新型纤维

       1．绿色纤维
　　随着社会的发展，人们对于人类的生存环境和质量的认识日益提高，开始注意保护自然界动植物的多样性和自然生态，重视地球上有限资源的合理利用和可再生循环。人们认为，21世纪最理想的纤维必须具备三个条件；一是原材料必须可以再生的；二是制造工艺应是有利环保的；三是最终产品是可降解的，这种纤维称为绿色纤维。目前的绿色纤维有Lyocell 纤维、聚乳酸纤维（PLA）、甲壳素纤维、海藻纤维等。
　　⑴ Lyocell纤维
　　Lyocell纤维是一种新型的纤维素纤维，除了具有纤维素纤维的所有天然性能，如良好的吸湿性、舒适的穿着性、自然的光泽、极好的染色性能和可生物降解性等；还具有很好的干湿强度，基本与涤纶纤维相同，而湿强度远远大于粘胶和棉花。Lyocell 纤维的原料来自于自然并可再生的速生林，不会对资源造成掠夺性开发。Lyocell 纤维采用NMMO溶剂法生产，这是一种不经在化学反应的新工艺，NMMO溶剂可被回收精制而重复使用，整个生产系统形成闭环回收再循环系统，没有废物排放，对环境无污染，因此其生产过程是清洁的。
　　由于Lyocell 良好的性能，其产品能满足人们回归自然、崇尚自然的需求和对天然纤维素纤维的偏爱，所以该纤维一面世，即在全球范围内受到普遍欢迎。目前英国、美国、奥地利、德国都已实现工业化生产，据专家预测，到2050年总产值将达到1600-2000万吨。
　　我国东华大学自1994年起开始对Lyocell 纤维进行研究，现已搞成了一套100吨/年Lyocell 纤维的国产设备生产线。四川大学对NMMO的合成及NMMO的回收进行了十余年的系统研究，目前NMMO已建成50吨/年的小规模生产装置。
　　⑵ 聚乳酸（PLA）纤维
　　聚乳酸（PLA）纤维是采用可再生的玉米、小麦等淀粉原料，经发酵转化成乳酸，再经聚合、熔融纺丝而制成的。PLA纤维在土壤或水中，会在微生物的作用下分解成CO2 和水，随后在阳光的光合作用下，又会成为淀粉的起始原料。由于这是个循环过程，很多专家把PLA纤维称为"21世纪的环境循环材料"。
　　PLA纤维具有与涤纶相似的性能和真丝般的光泽，其回潮和芯吸性都优于涤纶，因此其织物的舒适性很好；它虽然不是阻燃的，但确具有低可燃性和低发烟量；它的弹性恢复和卷曲保持性很好，因此其织物具有很好的保形性和抗折绉性，并且手感和悬垂性很好；它的染色性能很好，可在常压下用分散染料沸染，并且具有良好的抗褪色和抗紫外线。
　　PLA纤维可制成长丝、短纤、复丝和非织造布等多种产品。由于它的良好的性能，被广泛用于医疗卫生（医用缝线、外科手术植入材料、创面敷料、尿布、卫生巾等），服装（内衣、运动衣），家具装饰布，人造草坪，地质工用纺织品等。据预测，今后它的用途将更为广泛。
　　PLA是在1932年由杜邦公司发明的，近年来西方工业发达国家的PLA纤维的发展非常迅速，到2001年PLA的产品将达到12.5万吨/年。我国的南开大学、华南理工大学、浙江省医学科学院、青岛大学都已对PLA进行了研究，但目前还没有工业化生产。
　　⑶甲壳素纤维
