不 是很明显 ; 或者通过网络 、 复合等技术 , 以其他纤维 的高强度来弥补醋酸纤维的这一缺陷 。 Mohammed A 等[ 34] 利用聚合物气相接枝技术 , 以聚丙烯腈为接枝组分 , 对醋酸纤维进行接枝改性 并研究了接枝处理后醋酸纤维的形态 学和机械性 能 。 对低取向 醋酸纤维而言 , 当 PAN 的接枝 量增 加至 45 % 时 , 接枝处理后的纤维强度和模量仍保持 不变 ; 而高 取向醋酸 纤维的强 度和模量 则随 PAN 接枝量的增加而急剧下降 。 G N T imofeeva 等 就硝基甲烷气体 、硝基甲 烷与水的混合液气体对醋酸长丝结构 的影响做了 研究 。 结果表明 : 在室温下用硝基甲烷气体进行处 理时 , 醋 酸 纤 维 的 最 大 自 发 伸 长 率 为 130 % ～ 160 %; 在低温条件下 , 醋酸纤维的自发伸长现象同 样发生 。 用这种方法制得的长丝具有更高的强力 , 同时能保持必要的断裂伸长率 。 后来 , I V Tedusenko 等[ 36] 研究了经硝基甲烷气 体处理的醋酸纤维的物理机械性能 。 发现 : 经 1 min 处理后 , 醋酸纤维的断裂伸长率增加 30 %～ 40 %, 断
[ 5 ]
。
由于醋酸纤维具有用途广泛( 可用于制造纺织 品、 烟用滤嘴 、片基 、塑料制品等 ) 、服用性能优良 、 生产过程无污染及原料可再生等优点 , 受到了全世 界的广泛关注 , 在国外发展较快 。 自 70 年代开始 , 欧、 美就逐渐 转向醋酸 纤维的生 产 。 美 国自 1981 年起 , 醋酸纤维的生产就全部取代了粘胶长丝[ 2 , 3] 。 醋酸纤维的性能与真丝非常相似 : 光泽优雅 、 手 感柔软 、 质轻 、弹性好等 。 它的织物具有适度的吸湿 性、 速干性 、 良好的悬垂性 、 抗起球性和尺寸稳定性 , 而且污迹易脱落 、易洗涤 。 但是 , 醋酸纤维有一 个 弱点 , 就 是 强 力 相 当 低 , 干 强 只 有 1 . 1 ～ 1. 2 cN/ dtex , 这种低强力虽然并没有限制它在 传统服装领域的应用 , 但由于变形 、织造等后 加工
第 30 卷 第 6 期 东华大学学报( 自然科学版) Vol .30 , N o . 6 2004 年 12 月 JO U RN AL O F DON GHUA U NI VERSIT Y Dec.2004
醋酸纤维的改性研究
张 静1 , 2 , 曹建华3 , 王善元1 , 2
[ 4 , 5]
收稿日期 : 2003
10 10
6期
张 静 , 等 :醋酸纤维的改性研究
121
1996 年 , Hoechst 集 团 分 公 司 Trevira 以 美 国 Microban 公司开发的苯氧基氯化物为添加剂 , 开发 了新型抗菌醋酸纤维 Microsafe 。 据报道 , 这种纤维可 持续控制革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌以及真菌 、 霉 菌和酵母菌等各种细菌的生长 。 该纤维的应用领域 非常广泛 , 如工作袜 、 长跑短装 、 高性能服装 、 绷带 、 食 [ 8 ～ 10] 品工业用的揩布 、 枕头 、 床上用品 、 内衣等 。 2000 年 , Celanese 和 Sapona 公司合作生产商品 名为 “ Celanna ” 的 混纺 纤 维 系 列 新 产品 , 主 要 为 Celanese 醋酸长丝与尼龙 、 聚酯 、 弹性纤维和人造丝 等各种合纤的混纺空 变纱 。 这类混纺纱制成织 物 后 , 即使 经多次 洗 涤都 不会 对服 装有 所损 伤 。 