1、第五章 差别化纤维,差别化纤维的定义,差别化纤维（Differential Fibers）一词来源于日本，我国在80年代中期才开始采用。它一般泛指通过化学改性或物理变形制取的，以改进服用性能为主，在技术上或性能上有较大创新或具有某种特性与常规品种有差别的纤维新品种，能够取得仿生的效果。它与功能性纤维、高性能纤维一起构成了化纤新型纤维的研究、生产、开发体系。其发展的程度，体现出一个国家和地区的化纤新品种的科技开发水平。,差别化纤维的品种,差别化纤维一般指异型纤维、复合纤维的超细纤维，改变纤维的表面和截面形态，可赋予纤维多种新的风格和性能。如正四角型纤维可以叠得非常紧密，具有透气防湿功能和光亮光滑
2、的表面；五角型纤维具有显著毛型感和良好的抗起球性；五叶型复丝有丝质感。复合纤维多为主体卷曲、具有高度的体积蓬松性、延伸性和覆能力。超细纤维具有质地柔软、光滑、抱合好、光泽柔的特点。差别化纤维主要是从它的形态结构和物理化学性质上区分种类的。,形态结构上的差别化纤维, 异形纤维 指经一定几何形状（非圆形）喷丝孔纺制的具有特殊截面形状的化学纤维。根据所使用的喷丝孔不同、可得到三角形、多角形、三叶形、多叶形、 十字形、扁平形、Y形、H形、哑铃形等等。异形纤维蓬松度较好，耐起毛起球，消除了化纤光滑的手感，富有天然纤维的糙感，异形中空纤维与常规纤维相比降低了纤维集合体的密度，提高了热容系数孔隙率，蓬松度，
3、纤维截面的极惯性矩，增加了比表面积，因而不仅具有良好的蓄热保温和吸湿透气性能，实现了纤维材料的轻量化，而且还增强了纤维的刚度和不透明感。中空纤维在触感上还是暖感纤维，中空微孔纤维也可作为过滤材料。,形态结构上的差别化纤维, 中空纤维 指贯通纤维轴向且有管状空腔的化学纤维。它可以通过改变喷丝孔的形状来获得。中空纤维的最大特点是密度小，保暖性强，适合做羽绒型制品，如高档絮棉，仿羽绒服、睡袋等等。 复合纤维 有两种及两种以上聚合物或具有不同性质的同一聚合物，经复合纺丝法纺制成的化纤纤维。复合纤维如为两种聚合物制成，即为双组分纤维。,形态结构上的差别化纤维, 细特（旦）纤维 指单丝线密度较小的纤维，单
4、纤细度小于0.5dtex的为超细纤维。单纤细度小于0.1dtex的为极细纤维。纺制细旦纤维通常采用的方法有：复合纺丝剥离法、溶解法、常规熔融法、超拉伸法、闪蒸法和熔喷法。特别是涤纶细旦纤维因其良好的服用性能，在纺织用纤维中占有主导地位，替代天然纤维方面已仿制出高仿真纤维，使仿丝织物达到轻、柔、爽、滑，对超薄型涤纶织物经碱减量处理后，再经特殊柔软亲水整理，更能获得真丝绸的外观和手感；仿鹿皮织物被称为划时代的衣料，它不仅具有天然鹿皮的“书写效应”、“白霜感”和“立体感”，而且具有真丝的手感，柔软、质轻、悬垂性好、舒适；超细纤维还可用于合成革、清洁布、高密防水织物、液体或空气过滤材料、贝类及海藻抑制
5、层、保温材料、功能纸、电池隔膜等。,超细，极细纤维一般具有柔软，可绕性好，滑爽，易弯曲的特性，并且纤维束内有各种微细组织，单纤维根数多单位比表面积大，在纤维横断面上光泽，颜色变化的曲率半径小，纤维长径比高，因此，这类纤维使用范围极广，如涤锦复合超细纤维及海岛型纤维可用于仿桃皮绒，仿麂皮绒，织超高密织物，高性能洁净布及快干毛巾等。这类织物可广泛应用于服装，服饰及箱包等。 超细旦丙纶纤维具有芯吸效应强，透湿率高静电聚集小的优点，且具备隔热，保暖，干爽，耐污，易洗，快干，抗腐，耐腐的特性。用这种疏水导湿纤维作为内衣的里料层，可使汗水通过丙纶丝的芯吸效应迅速从皮肤引离至外层亲水性的棉纤维而散发到空气中
