新型纖維

       1．綠色纖維
　　隨著社會的發展，人們對于人類的生存環境和質量的認識日益提高，開始注意保護自然界動植物的多樣性和自然生態，重視地球上有限資源的合理利用和可再生循環。人們認為，21世紀最理想的纖維必須具備三個條件；一是原材料必須可以再生的；二是制造工藝應是有利環保的；三是最終產品是可降解的，這種纖維稱為綠色纖維。目前的綠色纖維有Lyocell 纖維、聚乳酸纖維（PLA）、甲殼素纖維、海藻纖維等。
　?、?Lyocell纖維
　　Lyocell纖維是一種新型的纖維素纖維，除了具有纖維素纖維的所有天然性能，如良好的吸濕性、舒適的穿著性、自然的光澤、極好的染色性能和可生物降解性等；還具有很好的干濕強度，基本與滌綸纖維相同，而濕強度遠遠大于粘膠和棉花。Lyocell 纖維的原料來自于自然并可再生的速生林，不會對資源造成掠奪性開發。Lyocell 纖維采用NMMO溶劑法生產，這是一種不經在化學反應的新工藝，NMMO溶劑可被回收精制而重復使用，整個生產系統形成閉環回收再循環系統，沒有廢物排放，對環境無污染，因此其生產過程是清潔的。
　　由于Lyocell 良好的性能，其產品能滿足人們回歸自然、崇尚自然的需求和對天然纖維素纖維的偏愛，所以該纖維一面世，即在全球范圍內受到普遍歡迎。目前英國、美國、奧地利、德國都已實現工業化生產，據專家預測，到2050年總產值將達到1600-2000萬噸。
　　我國東華大學自1994年起開始對Lyocell 纖維進行研究，現已搞成了一套100噸/年Lyocell 纖維的國產設備生產線。四川大學對NMMO的合成及NMMO的回收進行了十余年的系統研究，目前NMMO已建成50噸/年的小規模生產裝置。
　　⑵ 聚乳酸（PLA）纖維
　　聚乳酸（PLA）纖維是采用可再生的玉米、小麥等淀粉原料，經發酵轉化成乳酸，再經聚合、熔融紡絲而制成的。PLA纖維在土壤或水中，會在微生物的作用下分解成CO2 和水，隨后在陽光的光合作用下，又會成為淀粉的起始原料。由于這是個循環過程，很多專家把PLA纖維稱為"21世紀的環境循環材料"。
　　PLA纖維具有與滌綸相似的性能和真絲般的光澤，其回潮和芯吸性都優于滌綸，因此其織物的舒適性很好；它雖然不是阻燃的，但確具有低可燃性和低發煙量；它的彈性恢復和卷曲保持性很好，因此其織物具有很好的保形性和抗折縐性，并且手感和懸垂性很好；它的染色性能很好，可在常壓下用分散染料沸染，并且具有良好的抗褪色和抗紫外線。
　　PLA纖維可制成長絲、短纖、復絲和非織造布等多種產品。由于它的良好的性能，被廣泛用于醫療衛生（醫用縫線、外科手術植入材料、創面敷料、尿布、衛生巾等），服裝（內衣、運動衣），家具裝飾布，人造草坪，地質工用紡織品等。據預測，今后它的用途將更為廣泛。
　　PLA是在1932年由杜邦公司發明的，近年來西方工業發達國家的PLA纖維的發展非常迅速，到2001年PLA的產品將達到12.5萬噸/年。我國的南開大學、華南理工大學、浙江省醫學科學院、青島大學都已對PLA進行了研究，但目前還沒有工業化生產。
　?、羌讱に乩w維