　　甲壳素纤维是将虾、蟹、昆虫等甲壳动物的甲壳粉碎干燥后，经化学和生物处理后可得到一种壳聚糖，将其溶于适当的溶剂中，采用湿法纺丝工艺制成的。这种纤维呈现碱性并具有高度的化学活性，耐热耐碱耐腐蚀，但可生物降解，且它与人体有极好的生物相容性，可被生物体内的溶解酶分解而被吸收，还具有消炎、止血、镇痛、抑菌，促进伤口愈合等作用,所以用甲壳素纤维制成的纺织品可以防治皮肤病，并能抗菌、防臭、吸汗保湿，穿着也很舒适，用其制成的医用敷料可止血，促进肉芽新生，具有镇痛、止血和治愈效果,另外还可用它制做人造皮肤。

2．聚酯纤维新品种
　　聚酯纤维是化纤中最重要的纤维之一，具有很多优良的性能，但普通聚酯纤维也存在一些缺点，为此人们针对聚酯纤维的缺点，通过分子结构改性，合成新的聚酯纤维。
　　⑴ ECDP纤维
普通涤纶纤维织物需要高温高压染色，这不仅生产效率低，而且生产成本较高。针对聚酯纤维这一缺点，人们在常规涤纶二元单体的基础上增加少量3、5-间苯二甲酸二甲酯磺酸钠（SIPM）作为第三单体，再增加少量一定分子量的聚乙二醇作为第四单体，通过缩聚方式聚合，并经熔融纺丝所制得的涤纶新品种，就是ECDP纤维。
　　ECDP纤维可用阳离子染料在常压沸染条件下染色，染色不仅方便，而且上染率高，色谱广，色彩鲜艳。ECDP纤维与普通涤纶相比，手感更为柔软，纤维力学性能更趋向于中强中伸型或低强高伸型，服用性能更为优良；但其最大的缺点是耐热性较差，反复熨烫后强力损失较明显。目前ECDP纤维已广泛用于与棉混纺或纯纺的服装和装饰织物中。
　　⑵ PEN纤维
　　PEN纤维是聚酯家族的又一个新成员，其发展正在国外悄然兴起。由于其强度、摸量、耐热性和耐水解等基本性能优于聚酯，因此被称为聚酯产业的"希望之星"。
　　PEN纤维是萘二甲酸二甲酸二甲酯（NDC）与乙二醇通过缩聚，再经熔融纺丝而制成的。其突出的强度和刚性、以及热稳定性、尺寸稳定性、抗紫外线性、耐化学药品性、耐水解等优良的性能，使其能够用于轮胎帘子线、高温场合的地毯、高温气体过滤器、丝网印刷和电气绝缘材料等。
　　⑶ PTT纤维
　　PTT纤维是以1、3-丙二醇作为第二单体，经聚合、熔融纺丝而制成的新一代聚酯纤维。PTT纤维兼具聚酰胺和聚酯的优点，即有聚酯的耐化学性又有聚酰胺纤维的良好回弹性，不但有很好抗污性，还有良好的易染性、耐磨性。被专家们预测为21世纪最主要的新纤维品种之一。
　　PTT纤维是服装和家用装饰领域非常理想的纤维材料，由于其良好的回弹性，可以取代氨纶用于弹性织物，而且使用起来更方便，性能更好，用这种纤维制成的装饰布或地毯等具有永久的抗污能力，还有优良的手感与膨松性。
　　目前PTT的聚合物工业化迅速发展。美国、欧洲、日本、韩国、中国台湾等都已开始工业化生产PTT纤维，预计2010年PTT纤维的总需求量将达110万吨。我国PTT开发目前几乎还是一片空白，大连理工大学、中国纺织大学、中石化集团等正在进行研究，且已列为我国纺织近期殛待研发的重点项目。

　　3．高性能纤维
　　随着科学技术的发展，纤维材料的应用范围早已打破了服装和装饰领域，高性能纤维不仅用于航天、航空及军事等尖端领域，而且已扩展到了体育、卫生、汽车工业、建筑业、农业、海洋开发、能源、环境保护等各个行业。由高性能纤维作为强化材料组成的尖端复合材料在21世纪将更加深入地进入更加广阔的领域，促进技术经济更快地发展。
　　高性能纤维主要包括：碳纤维、芳纶、高强聚乙烯纤维、PBO纤维、聚酰亚胺纤维等。
　　⑴ 碳纤维
　　碳纤维从其生产原料来分类，可分为粘胶基碳纤维、聚丙烯睛（PAN）基础纤维和沥青基碳纤维。
