第三节　化学纤维

一、再生纤维

（一）黏胶纤维

黏胶纤维是再生纤维的一个主要品种，于1891年在英国研制成功，1905年投入工业化生产。黏胶纤维的原料来源广泛，成本低廉，在纺织纤维中占有相当重要的地位。

1.黏胶纤维的结构特征　黏胶纤维的主要组成物质是纤维素（C6H10O5）n，其分子结构式与棉纤维的相同，聚合度低于棉，一般为250～550。黏胶纤维由湿法纺丝制成，其横截面边缘为不规则的锯齿形，有皮芯结构，纵向平直、有不连续的条纹。

2.黏胶纤维的主要性能

（1）吸湿性和染色性。黏胶纤维的吸湿性是化学纤维中最好的，标准大气条件下（温度20℃，相对湿度65%），回潮率约为13%，相对湿度95%时的回潮率约为30%。纤维吸湿后，显著膨胀，截面积可增加50%以上，最高可达到140%，所以，一般的黏胶纤维织物下水后会手感发硬、收缩率大。黏胶纤维的染色性能良好，染色色谱全，色泽鲜艳，染色牢度也较好。

（2）机械性质。黏胶纤维的强度较低，一般在1.6～2.7cN/dtex，断裂伸长率为16%～22%。湿强下降多，为干强的40%～50%。所以，在剧烈的洗涤条件下，黏胶纤维织物易受损伤。黏胶纤维在小负荷下容易变形，且变形后不易恢复，弹性差，织物容易起皱，耐磨性差。

（3）其他性能。黏胶纤维耐碱不耐酸。耐热性较好，在180～200℃时产生热分解。

3.黏胶纤维的种类和用途

（1）普通黏胶纤维。普通黏胶纤维有长丝（人造丝）和短纤维（人造棉）之分，粘胶短纤维有棉型、毛型和中长型，可与棉、毛等天然纤维混纺，也可与涤纶、腈纶等合成纤维混纺，还可纯纺，用于织制各种服装面料和家庭装饰织物及产业用纺织品。其特点是成本低，吸湿性好，抗静电性能优良。长丝可以纯织，也可与蚕丝、棉纱、合成纤维长丝等交织，用于制作服装面料、床上用品及装饰品等。

（2）富强纤维。富强纤维（高湿模量黏胶纤维）是通过改变普通黏胶纤维的纺丝工艺条件而开发的，其横截面近似圆形，结构近乎全芯层，强度高于普通黏胶纤维，湿态强度明显提高。

（3）强力粘胶丝。强力粘胶丝结构为全皮层，是一种高强度、耐疲劳性能良好的黏胶纤维，强度可达棉的两倍以上，广泛用于工业生产，可制作汽车轮胎帘子布，也可以制作运输带、胶管、帆布等。

（二）醋酯纤维

醋酯纤维俗称醋酸纤维，它是以纤维素与醋酯酐等为原料，经干法或湿法纺丝制成，是一种半合成纤维。

醋酯纤维有二醋酯纤维和三醋酯纤维。醋酯纤维无皮芯结构，横截面形状为多瓣形叶或耳状。醋酯纤维由于纤维素分子上的羟基被乙酰基所取代，因而吸湿性比黏胶纤维低得多，在标准大气条件下，二醋酯纤维的回潮率为6.5%。三醋酯纤维更低，回潮率为4.5%。染色性能较差，因此，必须用分散染料染色，才能获得良好的染色效果。醋酯纤维强度较低，二醋酯纤维的干强度仅为1.1～1.2cN/dtex，三醋酯纤维的为1.0～1.lcN/dtex，湿强为干强的67%～77%。醋酯纤维容易变形，也容易恢复，不易起皱，柔软，具有蚕丝的风格。产生1.5%的伸长变形时，恢复率为100%。醋酯纤维表面平滑，手感柔软滑爽，有弹性，有丝一般的光泽，适合于制作衬衣、领带、睡衣、高级女士服装、裙子。