2002 年 , Celanese 与全 球最大 的聚 酯生 产 商之 一 Kosa 公司合作 , 推出品牌名为 Cel-Ai re 的系列新产 品 , 由 Kosa 公司的 StretchAire 聚酯纤维和 Celanese 公司的醋酸纤维织成 , 其主要特点是常压下就可以 获得混染效果 。 日本的醋酸长 丝开发成绩也 非常显著 。 为 了 提高醋酸纤维的附加价值 , 日本各纺织公司各展所 长 , 推出了种种各具特色的醋酸差别化新产品 。 其 中三菱人造丝公司推出了以下差别化醋酸新产品 : ( 1)高悬垂性三醋酸纤维 Zelga 。 在纺丝 原液 中添加 10 %～ 30 % ( 质量比) 、 粒径为 0 . 1 ～ 0. 5μ m 的高比重无机物 ( 硫酸钡) , 使纤维高比重化并通过 特殊酶处理 , 使纤维表面形成常规醋酸纤维所没有 的微穴 , 从而 不仅使 其具有 丰富的 悬垂 性和干 燥 感 , 而且纤维深色性更优 。 ( 2)将碱处理 、酶处理和热处理这三种技术有 机结合 , 开发了卷缩数达 10 000 ～ 20 000 个/ m 的 超微卷缩醋酸纤维 Roem 。 利用分子中的醋酸基被 羟基置换的性质 , 首先通过碱处理( 烧碱或纯碱) 使 二醋酸纤维表面的皮层纤维素化 ; 然后在设定的工 艺条件下 , 使纤维素酶仅作用于纤维皮层 , 有 选择 地加以分 解去除 ; 最 后在有 足够水 分存 在的条 件 下 , 进行湿热处理 , 使去除了皮层的二醋酸纤 维产 生超微卷缩 。 该 纤维不仅手感柔软 、膨松 , 回弹 性 和悬垂性大为改善 , 而且由于纤维表面的光反射受 到抑制 , 织物色泽深度增加[ 15 ～ 17] 。 ( 3)多沟脉动型侧面丝 Recrem 。 以丝的 侧面 为重点 , 采用特殊的纺丝技术 , 使纤维一根根 有自 然流动的沟 , 与常规丝相 比 , 其耐磨性 、杨氏模量 、 弯曲硬度较小 , 且具有超干燥感 、自然的悬垂 性和 柔软感[ 15] 。 帝人公司则将差别化涤纶与醋酸纤维复合 , 既 使醋酸的低强度得到弥补 , 又使差别化涤纶的优良
醋酸纤维是再生纤维素纤维中仅次于粘 胶纤 维的第二大品种 , 是最古老但却又是最早达到商品 化的一种人造纤维 。 1864 年 , P . Sch ǜ tzenberger 在 实验室使用醋酸酐进行纤维素的乙酰化 , 得到了初 级纤维素醋酸酯 , 即三醋酸酯 , 从而开辟了生 产醋 酸纤维的途径 。 1905 年 , M iles 发现 : 初级纤维 素 醋酸酯经部分水解后可转化为二级纤维素醋酸酯 , 它能溶解于某些价格比较低廉且无毒性的溶剂 , 如 丙酮 。 1921 年 , Henri 开始“ Celanese” 醋酸长丝的生 产 。 一年后 , Camille 则在美国投产醋酸纤维 。 1923 年 , 英国公司正式更名 为英国塞拉尼斯有限公司 , 美国工厂也随后更名为美国塞拉尼斯公司 , 从此醋 酸纤维开始工业化生产
1 差别化醋酸纤维的开发
早在 1954 年 , 杜邦公司就开发了 C 型醋酸纱 , 该纤维在沸水中浸渍时可呈现羊毛状卷曲 , 而且在 水洗和干洗过程中 , 卷曲稳定性极好 。 在纺丝过程中 , 使用带特殊形状喷丝孔的喷丝 板 , 可以使醋酸纺丝液从喷丝板挤出时就形成扁平 、 带状长丝 。 Tennessee Eastman 公司和 Courtaulds 公司 就采用 上述方法 分别开发 了商品名 为“ Crystal” 和 “Seratelle”的醋酸长丝 。 粗而扁的长丝具有非常爽的 手感 , 而且由于纤维的扁平表面能像一面镜子一样捕 捉 光 线 , 其 织 物 具 有 闪 光 外 观 。 此 外 , Tennessee Eastman 公司还开发了 X 型和 Y 型的工业用醋酸长 丝[ 5] 。 1957 年 , Eastman 公司研制了一种名为“ Eastman 50” 的中空醋酸纤维 , 其织物手感平滑 、丰满 , 撕裂 强力高 , 且绝缘性能也有所改善[ 6 , 7] 。