　　碳纤维品种规格可分为通用型GP和高性能型HP。高性能又分为高强型HT、高模型HM、超高强型UHT、超高模型UTM、超高强高模型UMS。
　　碳纤维在物理性能上具有强度大，模量高的特点；有由于碳纤维完全是由碳元素组成的，因此它不燃烧，化学性能稳定，不受酸、盐等溶媒侵蚀；碳纤维的线膨胀系数小，在高温下机械性能变化小；碳纤维有良好的导电性，可反射电磁波，电磁波密封性能好，X射线通过性能良好。
　　由于碳纤维具有这些优良的性能，使它应用范围极为广阔。用碳纤维制成的复合材料，可用于航天、航空、汽车业等，这种复合材料强度高，耐冲击，重量轻，可以大副减少航天器、飞机、汽车等的运行能源消耗，从而降低运行成本；另外在风力发动机的机翼、海洋油田支架平台、升降架及管结构、石油开采器材软质螺旋管、剑杆织机的剑杆、剑头、钓鱼杆、高尔夫球棒、网球拍框、滑雪板、赛车车架、赛艇，在建筑业替代钢筋等方面，碳纤维都有广泛的应用。
　　⑵ 芳纶
　　芳纶主要有间位芳纶和对位芳纶（聚对苯二甲酰对苯二胺），其中对位芳纶在性能上更优越一些，因此应用更广些。对位芳纶代表品种是Kevlar和Technora。
　　芳纶除了在物理性能上具有高强高模的特点外，还具有耐高温、耐冲击、低比重、加工性能好等优点，芳纶以其耐冲击力的优点与拉伸强度高的碳纤维组合成为高性能的尖端复合材料，用于航天、航空业，由于其耐冲击力的性能，使芳纶大量用于防弹背心、防弹头盔等防护用品；另外它还广泛用于制做绳索、网、帘子线、输送带等工业用品。
　　⑶ 高强聚乙烯纤维
　　高强聚乙烯纤维是以二、三百万超高分子量的聚乙烯溶液凝胶状纺丝而得的纤维。高强聚乙烯纤维的比重是所有高性能纤维中最小的，因此它具有最高的比强度；另外它的比模量和耐冲击性能比芳纶还要好；同时它还具有耐低温、耐疲劳、耐磨，抗紫外线及电绝缘等优良的性能。这些优良的性能使它与碳纤维、芳纶并列为当今世界的三大高性能纤维。
　　高强聚乙烯纤维广泛用于国防军需、航空、航天、安全防护、海洋工程、体育器材、电力通讯、医用材料等领域，如作为复合材料的增强纤维，用于防弹衣、防弹头盔；或与芳纶并用制做高强、耐磨、耐疲劳的绳索、钓鱼线、鱼网、防护网等；由于高强聚乙烯重量轻、耐疲劳，它还大量用于各种震动板；另外在雷达架复合材料，土工建筑中也用它作补强材料。
　　⑷ 聚苯并双恶唑（PBO）纤维
　　PBO纤维是由4、6-二氨基苯酚盐酸盐与对苯二甲酸以多磷酸为溶剂进行缩聚而制得的。PBO纤维在性能上具有四个特点，即高强、高模量、耐热性、阻燃性。其强力、量模为Kevlar 纤维的2倍，并兼具有间位芳纶的耐热阻燃的性能。PBO纤维的限氧指数为68，在有机纤维中阻燃性最高。PBO纤维柔软性良好，织成的织物柔软性近似于涤纶纤维织物，对于纺织编织加工极为有利。PBO纤维的耐药品性，耐切割性较好，作为保护材料有良好的效果。PBO的缺点是耐光性差，受紫外线照射影响纤维的强度，因此使用时应避光。
　　PBO纤维的用途可分两类，即耐热性的应用和力学特性增强材料的应用。耐热材料应用中最适宜用作制铝工业和玻璃工业制造过程出料时的缓冲垫料；还可用于消防服、炉前工作服、焊接工作服等耐热工作服；高温过滤用耐热过滤材料。而力学特性增强材料的应用范围很广，可用于轮胎、运输带、胶管等橡胶制品的补强材料，混凝土的补强材料，防切伤的保护服、安全手套、安全栏、赛车服、飞行员服等各种运动服和活动性运动装备，用PBO纤维制作的复合材料可用于导弹、航天器、飞机、赛艇、震动板等。