（三）铜氨纤维

铜氨纤维是一种再生纤维素纤维，它是将棉短绒等天然纤维素原料溶解在氢氧化铜或碱性铜盐的浓氨溶液内，配成纺丝液，在凝固浴（湿法）中，铜氨纤维素分子化学物分解再生出纤维素，生成的水合纤维素经后加工即得到铜氨纤维。铜氨纤维的截面呈圆形，无皮芯结构。纤维可承受高度拉伸，制得的单丝较细，一般在1.33dtex以下，可达0.44dtex，制成的面料手感柔软，光泽柔和，有真丝感。铜氨纤维的吸湿性与黏胶纤维接近，其公定回潮率为11%，在一般大气条件下回潮率可达到12%～13%。在相同的染色条件下，铜氨纤维的染色亲和力较黏胶纤维大，上色较深。铜氨纤维的干强与黏胶纤维接近，但湿强高于黏胶纤维，耐磨性也优于黏胶纤维。由于纤维细软，光泽适宜，常用作高档丝织或针织物。铜氨纤维服用性能较优良，吸湿性好，极具悬垂感，近似于丝绸，符合环保服饰潮流。

（四）Lyocell纤维

虽然黏胶纤维具有独特的光泽、吸湿透气和抗静电性能，但它也有致命的弱点：湿强极低、易皱、缩水率高，且生产流程长，环境污染严重。Lyocell纤维是一种新型人造纤维素纤维，它来自树木内的纤维素，通过采用有机溶剂NMMO（N-甲基吗琳-N-氧化物）的纺丝工艺，在物理作用下完成，工艺及设备简单，生产周期短，消耗原材料少，整个制造过程无毒、无污染，以保护自然环境为本。它在泥土中能完全分解，对环境不会构成损害。它所用的树木主要在一些不能种植农作物及放牧的土地上种植，砍伐树木之后，会再种植同等数量的树木以保护自然生态。故其被誉为“21世纪的绿色纤维”。Lyocell纤维自1993年起由英国考陶尔兹（Courtaldo）公司在美国生产，其商标为Tencel®（译名天丝），除了具有黏胶纤维的优点外，还具有合成纤维的强伸性，是目前世界上少数集合成纤维和天然纤维优点于一体的新纤维。Tencel®纤维吸湿性强，标准状态下回潮率达11%，略低于黏胶纤维，染色性能好而持久。Tencel®的强力与合成纤维相近，干强为4.2cN/dtex，接近涤纶纤维，湿强仅下降15%。尺寸稳定性好，织物缩水率低。Tencel®纤维具有棉的吸湿性能，丝的手感和光泽、化纤的强力、毛的挺爽等优良性能，可用来开发高附加值的机织和针织产品，可生产牛仔布、套装、休闲服、色织布、衬衫、内衣等。

二、合成纤维

（一）涤纶

涤纶（PET）是聚对苯二甲酸乙二酯纤维在我国的商品名称。它是聚酯纤维最常用的一种，由熔体纺丝法制得。涤纶的品种很多，有长丝和短纤；长丝又有普通长丝（包括帘子线）和变形丝；短纤又可分为棉型、毛型和中长型等。涤纶是合成纤维的一大类属和主要品种，其产量居所有化学纤维之首。普通涤纶的截面为圆形，纵向光滑平直。

涤纶吸湿性差，在一般大气条件下，回潮率只有0.4%，因而，纯涤纶织物穿着有闷热感，但其织品易洗快干，具有“洗可穿”的美称，而且吸湿性差，对工业用纤维却是一个有利的特性。一般染料难以染色，现多采用分散性染料高温、高压染色。涤纶的断裂强度和断裂伸长率均大于棉纤维，但因品种和牵伸倍数而异。一般长丝较短纤强度高，牵伸倍数高的强度高、伸长小。涤纶的模量较高，仅次于麻纤维，弹性优良，所以织物挺括抗皱，尺寸稳定，保形性好。涤纶的耐磨性优良，仅次于锦纶，但易起毛起球，且毛球不易脱落。涤纶对酸较稳定，尤其是有机酸，但涤纶只能耐弱碱，常温下与浓碱，高温下与稀碱作用都会使纤维受到破坏。利用这一点，可以对涤纶进行碱减量处理，使涤纶产生“碱剥皮”的效果，改变涤纶的光洁度，使其表面微孔增多。涤纶对一般有机溶剂、氧化剂、微生物的抵抗能力较强。涤纶的耐热性优良，热稳定性较好。涤纶织物遇火种易熔成小孔，重则灼伤人体。涤纶因吸湿性差，比电阻高，是优良的绝缘材料。但易积聚电荷产生静电，吸附灰尘。涤纶的耐光性仅次于腈纶，经1000h暴晒，其强力仍能保持60%～70%。尽管涤纶投入工业化生产较迟，但由于其具有许多优良性能，在服装、装饰和工业中应用相当广泛。