　　甲殼素纖維是將蝦、蟹、昆蟲等甲殼動物的甲殼粉碎干燥后，經化學和生物處理后可得到一種殼聚糖，將其溶于適當的溶劑中，采用濕法紡絲工藝制成的。這種纖維呈現堿性并具有高度的化學活性，耐熱耐堿耐腐蝕，但可生物降解，且它與人體有極好的生物相容性，可被生物體內的溶解酶分解而被吸收，還具有消炎、止血、鎮痛、抑菌，促進傷口愈合等作用,所以用甲殼素纖維制成的紡織品可以防治皮膚病，并能抗菌、防臭、吸汗保濕，穿著也很舒適，用其制成的醫用敷料可止血，促進肉芽新生，具有鎮痛、止血和治愈效果,另外還可用它制做人造皮膚。

2．聚酯纖維新品種
　　聚酯纖維是化纖中最重要的纖維之一，具有很多優良的性能，但普通聚酯纖維也存在一些缺點，為此人們針對聚酯纖維的缺點，通過分子結構改性，合成新的聚酯纖維。
　?、?ECDP纖維
普通滌綸纖維織物需要高溫高壓染色，這不僅生產效率低，而且生產成本較高。針對聚酯纖維這一缺點，人們在常規滌綸二元單體的基礎上增加少量3、5-間苯二甲酸二甲酯磺酸鈉（SIPM）作為第三單體，再增加少量一定分子量的聚乙二醇作為第四單體，通過縮聚方式聚合，并經熔融紡絲所制得的滌綸新品種，就是ECDP纖維。
　　ECDP纖維可用陽離子染料在常壓沸染條件下染色，染色不僅方便，而且上染率高，色譜廣，色彩鮮艷。ECDP纖維與普通滌綸相比，手感更為柔軟，纖維力學性能更趨向于中強中伸型或低強高伸型，服用性能更為優良；但其最大的缺點是耐熱性較差，反復熨燙后強力損失較明顯。目前ECDP纖維已廣泛用于與棉混紡或純紡的服裝和裝飾織物中。
　　⑵ PEN纖維
　　PEN纖維是聚酯家族的又一個新成員，其發展正在國外悄然興起。由于其強度、摸量、耐熱性和耐水解等基本性能優于聚酯，因此被稱為聚酯產業的"希望之星"。
　　PEN纖維是萘二甲酸二甲酸二甲酯（NDC）與乙二醇通過縮聚，再經熔融紡絲而制成的。其突出的強度和剛性、以及熱穩定性、尺寸穩定性、抗紫外線性、耐化學藥品性、耐水解等優良的性能，使其能夠用于輪胎簾子線、高溫場合的地毯、高溫氣體過濾器、絲網印刷和電氣絕緣材料等。
　?、?PTT纖維
　　PTT纖維是以1、3-丙二醇作為第二單體，經聚合、熔融紡絲而制成的新一代聚酯纖維。PTT纖維兼具聚酰胺和聚酯的優點，即有聚酯的耐化學性又有聚酰胺纖維的良好回彈性，不但有很好抗污性，還有良好的易染性、耐磨性。被專家們預測為21世紀最主要的新纖維品種之一。
　　PTT纖維是服裝和家用裝飾領域非常理想的纖維材料，由于其良好的回彈性，可以取代氨綸用于彈性織物，而且使用起來更方便，性能更好，用這種纖維制成的裝飾布或地毯等具有永久的抗污能力，還有優良的手感與膨松性。
　　目前PTT的聚合物工業化迅速發展。美國、歐洲、日本、韓國、中國臺灣等都已開始工業化生產PTT纖維，預計2010年PTT纖維的總需求量將達110萬噸。我國PTT開發目前幾乎還是一片空白，大連理工大學、中國紡織大學、中石化集團等正在進行研究，且已列為我國紡織近期殛待研發的重點項目。

　　3．高性能纖維
　　隨著科學技術的發展，纖維材料的應用范圍早已打破了服裝和裝飾領域，高性能纖維不僅用于航天、航空及軍事等尖端領域，而且已擴展到了體育、衛生、汽車工業、建筑業、農業、海洋開發、能源、環境保護等各個行業。由高性能纖維作為強化材料組成的尖端復合材料在21世紀將更加深入地進入更加廣闊的領域，促進技術經濟更快地發展。
　　高性能纖維主要包括：碳纖維、芳綸、高強聚乙烯纖維、PBO纖維、聚酰亞胺纖維等。
　?、?碳纖維
　　碳纖維從其生產原料來分類，可分為粘膠基碳纖維、聚丙烯睛（PAN）基礎纖維和瀝青基碳纖維。