　　⑸聚酰亚胺纤维
　　聚酰亚胺纤维是由均苯四酸二酐和芳香族二胺聚合得到聚酰胺酸预聚体，再通过溶液纺丝而制得的纤维。聚酰亚胺纤维具有良好的机械力学性能，强度高；它的耐高辐射性极强，用高能的γ射线照射8000次后，纤维强度和电性能基本不变；另外它的耐热性极强，不仅耐高温，而且耐低温；该纤维的电绝缘性极为优秀；聚酰亚胺无毒，具有阻燃性。
　　聚酰亚胺纤维织物可用于宇航、核动力站、可燃气体过滤器、强热源辐射热的绝热屏地毯、高温防火保护服、赛车防燃服、装甲部队的防护服和飞行服等。聚酰亚胺纤维复合材料可广泛地用于高科技行业，如航空电缆、高温绝缘电器、航空火箭发动机喷管，原子能设施中的结构材料，航空发动机的结构材料等。
　　高性能纤维普遍存在价格高的缺点，影响在民用上的应用，相信随着高性能纤维技术的发展，其价格会逐渐降低，使其应用前景更为广泛。

4．高功能纤维
　　随着社会和科学技术的发展，人们的物质生活水平越来越高，人们开始追求舒适、美好的生活空间，对于服装材料除了要求接近自然，赋予真丝柔软感和纤细感、光泽优雅以外，还要求具有特殊的功能，如吸湿透湿、抗静电、防微波、防紫外、抗菌防臭、阻燃、保健医疗等功能。高功能纤维就是为满足这一需求而发展起来的新一代化学纤维。
　　高功能纤维按其功能属性可分为四类：
　　① 物理性功能：如导电性、抗静电性、高绝缘性、电磁屏蔽性、
耐高温性、绝热性、防火阻燃性、耐光耐候性、防紫外性等。
　　②化学性功能：如光降解性，消臭功能等。
　　③物质分离性功能：如中空分离性、反渗透性、微孔分离性、离
子交换性、高吸水性等。
　　④生物适应性功能：如抗菌性、芳香性、生体适应性、人工透析性、生物吸收性、生物相容性等。
　　高功能纤维一般都是应用高分子化合物改性、特殊异形截面化、超细纤维化、混纤化、表面处理等纤维制造高技术制得的。高功能纤维品种繁多，在这只能作一简要介绍。
　　⑴ 超细纤维
　　超细纤维起初是为仿制皮革制品、真丝而研究开发仿制的细纤度纤维，纤度在1.11-2.22 dtex左右,随着纺丝成型技术的提高，可纺制出更细的纤维（0.111-0.222dtex）。日本如今采用高新技术，已能纺制成0.001dtex的超微细纤维。
　　纤维越细就越柔软，用超细纤维可以制做用于高档时装、运动服、休闲服的仿真丝织物、仿麂皮；由超细纤维织制的高密织物，由于外层表面形成超细凹凸的结构，能使水滴象在荷叶上来回滚动一样而达到拒水功能，但同时还具有透气透湿功能。
　　⑵ 抗静电纤维和导电纤维
　　针对化纤织物易起静电问题，人们研制出抗静电纤维和导电纤维。抗静电纤维主要是采用抗静电剂与成纤的高聚物共混、复合纺丝的方法制得的。其抗静电效果显著、耐久，具有实用性。但一般抗静电剂都是亲水性聚合物，对湿度依赖性很大，在相对湿度较低的环境下，抗静电性能就急剧下降。抗静电纤维主要用于解决一般服装的静电问题。
　　导电纤维根据导电成分不同，可分为四大类：
　　①金属导电纤维：主要导电成分有银、铜、镍、铝、不锈钢等，其制造方法或是采用直接喷镀法或化学镀法，将金属镀在纤维表面而制成导电纤维；或是将金属拉成金属纤维，如不锈钢纤维。