（二）腈纶

腈纶（PAN）主要由聚丙烯腈组成，它是用85%以上的丙烯腈和不超过15%的第二、第三单体共聚而成，经湿法或干法纺丝制成短纤或长丝。腈纶的截面一般为圆形或哑铃形，纵向平滑或有1～2根沟槽，其内部存在空穴结构。腈纶的吸湿性优于涤纶，但比锦纶差，在一般大气条件下，回潮率为2.0%，由于空穴结构的存在和第二、第三单体的引入，染色性较好。腈纶的强度比涤纶、锦纶低，断裂伸长率与涤纶、锦纶相似。多次拉伸后，剩余伸长率较大，弹性低于涤纶、锦纶和羊毛，因此，尺寸稳定性较差。在合成纤维中，耐磨性属较差的。由于腈纶中含有氰基，使得腈纶的耐光性是常见纤维中最好的，腈纶经日晒1000h，强度损失不超过20%，所以适合作帐篷、炮衣、窗帘等户外用织物。腈纶具有热弹性，将普通腈纶拉伸后聚冷得到的纤维，如果在松弛状态下受到高温处理，会发生大幅度的回缩，将这种高伸腈纶与普通腈纶混纺成纱，经高温处理后成蓬松性好、毛型感强的膨体纱。腈纶不熔融，在温度为200℃内不发生热分解和色变，但纤维开始软化，在温度300℃时已接近分解点，颜色变黑且开始碳化。腈纶的化学稳定性较好，但在浓硫酸、浓硝酸、浓磷酸中会溶解，在冷浓碱、热稀碱中会变黄，热浓碱能立即导致其破坏。腈纶的密度较小，为1.14～1.17g/cm3。腈纶的许多性能如蓬松、柔软与羊毛相似，故常制成短纤维与羊毛、棉或其他化纤混纺，织制毛型织物或纺成绒线，还可以制成毛毯、人造毛皮、絮制品等。腈纶具有许多优良性能，如手感柔软、弹性好，有“合成羊毛”之称。耐日光和耐气候性特别好，染色性较好，故较多地用于制作针织面料和毛衫。

（三）锦纶

锦纶（PA）是聚酰胺纤维的商品名（又称尼龙）。它是世界上最早的合成纤维品种，由于性能优良，原料资源丰富，一直被广泛使用。锦纶品种很多，目前主要有锦纶6和锦纶66。锦纶以长丝为主，少量短纤维主要用于与棉、毛或其他化纤混纺。锦纶长丝大量用于变形加工制造弹力丝，作为机织或针织原料。锦纶为熔体纺丝法制得，其截面近似圆形，纵面形态无特殊结构，与涤纶相似。锦纶的吸湿能力是合成纤维中较好的。在一般大气条件下，回潮率可达4.5%左右，有些品种如锦纶6可达7%。锦纶的染色性虽不及天然纤维、黏胶纤维，但在合成纤维中是较易染色的一种纤维，可用酸性染料、分散染料及其他染料染色。锦纶的强度高、伸长能力强，且弹性优良。伸长率为3%～6%时，弹性回复率接近100%；而相同条件下，涤纶为67%、腈纶为56%、黏胶纤维仅为32%～40%。耐磨性是强度、延伸度和弹性之间的一个综合效果，因此，锦纶的耐磨性是常用纤维中最好的。锦纶在小负荷下容易变形，其初始模量在常见纤维中是最低的，因此手感柔软，但织物的保形性和硬挺性不及涤纶。锦纶的耐热性差，随温度的升高使强力下降，收缩率增大。一般安全使用温度，锦纶6仅为93℃以下，锦纶66为130℃以下。遇火种易熔成小孔甚至灼伤人体。锦纶的耐光性差。在光的长期照射下，会发黄发脆，强力下降。锦纶的耐碱性优良，耐酸性较差，特别是对无机酸的抵抗能力很差。在温度为95℃下用10%的NaOH溶液处理16h后的强度损失可忽略不计，但遇酸酰胺基易酸解，导致酰胺键断裂，使聚合度下降。锦纶密度较小，为1.14g/cm3左右。

