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超细纤维主要分为超细天然纤维和超细合成纤维。超细天然纤维主要有动物纤维(蜘蛛丝、蚕丝、皮革、动物绒毛等)、植物纤维等;超细合成纤维主要有聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯、聚四氟乙烯以及玻璃纤维等纤维品种,行业内产量较大的是聚酯和聚酰胺两种超细纤维。 超细天然纤维
1.动物纤维自然界的生物体为了生存和发展,在外部环境的推动下,创造了一系列最优的组成和结构,使生物体具有特殊的结构与功能以适应大自然的环境变化。例如,蜘蛛在通常环境下吐出的丝直径为0.5-1.0μm,韧性好(断裂伸长率达到14%),承受重物或者强外力冲击的能力较强,可用于制备战士穿着的防弹衣和军事机械的防护罩,也可用于航空航天、建筑、医学和保健等领域,具有巨大的潜在应用价值。蚕丝是另一类重要的天然蛋白质类纤维,由丝素和包覆在丝素外围的丝胶组成,每根蚕丝由两根单纤维并列而成,脱胶后纤维线密度为1.1~1.3 dtex,蚕丝的强度高,断裂伸长率可达15%~25%,且耐磨性也优于其他天然纤维,在医学、纺织以及军事领域中同样有着重要的应用。另外,动物皮毛(羊毛纤维的微原纤直径为10~15nm)以及皮质中的原纤维线密度均不足1.1dtex,是天然皮性能优异的主要原因,成为仿生研究以及人造皮质制造的首选对象。 2.植物纤维除了动物纤维外,植物纤维是另外一种性能优异的天然纤维,主要分布在种子植物的厚壁组织,基础组成成分是纤维素,由7000~10000个葡萄糖分子经糖苷链连接起来的聚合物。作为超细天然植物纤维的杰出代表,棉纤维的直径为10-17μm,构成棉纤维的最小单元--微原纤的直径约为6nm,广泛分布于植物种子表面,为纺织工业理论研究与工业化应用的重要原料。另外,在植物茎秆中,一些麻类草本茎。比如苎麻、黄麻、亚麻等,具有较发达的纤维束,纤维直径在10~40μm之间,为工业纺织品原料的重要来源。 超细合成纤维
人类从大自然生物体的发展进化中找到了许多灵感,开发出众多超细合成纤维,它们手感柔软,悬垂性优异,且穿着舒适,是目前世界各国超细纤维研发的重点。行业内各大品种的合成纤维,如聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯等,都可通过一定的技术手段得到超细纤维品种。目前,超细涤纶的工业化推广较其他纤维成熟,在纺织用纤维中占有主导地位。
超细纤维最为显著的特点是其单丝线密度大大低于常规普通纤维,其中最细的能达到0.0001 dtex。由于超细纤维的这一显著特点,使其具有许多不同于普通纤维的性能,主要表以下几个方面:
(一)手感柔软而细腻且柔韧性好
超细纤维的单丝截面直径与单丝的细度均比天然纤维小,因而其卷曲模量较低,故织物手感柔软性能较好;其单丝的抗弯硬挺度低,因而其织物具有良好的悬垂性能;相对于普通纤维而言,超细纤维的结晶度与取向度较高,提高了纤维的相对强力,因此纤维的弯曲强度与重复弯曲强度提高,使其柔韧性大,平滑,且手感柔软。然而,这些性能也与其织物组织结构与混纤组分、混纤比等有关,同时,对于变形纱来说,单丝细度下降会导致其蓬松性变差。 (二)抗皱性与耐磨性较好
超细纤维细度的下降使其绝对强力降低,但是,对于相同纱号而言,其纱截面的纤维根数比常规纱多,因而纱的强度仍然比较高;同时,有利于对织物进行砂洗或起绒处理,从而制备仿天鹅绒、仿麂皮及桃皮绒等档次较高的织物,而且具有较好的抗皱性和耐磨性。 (三)蓬松性好且光泽柔和
超细纤维细度小,纤维的密度高,增加了纤维的比表面积与毛细效用,在提高织物的覆盖性与蓬松性的同时,对光线的反射也比较分散,从而使纤维内部反射光分布更为细腻,因而光泽柔和,使其具有真丝般的光泽。
(四)织物高密度的结构与高清洁能力
超细纤维的纤维细,在织造中经纬丝很容易相互粘紧与挤压变形,从而很容易形成高密织物,其经纬密度是普通织物的数倍,经过后整理后,即使不作任何涂层等处理也可制备防水织物,该织物可应用于雨衣、风衣、休闲服、运动服、无尘衣料、时装和鞋靴面料等。同样,由于其较小的单丝密度,用其织造的织物擦拭物体时,纤细的纤维好像锋利的刮刀,从而很容易刮去污物,同时,超细纤维与污物的接触面较大,因而更加容易贴紧,并且具有很强的毛细芯吸效用,从而容易将附着的污物吸入织物中,避免由于污物散失对物体的再次污染,故其具有高清洁能力,是理想的擦拭布与洁净布的首选。 (五)保暖性好
超细纤维细度小,在纤维集合体内存在的静止空气较多,因此超细纤维是一种较好的保暖材料。若将一些较粗的纤维混入纤维集合体内作为支架,便可使其压缩弹性和蓬松性大大增加。
(六)较高的吸水性与吸油性
超细纤维其细度变细,比表面积变大,从而形成了尺度更小、数量更多的毛细孔洞,不仅大大提高了织物的吸湿性,而且也大大提高了其毛细芯吸能力,使其可以更多地吸收和储存液体(油污或水)。因此,超细纤维可以应用于高吸水产品的开发,如高吸水笔芯、高吸水毛巾等产品。这些空隙可以大量吸收水分,因此超细纤维具有很强的吸水性,而且所吸附的大部分水分保存在空隙中,能够较快地被干燥,从而有效地防止了细菌的滋生。 由于超细纤维的比表面积大.因而是生物酶和离子交换剂等活性剂的良好载体,能够提高其活性效率,而且还可应用于渗透膜、生物医学(如人造皮肤、人造血管)等领域。 此外,超细纤维还具有抗微生物附着和抗贝类、海藻腐蚀等性能特点。然而,超细纤维在加工和使用中也存在一定的问题。如:摩擦系数大、单丝强力低、抗弯刚度下降,从而使所制备织物硬挺性降低、蓬松性下降;比表面积大,使其加工时存在退浆难、吸浆多、染料用量大、染色易不均匀等问题,因此,在加工制备过程中需要适当地调整染整设备和相关的工艺条件。