[ பைடு நூலகம்]
技术难度较大 , 无疑使它在纺织中的应用和推广受 到了一定影响 ; 而且醋酸织物的耐用性能较差 , 这 也是纺织用醋酸长丝消费量在最近几 年持续下降 的原因之一[ 6] 。 自醋酸纤维开始工业化生产以来 , 国外研发人员就一直致力于以促进醋 酸纤维工业 发展 、 开拓醋酸纤维应用为目的的研究工作 。 而差 别化醋酸纤维的开发和改善醋酸纤维 强力的研究 是纺织企业及研发人员关注的重点 。
特征得到发挥 , 也推出了许多醋酸新产品 , 如耐高 温醋酸纤维 Rosel 以及有干燥 、 轻盈感 的仿麻织物 Elbea 、 有高悬垂性的仿粘胶织物 Shebalis 和深染织 物 Msatel 等[ 17] 。 另外 , 日本人造丝公司在最近几年里申请了一 系列差别化醋酸纤维的产品及 工艺专利 , 主要 有 : 在纺丝液中添加一定比例的二盐基脂 肪酸酯金属 磺酸盐 , 由此纺得 的醋酸长 丝可用 阳离子染 料染 色 , 其织物外观尤其亮丽 ; 具有皮 — 芯结构的共 轭醋酸纤维 , 以平均皂化度为 48 . 8 %～ 56 . 2 %的纤 维素二醋酸作芯 , 平均皂化度为 56 . 2 %～ 62 . 5 %的 纤维素三醋酸作皮 , 将纤维用丙酮溶液浸渍处 理 , 然后经水洗使纤维素二醋酸溶解再凝固 , 所制成的 纤维芯层含有直径 ≤20 μ m 的多孔隙 , 其织物质地 轻盈 ; 将一正方形一分为四并抽掉其中一个小正 方形 , 由此形成的特殊形状喷丝孔环形排列且被抽 去部分指向喷丝板中心 , 所得醋酸纤维的横截面为 近似三角形而且横截面存在开口或封 口状裂缝型 的伪空心部分 , 其手感干爽 、 光泽优异[ 20] ; 将细度不 匀的涤纶假捻变形纱和醋酸长丝复合 , 所得复合变 形纱因纤维纵向粗细不匀而呈现花色 效应且有干 爽感 、 丝 绸 感 、适 中 的 绒 毛 感 及 良 好 的 回 弹 能 力[ 21 ～ 22] ; 在纺丝过程中 , 当卷取速度和纺丝液输送 线速度满足一定关系时 , 可生产自动可伸长醋酸纤 维 , 其特性如下 : 沸水收缩率和干热空气( 180 ℃ ) 收缩率均小于 0 , 每根单纤维沿轴向有分布不匀的 褶皱 , 纤维的横截面形状也各不相同 , 制成的织物 染色后在 170 ℃的温度条件下热处理 1 min , 可具 备手感蓬松 、柔软 、光泽尤其别致的特 点[
( 1. 东华大学教育部纺织面料技术重点实验室 , 上海 , 200051 ; 2. 东华大学纺织学院 , 上海 , 200051 3. 南通醋酸纤维有限公司 , 南通 , 226008)
摘要 醋酸长丝是优良的纺织原料 , 既有纤维素纤维的服用 舒适性 , 也有合成纤维的尺寸稳定性 。 在美国 、日本等发 达国家 , 目前醋酸纤维在纺织领域的应用和发展已比较成熟 。 综述了醋酸纤维的改性研究现状 , 重点讨论了差别化醋 酸纤维的开发和改善醋酸纤维强力的研究 。 认为国内有必要对醋酸纤维的结构 、特性进行研究 , 加深对该纤维的认识 和理解 , 并在此基础上开发 、推广醋酸纤维在我国纺织领域的应用 , 从而解决该纤维长期进口的问题 。 关键词 : 醋酸纤维 , 差别化纤维 , 改性 , 强力 中图分类号 : T S 102 . 511 . 3
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; 在干
