近年来,随着生活水平的提高,人们对于纺织服装材料的关注面越来越广,纺织材料已不再局限于美观蔽体,而是越来越注重其功能与性能的实现。为了适应生产、生活的需要,“新型纤维”应运而生,它在形状、性能等方面有别于传统纤维,在多方面有了适当的提高和改善。
新型纺织服装纤维材料的特点
总体来讲,纺织服装纤维材料的发展顺应原料环保、生产清洁和功能多样的行业发展大背景。新型纺织服装纤维材料的发展特点为:绿色化、多元化、超高性能化和智能化。
首先,纤维原料与生产加工过程均体现出绿色化的理念。纤维原料多取材于价廉量多的农、林、海、牧等自然资源以及方便回收利用的食物残渣等。这减轻了对石油、天然气等化石资源的过度依赖。
其次,纤维产品品种体现出日趋多元化、超高性能化与智能化的特点。由于纳米材料、高分子、半导体电子器件、软件工程、纤维改性等诸多学科和技术的介入,纤维在变得更细、更强的同时,也体现出导电、发光变色和信息收发、储存等功能。与此同时,智能化、超高性能、绿色特征的进一步交叉融合,将催生更多全新的纤维品种。
新型纤维材料的三大代表
新型纤维按常规纤维分类原则上可以分为新型天然纤维、新型再生纤维、新型合成纤维三大类,这三大类纤维按功能应用的差异又可以细分为功能性纤维、差别化纤维、高性能纤维以及智能纤维等不同类别,如表1所示。
以下针对各类新型纤维的特色,从环保绿色、高性能化与智能化三个角度入手,简要介绍几种具有代表性的新型纺织服装纤维。
环保绿色纤维
生物基锦纶56
新型的生物基锦纶56(以下简称锦纶56)采用单体戊二胺由生物法合成制备,具有绿色、可再生的优点。由于其取材主要来自于生物基二元胺,与锦纶66相比,它在原料来源上摆脱了对裂解石油的依赖。与其他纤维的性能比较可以看出(见表2),该材料具有轻质、高强、耐热、吸湿等特性,质地柔软可部分替代涤纶与羊毛混纺。该纤维有望广泛应用于军队作战防护服、携行具、帐篷、降落伞等众多需要高强度、耐磨损、柔软、灵活舒适的物品。
聚乳酸纤维(PLA)
聚乳酸纤维的生产原料——乳酸是从玉米淀粉中制得,因此也将这种纤维称为玉米纤维。以聚乳酸为原料制得的产品具有良好的生物相容性和生物可吸收性。此外,PLA纤维具有良好的可生物降解性,废弃后可在自然界中完全分解为CO2和H2O,燃烧时不会散发毒气,不会造成污染,是一种可持续发展的生态纤维。
瑛赛尔纤维
瑛赛尔纤维是山东英利实业有限公司研发生产的新型溶剂法纤维素纤维的商品名。独特的闭合式生产所使用的溶剂NMMO(n-甲基吗啉-n-氧化物)回收率可达99.6%以上,产品为100%的纤维素,废弃物可完全自然降解,对环境无污染。瑛赛尔纤维具有良好的吸湿性,适合生产内衣、衬衣、运动休闲服、家居家纺产品。通过对纤维原纤化处理,可以获得桃皮绒、砂洗、天鹅绒等多种表面效果的织物,适合开发多元化产品。
高性能纤维
聚四氟乙烯膜裂纤维
聚四氟乙烯(PTFE)具有优良的耐腐蚀性,低摩擦系数,耐强酸、强碱、强氧化剂或溶剂,耐高、低温等特性。PTFE微孔膜及纤维广泛应用于纺织服装、环保、建筑、化工和医疗等领域。我国目前约有40多套城市生活垃圾焚烧炉和危险固体废弃物焚烧炉,全部采用由PTFE长、短纤维产品为原料生产的PTFE除尘滤料。
聚对苯撑苯并双噁唑
聚对苯撑苯并双噁唑(PBO纤维)的主链为含有杂环芳香族的聚酰胺刚性棒状结构,分子结构十分稳定,是目前合成纤维中力学性能、热稳定性、化学稳定性等方面综合性能最佳的纤维。PBO纤维的强度、模量、耐热性和抗燃性俱佳,PBO纤维的强度不仅超过钢纤维,而且可凌驾于碳纤维之上。此外,PBO纤维的耐冲击性、耐摩擦性和尺寸稳定性均很优异,并且质轻而柔软,是极其理想的纺织原料。
智能纤维
变色纤维
外界条件作用使得自身颜色发生变化的纤维材料叫作变色纤维。根据诱发变色的因素不同,可将变色纤维进一步细分为光致变色纤维、热致变色纤维、电致变色纤维和湿致变色纤维等不同类型。各类变色纤维在军事伪装、温湿度指示以及时尚设计等方面均显示出其独特的潜力。
变色纤维的制备可以通过在湿法纺丝液中加入具有可逆变色功能的染料和防止其析出的试剂;也可以通过聚合法,将变色聚合物纺成纤维,或将变色聚合物以色母粒形式与聚酯、聚丙烯、聚酰胺等聚合物熔融共混纺丝;还可以采用后整理和接枝聚合法等技术使纤维具有变色性能。
石墨烯纤维
石墨烯是一种由碳原子构成的单层蜂窝状结构的低维度新材料,具有高电子迁移率、高导热系数、良好的弹性和刚度等很多独特的性质。通过液晶相湿法纺丝、限域水热组装法、化学气相沉积(CVD)辅助合成法、氧化石墨烯的自发还原及组装法等均可纺出石墨烯纤维。
目前已有利用石墨烯纤维制成的纤维驱动器、纤维马达、线状染料敏化太阳能电池、超级电容器和固相微萃取吸附剂等智能应用。但相较于碳纤维,石墨烯纤维的研究尚处于起步阶段,未来在大规模可控制备、性能评价等方面仍存在较大的研究空间。