[科普中國]-超細纖維

國際上沒有統(tǒng)一的說法，美國PET居委會將單絲細度為0.3～1.0 dtex的纖維定義成超細纖維，日本將單絲細度在0.55 dtex以下的纖維定義為超細纖維，意大利將單絲細度在0.5 dtex以下的纖維定義為超細纖維，但是大多數(shù)人認為單絲細度小于1 dtex的為超細纖維，而小于0.1 dtex的認為是極細纖維。我國的紡織行業(yè)認為單絲細度小于0. 44 dtex的纖維定義為超細纖維。大部分合成纖維均可制備超細纖維，如聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚丙烯腈等纖維。1

分類超細纖維主要分為超細天然纖維和超細合成纖維。超細天然纖維主要有動物纖維（蜘蛛絲、蠶絲、皮革、動物絨毛等）、植物纖維等；超細合成纖維主要有聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯、聚四氟乙烯以及玻璃纖維等纖維品種，行業(yè)內(nèi)產(chǎn)量較大的是聚酯和聚酰胺兩種超細纖維。2

超細天然纖維1．動物纖維 自然界的生物體為了生存和發(fā)展，在外部環(huán)境的推動下，創(chuàng)造了一系列最優(yōu)的組成和結(jié)構(gòu)，使生物體具有特殊的結(jié)構(gòu)與功能以適應(yīng)大自然的環(huán)境變化。例如，蜘蛛在通常環(huán)境下吐出的絲直徑為0.5-1.0μm，韌性好（斷裂伸長率達到14%），承受重物或者強外力沖擊的能力較強，可用于制備戰(zhàn)士穿著的防彈衣和軍事機械的防護罩，也可用于航空航天、建筑、醫(yī)學(xué)和保健等領(lǐng)域，具有巨大的潛在應(yīng)用價值。蠶絲是另一類重要的天然蛋白質(zhì)類纖維，由絲素和包覆在絲素外圍的絲膠組成，每根蠶絲由兩根單纖維并列而成，脫膠后纖維線密度為1.1~1.3 dtex，蠶絲的強度高，斷裂伸長率可達15%~25%，且耐磨性也優(yōu)于其他天然纖維，在醫(yī)學(xué)、紡織以及軍事領(lǐng)域中同樣有著重要的應(yīng)用。另外，動物皮毛（羊毛纖維的微原纖直徑為10~15nm）以及皮質(zhì)中的原纖維線密度均不足1.1dtex，是天然皮性能優(yōu)異的主要原因，成為仿生研究以及人造皮質(zhì)制造的首選對象。2

2．植物纖維除了動物纖維外，植物纖維是另外一種性能優(yōu)異的天然纖維，主要分布在種子植物的厚壁組織，基礎(chǔ)組成成分是纖維素，由7000~10000個葡萄糖分子經(jīng)糖苷鏈連接起來的聚合物。作為超細天然植物纖維的杰出代表，棉纖維的直徑為10-17μm，構(gòu)成棉纖維的最小單元--微原纖的直徑約為6nm，廣泛分布于植物種子表面，為紡織工業(yè)理論研究與工業(yè)化應(yīng)用的重要原料。另外，在植物莖稈中，一些麻類草本莖。比如苧麻、黃麻、亞麻等，具有較發(fā)達的纖維束，纖維直徑在10~ 40μm之間，為工業(yè)紡織品原料的重要來源。2

超細合成纖維人類從大自然生物體的發(fā)展進化中找到了許多靈感，開發(fā)出眾多超細合成纖維，它們手感柔軟，懸垂性優(yōu)異，且穿著舒適，是目前世界各國超細纖維研發(fā)的重點。行業(yè)內(nèi)各大品種的合成纖維，如聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯等，都可通過一定的技術(shù)手段得到超細纖維品種。目前，超細滌綸的工業(yè)化推廣較其他纖維成熟，在紡織用纖維中占有主導(dǎo)地位。2

特點超細纖維最為顯著的特點是其單絲線密度大大低于常規(guī)普通纖維，其中最細的能達到0.0001 dtex。由于超細纖維的這一顯著特點，使其具有許多不同于普通纖維的性能，主要表以下幾個方面：1

（一）手感柔軟而細膩且柔韌性好1

超細纖維的單絲截面直徑與單絲的細度均比天然纖維小，因而其卷曲模量較低，故織物手感柔軟性能較好；其單絲的抗彎硬挺度低，因而其織物具有良好的懸垂性能；相對于普通纖維而言，超細纖維的結(jié)晶度與取向度較高，提高了纖維的相對強力，因此纖維的彎曲強度與重復(fù)彎曲強度提高，使其柔韌性大，平滑，且手感柔軟。然而，這些性能也與其織物組織結(jié)構(gòu)與混纖組分、混纖比等有關(guān)，同時，對于變形紗來說，單絲細度下降會導(dǎo)致其蓬松性變差。1