纺过程中使用圆周面有沟槽的卷取罗 拉并间歇地 改变卷取速度 , 可制得沿长度方向具有随意分布的 粗节和细节的醋酸竹节纱 , 其手感干爽 、光泽柔和 如丝绸 ; 用两条相同长度的平行 直线将圆形 喷嘴切掉一部分 , 使直线末端与圆心之间成一定夹 角 , 所得醋酸纤维的横截面为 H 型 , 其织物经染色 后光泽肥亮且有丝绸感 ; 按一定比例 , 将两种平 均取代度不同的纤维素醋酸复合 , 通过共轭纺丝制 成并列型醋 酸纤维 , 然后对 该复合 纤维进行 碱处 理 , 所得醋酸纤维 的卷曲度会随温度变化而变 化 , 而且这种转变是可逆的[ 27] 。 综上所述 , 差别 化醋 酸纤 维的 开发途 径主 要 有: 采用特殊设计的喷丝板或纺丝部件 , 实现醋酸 纤维横截面的异型化及单丝纤度的变化 ; 在纤维素 醋酸的纺丝原液中添加改性剂或结合碱处理 、酶加 工等技术 , 赋予醋酸纤维新的风格和功能 ; 通过混
[ 26] [ 24 ～ 25]
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东华大学学报( 自然科学版)
第 30 卷
纺 、网络 、空气变形和花式捻线等方法将醋酸 纤维 与其他纤维复合 , 取长补短 。
定的相容性 。 否则 , 共混溶液会在放置过程中发生 分层现象 。 2. 2 改变纺丝工艺 即在纺丝过程中 , 对喷丝板 、纺丝部件和 工艺 参数等进行一些特殊设计 , 如细旦纤维纺丝技 术 , 也能在一定程度上改善醋酸纤维的强力 。 1986 年 , T I Ryabinina 等[ 32] 采用常规喷丝板( 16 孔/ 0 . 056 mm) 和实验喷丝板( 28 孔/0 . 040 mm) 纺制 醋酸纤维 , 发现 : 随喷丝孔直径的下降和喷丝板孔数 的增加 , 醋酸丝的强力和疲劳性能有所改善 , 但伸长 率下降 。 1989 年 , M T P rimkulov 等 则采 用 32 孔/ 0. 050 mm 喷丝板纺制 11 tex 醋酸无光 络合纱 、38 孔/ 0 . 050 mm 喷丝板生产 16 . 6 t ex 有光醋酸纱 , 相 应的对比试验分别为 26 孔/ 0 . 056 m m 喷丝板和 30 孔/ 056 mm 喷丝板 。 其结论与文献[ 33] 相似 。 但该 研究还指出 : 使用实验喷丝板时 , 纺丝过程的稳定 性与纺丝液的温度有关 。 2. 3 对醋酸纤维进行后处理 由于醋酸纤维在某些气 态溶剂中能发生 自发 伸长行为 , 所以可以在醋片纺丝成纤后采用这些气 态溶剂对醋酸纤维进行后处理 , 使纤维内部的结构 规整性和取向程度得以改善 , 因此纤维强力得到提 高; 或者在醋酸纤 维上进行有机聚合物接枝处 理 , 其优点是接枝聚合物的选择范围比较广 , 但接枝组 分通常分布在纤维表面 , 对纤维内部结构的作用不 是很明显 ; 或者通过网络 、 复合等技术 , 以其他纤维 的高强度来弥补醋酸纤维的这一缺陷 。 Mohammed A 等[ 34] 利用聚合物气相接枝技术 , 以聚丙烯腈为接枝组分 , 对醋酸纤维进行接枝改性 并研究了接枝处理后醋酸纤维的形态 学和机械性 能 。 对低取向 醋酸纤维而言 , 当 PAN 的接枝 量增 加至 45 % 时 , 接枝处理后的纤维强度和模量仍保持 不变 ; 而高 取向醋酸 纤维的强 度和模量 则随 PAN 接枝量的增加而急剧下降 。 G N T imofeeva 等 就硝基甲烷气体 、硝基甲 烷与水的混合液气体对醋酸长丝结构 的影响做了 研究 。 结果表明 : 在室温下用硝基甲烷气体进行处 理时 , 醋 酸 纤 维 的 最 大 自 发 伸 长 率 为 130 % ～ 160 %; 在低温条件下 , 醋酸纤维的自发伸长现象同 样发生 。 用这种方法制得的长丝具有更高的强力 , 同时能保持必要的断裂伸长率 。 后来 , I V Tedusenko 等[ 36] 研究了经硝基甲烷气 体处理的醋酸纤维的物理机械性能 。 发现 : 经 1 min 处理后 , 醋酸纤维的断裂伸长率增加 30 %～ 40 %, 断