　　②炭黑导电纤维：可以将炭黑与高聚物混合后纺丝；或在纤维表面涂上炭黑；或与高聚物制成皮芯结构；或由丙烯腈纤维、沥青系纤维炭化处理制得。
　　③导电高分子型纤维：将导电高分子材料（如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等）直接纺丝或通过化学反应使导电高分子吸附沉积于高聚物表面。
　　④金属化合物型导电纤维：将是有良好导电性的金属化合物（如硫化铜、硫化亚铜、碘化亚铜等）与成纤的高聚物混合纺丝或通过吸附法及浸渍化学反应使金属化合物覆盖于纤维表面。
　　这些导电纤维可以通过与普通纤维混纺而织制成抗静电织物或导电织物，也可与普通纱交织制成抗静电织物或导电织物。这种织物广泛用于无尘、抗静电、防爆工作服及工业用材料；在半导体、精密仪器、生物医学领域有着广泛的市场。这里有些导电纤维除具有抗静电导电功能外，还同时具有防微波或抗菌防臭功能。
　　⑶ 抗菌防臭纤维
　　随着人们物质文化生活水平的提高，人类期盼健康、追求舒适的愿望日益增长，发展具有卫生保健功能的抗菌、防臭纤维已成为世界性的发展趋势。
　　抗菌防臭纤维一般可通过把抗菌剂与成纤聚合物共混纺丝，或将抗菌剂接枝到纤维上，或采用皮芯结构将抗菌剂掺到芯层，或在并列型复合结构中把抗菌剂掺到其中一个并列组分内等方法制成。常用的抗菌剂有无机类、季胺盐类、胍类、酚类、有机金属化合物类，脂肪酸系列及天然系列。其中甲壳胺是一种天然抗菌剂，对人体无害且能在自然界循环再生，备受瞩目。近年在无机类中，纳米材料的应用又异军突起，这方面的情况在纳米材料中再作介绍。
　　⑷ 阻燃纤维
　　因化纤维制品燃烧引起火灾已成为现代社会中重大灾害之一，严重威胁着人类生命财产的安全。世界各国均已制定了法规，规定公共场所用纤维用品，老人、儿童、残疾人的服装等都要达到一定的阻燃标准。这进一步促进了阻燃纤维的研究开发。
　　阻燃纤维可以通过将阻燃剂与成纤维高聚物的单体共聚纺丝制成；或通过成纤高聚物单体接枝共聚阻燃单体，纺丝制成；或者将阻燃剂与成纤高聚物共混纺丝制成。阻燃剂中有效元素有：磷、氮、锑、溴、氯、硫等。不同阻燃剂的阻燃机理一般是不同的。
　　⑸ 抗紫外线纤维
　　近年在气象预报中增加了防紫外线指数，人们对紫外线辐射的关心急剧高涨。紫外线（UV）可导致皮肤老化变黑生斑，甚至诱发皮肤癌变，抗紫外纤维便应运而生。
　　抗紫外线纤维主要是将TiO2微粒（一般粒子大小在0.2-0.7μm 左右）与成纤聚合物共混纺丝制成的。使用TiO2微粒不仅能阻挡紫外线，还使光透过率大大降低，使织物感到凉爽。
　　⑹ 吸湿透湿纤维
　　一般化纤是疏水性的，穿着不舒适。采用物理或化学的方法可以开发众多具有吸湿透湿的纤维。如中空多微孔纤维，除了中空部分的毛细孔作用可吸水透湿外，纤维表面还有许多微孔，增加吸水排汗的速度。用这种纤维做的面料，质量轻、干爽保暖,是一种相当流行的面料。又如将特殊的高吸湿聚合物与尼龙6混合共纺制得的纤维，吸湿和放湿特性大大提高，水分和汗汽在纤维中扩散速度很高，用这种纤维做衣服，透气比普通尼龙纤维的衣服提高2倍，闷热感下降，人体舒适性提高了。
　　随着科学技术的发展，功能性纤维越来越丰富，人们的要求也越来越高，人们不仅要求单项功能的纤维，更要求同时具有多项功能的纤维，这也是功能性纤维的一个发展方向。