　　碳纖維品種規格可分為通用型GP和高性能型HP。高性能又分為高強型HT、高模型HM、超高強型UHT、超高模型UTM、超高強高模型UMS。
　　碳纖維在物理性能上具有強度大，模量高的特點；有由于碳纖維完全是由碳元素組成的，因此它不燃燒，化學性能穩定，不受酸、鹽等溶媒侵蝕；碳纖維的線膨脹系數小，在高溫下機械性能變化小；碳纖維有良好的導電性，可反射電磁波，電磁波密封性能好，X射線通過性能良好。
　　由于碳纖維具有這些優良的性能，使它應用范圍極為廣闊。用碳纖維制成的復合材料，可用于航天、航空、汽車業等，這種復合材料強度高，耐沖擊，重量輕，可以大副減少航天器、飛機、汽車等的運行能源消耗，從而降低運行成本；另外在風力發動機的機翼、海洋油田支架平臺、升降架及管結構、石油開采器材軟質螺旋管、劍桿織機的劍桿、劍頭、釣魚桿、高爾夫球棒、網球拍框、滑雪板、賽車車架、賽艇，在建筑業替代鋼筋等方面，碳纖維都有廣泛的應用。
　?、?芳綸
　　芳綸主要有間位芳綸和對位芳綸（聚對苯二甲酰對苯二胺），其中對位芳綸在性能上更優越一些，因此應用更廣些。對位芳綸代表品種是Kevlar和Technora。
　　芳綸除了在物理性能上具有高強高模的特點外，還具有耐高溫、耐沖擊、低比重、加工性能好等優點，芳綸以其耐沖擊力的優點與拉伸強度高的碳纖維組合成為高性能的尖端復合材料，用于航天、航空業，由于其耐沖擊力的性能，使芳綸大量用于防彈背心、防彈頭盔等防護用品；另外它還廣泛用于制做繩索、網、簾子線、輸送帶等工業用品。
　　⑶ 高強聚乙烯纖維
　　高強聚乙烯纖維是以二、三百萬超高分子量的聚乙烯溶液凝膠狀紡絲而得的纖維。高強聚乙烯纖維的比重是所有高性能纖維中最小的，因此它具有最高的比強度；另外它的比模量和耐沖擊性能比芳綸還要好；同時它還具有耐低溫、耐疲勞、耐磨，抗紫外線及電絕緣等優良的性能。這些優良的性能使它與碳纖維、芳綸并列為當今世界的三大高性能纖維。
　　高強聚乙烯纖維廣泛用于國防軍需、航空、航天、安全防護、海洋工程、體育器材、電力通訊、醫用材料等領域，如作為復合材料的增強纖維，用于防彈衣、防彈頭盔；或與芳綸并用制做高強、耐磨、耐疲勞的繩索、釣魚線、魚網、防護網等；由于高強聚乙烯重量輕、耐疲勞，它還大量用于各種震動板；另外在雷達架復合材料，土工建筑中也用它作補強材料。
　?、?聚苯并雙惡唑（PBO）纖維
　　PBO纖維是由4、6-二氨基苯酚鹽酸鹽與對苯二甲酸以多磷酸為溶劑進行縮聚而制得的。PBO纖維在性能上具有四個特點，即高強、高模量、耐熱性、阻燃性。其強力、量模為Kevlar 纖維的2倍，并兼具有間位芳綸的耐熱阻燃的性能。PBO纖維的限氧指數為68，在有機纖維中阻燃性最高。PBO纖維柔軟性良好，織成的織物柔軟性近似于滌綸纖維織物，對于紡織編織加工極為有利。PBO纖維的耐藥品性，耐切割性較好，作為保護材料有良好的效果。PBO的缺點是耐光性差，受紫外線照射影響纖維的強度，因此使用時應避光。
　　PBO纖維的用途可分兩類，即耐熱性的應用和力學特性增強材料的應用。耐熱材料應用中最適宜用作制鋁工業和玻璃工業制造過程出料時的緩沖墊料；還可用于消防服、爐前工作服、焊接工作服等耐熱工作服；高溫過濾用耐熱過濾材料。而力學特性增強材料的應用范圍很廣，可用于輪胎、運輸帶、膠管等橡膠制品的補強材料，混凝土的補強材料，防切傷的保護服、安全手套、安全欄、賽車服、飛行員服等各種運動服和活動性運動裝備，用PBO纖維制作的復合材料可用于導彈、航天器、飛機、賽艇、震動板等。