6、，使皮肤无湿冷感，用这种纤维织成的面料，非常适用于制作登山，徒步旅行等户外活动的运动装。高吸湿细旦涤纶纤维具有四沟槽异形截面和良好的导湿性。试验证明，在30min后湿度去除百分率，棉为52%，四沟槽聚酯纤维为95%。将它应用于运动服装能保持皮肤干爽，穿着舒适，并具有优良的保暖防寒作用。山东同大集团年产3000t，海岛型超细纤维生产线已投入生产。据悉，其生产的纤维纤度可达0.45dtex适用于生产非织造布，合成革服装面料和鞋用基布等。,物理化学性能上的差别化纤维, 抗静电纤维 抗静电纤维是指不易积聚静电荷的化学纤维。抗静电纤维主要用于制成无尘无菌服、防爆工作服、地毯、口罩等纺织品， 高收缩纤维
7、指沸水收缩率高于15%的化学纤维。根据其热收缩程度的不同，可以得到不同风格及性能的最终产品。例如，热收缩率在15%-25%的高收缩涤纶，可用于织制各种绉类、凹凸、提花织物；收缩率为15%-35%的高收缩涤纶纤维，可用于膨体毛线、毛毯、人造毛皮等等；收缩率为35%-50%的高收缩涤纶，用于合成革、人造麂皮等等。,物理化学性能上的差别化纤维, 阻燃纤维 亦可称耐燃、难燃或防燃纤维。在火焰中仅阴燃，本身不发生火焰，离开火源，阴燃自行熄灭的加入阻燃成分的化学纤维。其极限氧指数值约在0.3以上。阻燃纤维主要用于纺制儿童及老年人服装、床上用品、装饰织物、防火工作服及有阻燃要求的绳索、帐篷、工业用布等等。
8、抗起球纤维 利用化学改性或物理方法处理后，使制成的纤维及其织物在使用过程中可以防止或减少其因纤维相互摩擦，缠结集聚而成小球的化学纤维，称为抗起球纤维。抗起球纤维制成的织物的抗起球效果达到三级以上。抗起球纤维一般与其他短纤维混纺生产毛型织物、针织等等。,国内外公司开发的最新差别化纤维,我国江苏仪征化纤股份有限公司全面实施产品高附加值战略，大力开发差别化产品，以抵御和规避常规产品的竞争风险。并于2003年第一季度成功开发生产出了七彩涤纶短纤维，这些新产品赢得了国内外下游用户的高度赞赏，成了国内涤纶短纤维市场上一道靓丽的风景线。 仪征化纤股份有限公司开发研制出了七彩涤纶短纤维后，就可以减少纺织产品的
9、后道染整工艺，增强色牢度，还可以将黄、红、蓝三色短纤维按照不同量的配比使用，可以生产各种色彩的棉纱，进而织造、加工成各种色彩鲜艳的高档西服、T恤等。,国内外公司开发的最新差别化纤维,杭州东南化纤有限公司开发出具有高附加值的差别化纤维产品三色乐丽丝，以该纤维为原料织造的纺织面料，具有异染色性、异收缩性，现已广泛应用于服装面料生产，并为追求奇异、个性化的高档服装面料市场开拓了广阔的前景。 三色乐丽丝采用纺丝（纺牵）-复合变形的生产工艺路线，在高速纺丝机上对切片熔融、挤出成型及成型后的初生纤维进行热管拉伸，制取几种具有不同分子取向、不同结晶结构的纤维。通过混纤、变形、网络等加工技术，生产出异染色特种
10、纤维系列产品，以该纤维为原料的纺织面料具有异染色性、异收缩性，经染色后整理，可产生常规合成纤维长丝无法达到的色差效果，并且织物挺括而手感柔软、富有弹性。该产品的关键技术是二股或三股具有不同分子取向、不同结晶结构，并经改性的原丝在高速假捻变形加工时，每股丝的超喂速度需在极短瞬间不断产生既有序又无规律的变化，通过超喂速度的变化，使原丝被牵伸的倍数也不断的变化，这种不断变化的排列组合，使最终产品在织成织物经染色、整理加工后，产生特殊的异染色效果。,国内外公司开发的最新差别化纤维,韩国四川汇维仕株式会社无纺用差别化涤纶短纤 分裂纤维 分裂纤维是通过复合纺丝工艺生产，既可以减量溶出，又可以在机械力的作用