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由于醋酸纤维具有用途广泛( 可用于制造纺织 品、 烟用滤嘴 、片基 、塑料制品等 ) 、服用性能优良 、 生产过程无污染及原料可再生等优点 , 受到了全世 界的广泛关注 , 在国外发展较快 。 自 70 年代开始 , 欧、 美就逐渐 转向醋酸 纤维的生 产 。 美 国自 1981 年起 , 醋酸纤维的生产就全部取代了粘胶长丝[ 2 , 3] 。 醋酸纤维的性能与真丝非常相似 : 光泽优雅 、 手 感柔软 、 质轻 、弹性好等 。 它的织物具有适度的吸湿 性、 速干性 、 良好的悬垂性 、 抗起球性和尺寸稳定性 , 而且污迹易脱落 、易洗涤 。 但是 , 醋酸纤维有一 个 弱点 , 就 是 强 力 相 当 低 , 干 强 只 有 1 . 1 ～ 1. 2 cN/ dtex , 这种低强力虽然并没有限制它在 传统服装领域的应用 , 但由于变形 、织造等后 加工
第 30 卷 第 6 期 东华大学学报( 自然科学版) Vol .30 , N o . 6 2004 年 12 月 JO U RN AL O F DON GHUA U NI VERSIT Y Dec.2004
醋酸纤维的改性研究
张 静1 , 2 , 曹建华3 , 王善元1 , 2
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收稿日期 : 2003
10 10
6期
张 静 , 等 :醋酸纤维的改性研究
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1996 年 , Hoechst 集 团 分 公 司 Trevira 以 美 国 Microban 公司开发的苯氧基氯化物为添加剂 , 开发 了新型抗菌醋酸纤维 Microsafe 。 据报道 , 这种纤维可 持续控制革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌以及真菌 、 霉 菌和酵母菌等各种细菌的生长 。 该纤维的应用领域 非常广泛 , 如工作袜 、 长跑短装 、 高性能服装 、 绷带 、 食 [ 8 ～ 10] 品工业用的揩布 、 枕头 、 床上用品 、 内衣等 。 2000 年 , Celanese 和 Sapona 公司合作生产商品 名为 “ Celanna ” 的 混纺 纤 维 系 列 新 产品 , 主 要 为 Celanese 醋酸长丝与尼龙 、 聚酯 、 弹性纤维和人造丝 等各种合纤的混纺空 变纱 。 这类混纺纱制成织 物 后 , 即使 经多次 洗 涤都 不会 对服 装有 所损 伤 。 2002 年 , Celanese 与全 球最大 的聚 酯生 产 商之 一 Kosa 公司合作 , 推出品牌名为 Cel-Ai re 的系列新产 品 , 由 Kosa 公司的 StretchAire 聚酯纤维和 Celanese 公司的醋酸纤维织成 , 其主要特点是常压下就可以 获得混染效果 。 日本的醋酸长 丝开发成绩也 非常显著 。 为 了 提高醋酸纤维的附加价值 , 日本各纺织公司各展所 长 , 推出了种种各具特色的醋酸差别化新产品 。 其 中三菱人造丝公司推出了以下差别化醋酸新产品 : ( 1)高悬垂性三醋酸纤维 Zelga 。 在纺丝 原液 中添加 10 %～ 30 % ( 质量比) 、 粒径为 0 . 1 ～ 0. 