（二）抗皺性與耐磨性較好1

超細纖維細度的下降使其絕對強力降低，但是，對于相同紗號而言，其紗截面的纖維根數(shù)比常規(guī)紗多，因而紗的強度仍然比較高；同時，有利于對織物進行砂洗或起絨處理，從而制備仿天鵝絨、仿麂皮及桃皮絨等檔次較高的織物，而且具有較好的抗皺性和耐磨性。1

（三）蓬松性好且光澤柔和1

超細纖維細度小，纖維的密度高，增加了纖維的比表面積與毛細效用，在提高織物的覆蓋性與蓬松性的同時，對光線的反射也比較分散，從而使纖維內(nèi)部反射光分布更為細膩，因而光澤柔和，使其具有真絲般的光澤。1

（四）織物高密度的結(jié)構(gòu)與高清潔能力1

超細纖維的纖維細，在織造中經(jīng)緯絲很容易相互粘緊與擠壓變形，從而很容易形成高密織物，其經(jīng)緯密度是普通織物的數(shù)倍，經(jīng)過后整理后，即使不作任何涂層等處理也可制備防水織物，該織物可應(yīng)用于雨衣、風(fēng)衣、休閑服、運動服、無塵衣料、時裝和鞋靴面料等。同樣，由于其較小的單絲密度，用其織造的織物擦拭物體時，纖細的纖維好像鋒利的刮刀，從而很容易刮去污物，同時，超細纖維與污物的接觸面較大，因而更加容易貼緊，并且具有很強的毛細芯吸效用，從而容易將附著的污物吸入織物中，避免由于污物散失對物體的再次污染，故其具有高清潔能力，是理想的擦拭布與潔凈布的首選。1

（五）保暖性好1

超細纖維細度小，在纖維集合體內(nèi)存在的靜止空氣較多，因此超細纖維是一種較好的保暖材料。若將一些較粗的纖維混入纖維集合體內(nèi)作為支架，便可使其壓縮彈性和蓬松性大大增加。1

（六）較高的吸水性與吸油性1

超細纖維其細度變細，比表面積變大，從而形成了尺度更小、數(shù)量更多的毛細孔洞，不僅大大提高了織物的吸濕性，而且也大大提高了其毛細芯吸能力，使其可以更多地吸收和儲存液體（油污或水）。因此，超細纖維可以應(yīng)用于高吸水產(chǎn)品的開發(fā)，如高吸水筆芯、高吸水毛巾等產(chǎn)品。這些空隙可以大量吸收水分，因此超細纖維具有很強的吸水性，而且所吸附的大部分水分保存在空隙中，能夠較快地被干燥，從而有效地防止了細菌的滋生。1

（七）生物酶和離子交換利的良好載體1

由于超細纖維的比表面積大．因而是生物酶和離子交換劑等活性劑的良好載體，能夠提高其活性效率，而且還可應(yīng)用于滲透膜、生物醫(yī)學(xué)（如人造皮膚、人造血管）等領(lǐng)域。1

此外，超細纖維還具有抗微生物附著和抗貝類、海藻腐蝕等性能特點。然而，超細纖維在加工和使用中也存在一定的問題。如：摩擦系數(shù)大、單絲強力低、抗彎剛度下降，從而使所制備織物硬挺性降低、蓬松性下降；比表面積大，使其加工時存在退漿難、吸漿多、染料用量大、染色易不均勻等問題，因此，在加工制備過程中需要適當?shù)卣{(diào)整染整設(shè)備和相關(guān)的工藝條件。1

制備方法常規(guī)超細纖維制備常規(guī)超細纖維主要分長絲與短絲兩種類型，纖維類型不同，紡絲形式也有所區(qū)別。常規(guī)超細纖維長絲的紡絲形式主要有直接紡絲法與復(fù)合紡絲法，常規(guī)超細纖維短絲的紡絲形式主要有常規(guī)纖維堿減量法、噴射紡絲法、共混紡絲法等。2

1、直接紡絲法該法是利用傳統(tǒng)的熔融紡絲工藝，使用單一原料（滌綸、錦綸、聚丙烯等）制備超細纖維的紡絲技術(shù)，工藝簡單，操作方便，但是制備纖維過程中容易產(chǎn)生斷頭，噴絲孔易堵塞。2

2、復(fù)合紡絲法該法是利用復(fù)合紡絲技術(shù)來制得復(fù)合纖維，然后利用物理或者化學(xué)處理的方法使得復(fù)合纖維多相分離，進而得到超細纖維，復(fù)合紡絲技術(shù)的成功標志著超細纖維發(fā)展的真正開始。2

3、常規(guī)堿減量法 該法主要針對聚酯纖維，利用稀堿液處理聚酯纖維以達到細化纖維的目的。2

4、噴射紡絲法該法主要以聚丙烯為紡絲對象，通過噴射氣流將低黏度的聚合物熔體噴灑成短纖維。2

5、共混紡絲法該法是將兩種或兩種以上的聚合物材料熔融共混以進行紡絲，由于不同組分含量以及黏度等物理特征之間存在差異，利用溶劑可實現(xiàn)組分間的分離，得到不連續(xù)的超細短纖維。2

納米纖維的制備隨著研究的不斷深入和檢測表征手段的不斷提高，纖維直徑得以進一步細化（