11、下分裂出对环境亲和的人工皮革用超细纤维。主要用途在擦布和人造皮革领域； 高收缩纤维 高收缩纤维是通过热水、蒸汽或热风处理可以产生比普通涤纶更高收缩率的特殊品种，与其他纤维混纺后，可以生产出高密度、更柔软的针刺或水刺合成革基布； 伸缩性纤维 伸缩性纤维是通过特殊的复合纺丝和延伸工艺技术制造的纤维，从而赋予无纺布具有伸缩性的新型纤维。可用于创口贴等医疗材料和高密度伸缩型无纺布；,国内外公司开发的最新差别化纤维,国内纤维专家葛明桥教授牵头、无锡宏源化纤实验厂合作承担的无锡市重点工业攻关科研项目“稀土铝酸盐夜光丝研制与应用”，顺利通过了江苏省科技厅组织的科技成果鉴定和江苏省经贸委新产品鉴定。这一成果国
12、内外目前还未见报道，是我国具有自主知识产权的新技术，填补了国内空白，并已申请发明专利。,夜光性蓄光型聚酯长丝,夜光性蓄光型聚酯长丝属于一种新型高科技功能性纤维，是以聚对苯二甲酸乙二酯为基材，采用稀土铝酸盐发光材料和纳米级助剂，经过特种纺丝工艺制成具有夜光性的蓄光型聚酯长丝。它只要吸收任何可见光10分钟，便能将光能蓄贮于纤维之中，在黑暗中持续发光10小时以上，并且可无限次地循环使用，从根本上克服了传统夜光织物涂层不透气、易脱落的缺点。 夜光性蓄光型聚酯长丝经国家权威机构检测，该产品无毒、无害、无放射性，符合纺织、环保等相关使用要求，可广泛应用于航空航海、夜间作业、消防应急、建筑装潢、交通运输、日
13、常生活及娱乐服装等领域。夜光丝投放市场以来前景十分看好。据悉，江南大学科研人员还将在现有基础上继续研制开发多种色彩的夜光丝。,差别化纤维在日本的情况,1东洋纺公司 日本东洋纺公司的差别化Escola纤维，是一种利用整理加工的方法制成的控制细菌繁殖的产品，可耐黄色葡萄球菌和0157在内的不同种类细菌，有着优越的抗菌效果。广泛用于医院、内衣、床上用品、妇女服装等。另外，开发的Epicomodo的制菌材料主要用于地毯、窗帘；Esmero制菌材料主要用于睡衣、运动服、制服、浴巾、床上用品、内衣等。 2 东丽公司 日本东丽公司的差别化Macspec纤维是利用整理加工方法赋予纤维抗菌功能。由于抗菌剂进入纤
14、维内部，即使在剧烈洗涤后也不会逸出纤维表面。抗菌剂用来自自然的甲壳质，对人体和环境无副作用。主要用于床上用品、各种制服、看护衣料等。,差别化纤维在日本的情况,3 可乐丽公司 日本可乐丽公司差别化Saniter纤维系列是在熔融纺丝阶段加入制菌剂的聚酯纤维，有短纤维类Saniter30以及长丝类Saniter21。Saniter纤维中加入的制菌剂是具有特殊制菌性能的陶瓷。这种陶瓷还广泛应用于塑料餐具、冰箱内部等，是具有高度安全性能的物质。可长时间保持制菌效果不会因为日晒、热度和温度的影响降低其功效。经确认，可制菌的细菌种类有枯草杆菌、肺炎杆菌、大肠菌、沙门氏菌、肠炎弧茵、MRSA。主要用于一般家庭
15、用的被褥棉絮、床单、窗帘等，今后可乐丽公司还计划开拓医院用品领域。,差别化纤维在日本的情况,4 钟纺合纤公司 日本钟纺合纤公司的差别化Biosafe纤维是在聚丙烯腈纤维内加入抗菌除臭剂，从而在纤维内部形成许多孔。该纤维制成的纺织品通过增大接触水分、恶臭、杂菌的表面积，从而具有卓越的吸水性和制菌、除臭效果。除制菌外，Biosafe还具有卓越的消除汗和体臭功能，纤维内部形成许多的孔发挥了毛细血管的作用，使其具有天然纤维般的吸水功效。 Biosafe由于在织造阶段加入了抗菌剂，因此反复洗涤后仍能保持良好的制菌、吸水效果。而且经过混纺、交织、交编、染色、热加工等后加工工艺后，其杀菌效果也不会下降。目前