5μ m 的高比重无机物 ( 硫酸钡) , 使纤维高比重化并通过 特殊酶处理 , 使纤维表面形成常规醋酸纤维所没有 的微穴 , 从而 不仅使 其具有 丰富的 悬垂 性和干 燥 感 , 而且纤维深色性更优 。 ( 2)将碱处理 、酶处理和热处理这三种技术有 机结合 , 开发了卷缩数达 10 000 ～ 20 000 个/ m 的 超微卷缩醋酸纤维 Roem 。 利用分子中的醋酸基被 羟基置换的性质 , 首先通过碱处理( 烧碱或纯碱) 使 二醋酸纤维表面的皮层纤维素化 ; 然后在设定的工 艺条件下 , 使纤维素酶仅作用于纤维皮层 , 有 选择 地加以分 解去除 ; 最 后在有 足够水 分存 在的条 件 下 , 进行湿热处理 , 使去除了皮层的二醋酸纤 维产 生超微卷缩 。 该 纤维不仅手感柔软 、膨松 , 回弹 性 和悬垂性大为改善 , 而且由于纤维表面的光反射受 到抑制 , 织物色泽深度增加[ 15 ～ 17] 。 ( 3)多沟脉动型侧面丝 Recrem 。 以丝的 侧面 为重点 , 采用特殊的纺丝技术 , 使纤维一根根 有自 然流动的沟 , 与常规丝相 比 , 其耐磨性 、杨氏模量 、 弯曲硬度较小 , 且具有超干燥感 、自然的悬垂 性和 柔软感[ 15] 。 帝人公司则将差别化涤纶与醋酸纤维复合 , 既 使醋酸的低强度得到弥补 , 又使差别化涤纶的优良
醋酸纤维是再生纤维素纤维中仅次于粘 胶纤 维的第二大品种 , 是最古老但却又是最早达到商品 化的一种人造纤维 。 1864 年 , P . Sch ǜ tzenberger 在 实验室使用醋酸酐进行纤维素的乙酰化 , 得到了初 级纤维素醋酸酯 , 即三醋酸酯 , 从而开辟了生 产醋 酸纤维的途径 。 1905 年 , M iles 发现 : 初级纤维 素 醋酸酯经部分水解后可转化为二级纤维素醋酸酯 , 它能溶解于某些价格比较低廉且无毒性的溶剂 , 如 丙酮 。 1921 年 , Henri 开始“ Celanese” 醋酸长丝的生 产 。 一年后 , Camille 则在美国投产醋酸纤维 。 1923 年 , 英国公司正式更名 为英国塞拉尼斯有限公司 , 美国工厂也随后更名为美国塞拉尼斯公司 , 从此醋 酸纤维开始工业化生产
1 差别化醋酸纤维的开发
早在 1954 年 , 杜邦公司就开发了 C 型醋酸纱 , 该纤维在沸水中浸渍时可呈现羊毛状卷曲 , 而且在 水洗和干洗过程中 , 卷曲稳定性极好 。 在纺丝过程中 , 使用带特殊形状喷丝孔的喷丝 板 , 可以使醋酸纺丝液从喷丝板挤出时就形成扁平 、 带状长丝 。 Tennessee Eastman 公司和 Courtaulds 公司 就采用 上述方法 分别开发 了商品名 为“ Crystal” 和 “Seratelle”的醋酸长丝 。 粗而扁的长丝具有非常爽的 手感 , 而且由于纤维的扁平表面能像一面镜子一样捕 捉 光 线 , 其 织 物 具 有 闪 光 外 观 。 此 外 , Tennessee Eastman 公司还开发了 X 型和 Y 型的工业用醋酸长 丝[ 5] 。 1957 年 , Eastman 公司研制了一种名为“ Eastman 50” 的中空醋酸纤维 , 其织物手感平滑 、丰满 , 撕裂 强力高 , 且绝缘性能也有所改善[ 6 , 7] 。
[ பைடு நூலகம்]
技术难度较大 , 无疑使它在纺织中的应用和推广受 到了一定影响 ; 而且醋酸织物的耐用性能较差 , 这 也是纺织用醋酸长丝消费量在最近几 年持续下降 的原因之一[ 6] 。 自醋酸纤维开始工业化生产以来 , 国外研发人员就一直致力于以促进醋 酸纤维工业 发展 、 开拓醋酸纤维应用为目的的研究工作 。 而差 别化醋酸纤维的开发和改善醋酸纤维 强力的研究 是纺织企业及研发人员关注的重点 。