（四）丙纶

丙纶（PP）是由聚丙烯经熔体纺丝制得的，产品主要有短纤维、长丝和膜裂纤维等。其截面与纵面形态与涤纶、锦纶等相似。丙纶几乎不吸湿，但有独特的芯吸作用，水蒸气可通过毛细管进行传递，因此，可制成运动服或过滤织物。丙纶的染色性较差，不易上染，可采用纺前染色法解决丙纶的染色问题，但染色色谱不全。丙纶的强伸性、弹性、耐磨性均较高，与涤纶相近；并可根据需要，制造出较柔软或较硬挺的纤维。丙纶的化学稳定性优良，耐酸碱能力均较强，并有良好的耐腐蚀性。熔点（160～177℃）和软化点（140～165℃）较低，耐热性能较差，但耐湿热的性能较高。导热系数在常见纤维中是最低的，因此，保温性能好。丙纶的密度仅为0.91g/cm3左右，是常见纤维中最低的，因此，织物的盖覆性较高。丙纶的耐光性较差，易老化。

（五）氯纶

氯纶（PVC）是聚氯乙烯纤维的商品名，它是由聚氯乙烯或含聚氯乙烯50%以上的聚氯乙烯共聚物，经湿法或干法纺丝而制得。氯纶截面接近圆形，纵向平滑或有1～2根沟槽。氯纶的吸湿能力极小，几乎不吸湿，因此，电绝缘性强。氯纶染色性能较差，对染料的选择性较窄，常采用分散染料染色。氯纶具有难燃性，离开火焰自行熄灭，但氯纶的耐热性差，温度不到100℃甚至在60～70℃就会收缩。氯纶耐晒且保暖性较优良。氯纶的强度接近棉，约为2.65cN/dtex；断裂伸长率大于棉，弹性和耐磨性均较棉良，但在合成纤维中属较差者。氯纶的化学稳定性好，耐酸耐碱性均优良。氯纶的密度为1.38～1.40g/cm3。氯纶主要用于制作各种针织内衣、绒线、毯子、絮制品、防燃装饰用布等；还可做成鬃丝，用来编织窗纱、筛网、渔网、绳索；此外，还可用于工业滤布、工作服、绝缘布、安全帐幕等。

（六）维纶

维纶（PVA）也称维尼纶，是聚乙烯醇缩甲醛纤维的商品名。维纶的主要组成部分为聚乙烯醇，纤维大多为湿法纺丝制得，截面呈腰圆形，皮芯结构，纵向平直有1～2根沟槽。维纶的吸湿能力是常见合成纤维中最好的，在一般大气条件下回潮率可达5%左右，有“合成棉花”之称。但由于皮芯结构和缩醛化处理，染色性能较差，染色色谱不全，不易染成鲜艳的色泽。维纶的强度、断裂伸长率、弹性等虽较其他合成纤维要差，但均优于棉纤维，且耐磨性、耐光性、抗老化性较好，较棉纤维经久耐用。密度较棉低，为1.26～1.30g/cm3。维纶的耐碱性优良，但不耐强酸，对一般的有机溶剂抵抗力强，且不易腐蚀，不霉不蛀。维纶长期放在海水或土壤中均难以降解，故适合于制作渔网。维纶的耐热水性差，所以须经缩醛化处理以提高耐热水性，否则，在热水中剧烈收缩，甚至溶解。维纶的热传导率低，故其保暖性良好。维纶的生产以短纤维为主，常与棉混纺。由于性质的限制，维纶一般纺制较低档的民用织物，但维纶与橡胶有良好的黏着性能，故大量用于工业制品，如绳索、水龙带、渔网、帆布、帐篷等。此外，维纶还可做建筑增强材料。

（七）氨纶

氨纶（PU）是一种与其他高聚物嵌段共聚时，至少含有85%的氨基甲酸酯（或醚）的链节单元组成的线型大分子构成的弹性纤维。现多采用干法纺丝制得的氨纶，其纤维截面呈圆形、蚕豆形，纵向表面暗深，呈不清晰骨形条纹。氨纶吸湿性较差，在一般大气条件下回潮率为0.8%～1%。具有高伸长、高弹性等特点，这也是氨纶的最大特点。氨纶断裂伸长率可达450%～800%，在断裂伸长以内的伸长回复率都可达90%以上。而且回弹时的回缩力小于拉伸力，因此穿着舒适，没有像橡胶丝那样的压迫感。强度比橡胶丝高2～3倍，但与其他纺织纤维相比，则强度较低。氨纶具有较好的耐酸、耐碱、耐光、耐磨等性质。密度较橡胶丝低，为1.0～1.3g/cm3。氨纶主要用于纺制有弹性的织物，制成紧身衣，还可制成袜子。除了织造针织罗口外，很少直接使用氨纶裸丝。一般将氨纶丝与其他纤维的纱线一起制成包芯纱或加捻纱后使用。