16、，钟纺合纤主要以棉80、Biosafe20的混纺面料开发产品，面向浴巾及内衣市场展开销售，今后还将考虑拓展医疗、看护用品市场。,差别化纤维在美国的情况,1 美国杜邦公司 Somalor纤维是使用美国杜邦公司最新的Sorona聚合物PTT制造的高性能纤维，Somalor纤维的具体生产工艺不同于PET，如纺丝温度比涤纶低30左右，要求熔体在螺杆与喷丝板间的停留时间要短，一般要求在15min以内，否则容易产生热降解，影响纺丝状态和产品质量。Somalor纤维具有许多优点：如柔软性、拉伸回复性（比尼龙高2-3倍）、无载体沸点下的易染性、热定型能力等等。 该纤维在服装方面，更具有多种优点，对消费者有强大
17、吸引力-手感柔软，拉伸回复性高，回弹性好，色泽鲜艳，抗紫外线，抗氯，抗污，易维护，使其织物集这些优点于一身。Somalor纤维织物能制作柔软的女式睡衣、内衣、女式紧身衣，也应用于便装、工作装、泳衣、运动装、外套针织套衫、袜类等，Somalor纤维也是汽车、室内装饰和家居织物的理想选择，其市场前景无限。,差别化纤维在美国的情况,2 美国粮食公会和卡吉尔.道聚合物公司 近几年来，美国粮食公会和卡吉尔.道(Cargill- Dar)聚合物公司与日本钟纺纤维公司就共同推出了这种新型的环保型纤维。它是由玉米淀粉发酵制得的乳酸经过聚合，熔融纺丝生产成聚乳酸纤维，又称PLA纤维(LACTRON)或称玉米纤维
18、，2001年美国已具有14万吨年生产能力。该纤维能生化分解，其燃烧热较低而且燃烧后不会生成氮的氧化物等气体，使用后的废弃物埋在土中或水中，可被微生物分解成碳酸气和水，在光合作用下，又会生成起始原料淀粉，是一种极具发展潜力的生态纤维。 该纤维能与棉、羊毛混纺生产具有丝感外观的T 恤、茄克衫、长袜、晚礼服等。具有优良的形态稳定性，如与棉混纺，几乎与涤棉具有同等的性能，处理方便；光泽较涤纶更优良，且有蓬松的手感；与涤纶同样富有疏水性，对皮肤不发粘；如与棉混纺做内衣，有助于水份的转移，不仅接触皮肤时有干燥感，且可赋于优良的形态稳定性和抗皱性。经测试，聚乳酸纤维编织布对人体皮肤无任何刺激性。,差别化纤维
19、在美国的情况,3. Sinco公司 Sinco公司开发一种具有较高弹性模量的聚酯长丝，它是由芳烃酸、脂肪醇及带有聚酯功能团的芳香羧酸二酐为主要原料制成，其弹性模量达到30Gpa，断裂应力超过400M paAkzoNobel NV公司开发了一种有较高抗起球性能的聚酯纤维。 它是将聚亚烯醇嵌段共聚物作为分离相，均匀地加入到聚酯混合物中。聚合物中含有聚乙烯对苯二甲酸盐，聚合物是在共聚后加入的，它所占的重量比是17，然后采用普通纺丝法就可制得有较高抗起球性能的聚酯纤维。,差别化纤维在美国的情况,4. AlliedSignal公司 AlliedSignal公司开发了聚酯轮胎帘子线，该纱线不但强度高，且尺
20、寸稳定性好。它是将聚乙烯对苯二甲酸盐经熔融、纺丝，形成初生丝，并将初生丝通过一个缓慢冷却区和快速冷却区，使其冷却和固化，再经牵伸，使纤维获得较高的取向度和结晶度，最后经热牵伸制得成品纱。 5. Rupont公司 Rupont公司研制出生产聚三甲基对苯二甲酸盐连续长丝的生产工艺，其工艺过程为将聚合物从喷丝板中熔融挤出，经吹风冷却、浸油、对长丝进行牵伸，然后将长丝通过带热流体的喷嘴，在热气流的作用下，长丝发生变形，使纤维呈三维立体卷曲状。,差别化纤维的发展方向,资料显示：国外已研究成功用聚偏氯乙烯或聚丙烯脂等嵌入蛋白质基质，从而既保留了蛋白质再生纤维的手感和保暖性，又改进了蛋白质纤维湿强度过低的缺
21、点且引入了阻燃性，成为一种既舒适又安全的新纤维。 功能性运动服也是国外研究的一个热门领域，它是将舒适、运动自如、透气透湿、保暖吸汗等多种功能结合在一起的服装，为此必须使用多种功能性材料，如利用高弹性纤维以满足舒适和运动自如的需求，利用丙纶的输湿导汗的性能，利用超细纤维的良好透气透湿和改性涤纶(或锦纶)的保暖性和吸汗性能，而且通常是做成双层或三层针织产品，通过合理的组合和搭配，以满足多种功能的要求。,表面改性与功能材料,第一节 表面性质及功能,材料性质：,由内部结构引起的机械强度或热的性质等及与此 对应的材料界面性质。随着形成物质原子或分子 聚集状态和电子状态不同，材料的性质也不同。 表面性质由
22、外部给予使之在量或质量上发生转变， 导致表面性质呈现新的功能。,材料表面信息：,由表面构成元素的组成比，原子结构与分子结构， 组成与排布及键合方式，聚集状态决定电子状态 和结构、表面均一性、表面结晶形状、空隙形状、 颗粒界面形貌等信息。,1、表面性质是材料性能的重要决定因素,外部物质与材料表面相互作用信息：,材料表面与外部物质相互作用的形式和规律性 等信息表现为触感、光亮程度和光泽、疏水性 或亲水性、化学反应性、催化活性、耐腐蚀性、 湿润性、粘结性、生物体适应性等。,2、表面性质与加工技术,表面处理方法和加工技术见表8-1和表8-2,表面化学改性：,使表面改性剂与待改性物表面的一些基团反应，
23、从而达到改性目的。如：,钛白粉与硅烷反应，在粒子表面形成硅烷的单分子膜。,表面覆盖改性：,表面改性剂与被改性物质表面无化学反应，覆盖物与待 改性物表面间靠物理或物理化学作用而粘接的改性方法。,如：粘土-水分散体系中加入阳离子表面活性剂，活性剂 吸附在粘土表面形成有机层。它在油中的分散性和悬浮 性很好。,二. 纤维聚合物表面特点,表面能低 化学惰性 表面污染 弱的边界层,表面处理的目的,改变表面化学组成，增加表面能 改善结晶形态和表面的几何性质 清除杂质或脆弱的边界层,几种常见的纤维表面处理方法,电晕放电处理 火焰处理和热处理 化学改性 光化学改性 偶联剂处理 等离子体表面改性,电晕放电处理,也
24、称火花处理，放电产生大量的等离子体气体及臭氧，与聚烯烃表面分子直接或间接作用，使其表面分子链上产生羰基和含氮基团等极性基团，改善表面的黏附性，达到预处理的目的。,应用：,电晕处理可使薄膜润湿性提高，对印刷油墨等极性物质的附着力有显著的改善，在表面印刷、粘结、涂层等方面有广泛的应用。常用于聚烯烃薄膜的表面处理。,优、缺点,优：简便易行，处理效果好，可连续生产、易调控、无污染 。 缺：电晕预处理后的效果不稳定， 处理后最好立即印刷、复合、粘结。,火焰处理和热处理,所谓火焰处理法就是采用一定配比的混合气体，在特别的灯头上烧，使其火焰与聚烯烃表面直接接触的一种表面处理方法；热处理则是将聚合物暴露在空气中。高聚物表面经火焰和热处理时，表面可氧化引入含氧基团。,应用：,工业上用于处理聚烯烃、聚缩醛、聚对苯二甲酸乙二酯等。,优、缺点：,优：成本低廉 缺：易导致基材变形，甚至烧坏产品。所以，目前主要用于聚烯烃制品的表面处理。,