　　⑸聚酰亞胺纖維
　　聚酰亞胺纖維是由均苯四酸二酐和芳香族二胺聚合得到聚酰胺酸預聚體，再通過溶液紡絲而制得的纖維。聚酰亞胺纖維具有良好的機械力學性能，強度高；它的耐高輻射性極強，用高能的γ射線照射8000次后，纖維強度和電性能基本不變；另外它的耐熱性極強，不僅耐高溫，而且耐低溫；該纖維的電絕緣性極為優秀；聚酰亞胺無毒，具有阻燃性。
　　聚酰亞胺纖維織物可用于宇航、核動力站、可燃氣體過濾器、強熱源輻射熱的絕熱屏地毯、高溫防火保護服、賽車防燃服、裝甲部隊的防護服和飛行服等。聚酰亞胺纖維復合材料可廣泛地用于高科技行業，如航空電纜、高溫絕緣電器、航空火箭發動機噴管，原子能設施中的結構材料，航空發動機的結構材料等。
　　高性能纖維普遍存在價格高的缺點，影響在民用上的應用，相信隨著高性能纖維技術的發展，其價格會逐漸降低，使其應用前景更為廣泛。

4．高功能纖維
　　隨著社會和科學技術的發展，人們的物質生活水平越來越高，人們開始追求舒適、美好的生活空間，對于服裝材料除了要求接近自然，賦予真絲柔軟感和纖細感、光澤優雅以外，還要求具有特殊的功能，如吸濕透濕、抗靜電、防微波、防紫外、抗菌防臭、阻燃、保健醫療等功能。高功能纖維就是為滿足這一需求而發展起來的新一代化學纖維。
　　高功能纖維按其功能屬性可分為四類：
　?、?物理性功能：如導電性、抗靜電性、高絕緣性、電磁屏蔽性、
耐高溫性、絕熱性、防火阻燃性、耐光耐候性、防紫外性等。
　　②化學性功能：如光降解性，消臭功能等。
　　③物質分離性功能：如中空分離性、反滲透性、微孔分離性、離
子交換性、高吸水性等。
　　④生物適應性功能：如抗菌性、芳香性、生體適應性、人工透析性、生物吸收性、生物相容性等。
　　高功能纖維一般都是應用高分子化合物改性、特殊異形截面化、超細纖維化、混纖化、表面處理等纖維制造高技術制得的。高功能纖維品種繁多，在這只能作一簡要介紹。
　?、?超細纖維
　　超細纖維起初是為仿制皮革制品、真絲而研究開發仿制的細纖度纖維，纖度在1.11-2.22 dtex左右,隨著紡絲成型技術的提高，可紡制出更細的纖維（0.111-0.222dtex）。日本如今采用高新技術，已能紡制成0.001dtex的超微細纖維。
　　纖維越細就越柔軟，用超細纖維可以制做用于高檔時裝、運動服、休閑服的仿真絲織物、仿麂皮；由超細纖維織制的高密織物，由于外層表面形成超細凹凸的結構，能使水滴象在荷葉上來回滾動一樣而達到拒水功能，但同時還具有透氣透濕功能。
　　⑵ 抗靜電纖維和導電纖維
　　針對化纖織物易起靜電問題，人們研制出抗靜電纖維和導電纖維。抗靜電纖維主要是采用抗靜電劑與成纖的高聚物共混、復合紡絲的方法制得的。其抗靜電效果顯著、耐久，具有實用性。但一般抗靜電劑都是親水性聚合物，對濕度依賴性很大，在相對濕度較低的環境下，抗靜電性能就急劇下降?？轨o電纖維主要用于解決一般服裝的靜電問題。
　　導電纖維根據導電成分不同，可分為四大類：
　　①金屬導電纖維：主要導電成分有銀、銅、鎳、鋁、不銹鋼等，其制造方法或是采用直接噴鍍法或化學鍍法，將金屬鍍在纖維表面而制成導電纖維；或是將金屬拉成金屬纖維，如不銹鋼纖維。
　?、谔亢趯щ娎w維：可以將炭黑與高聚物混合后紡絲；或在纖維表面涂上炭黑；或與高聚物制成皮芯結構；或由丙烯腈纖維、瀝青系纖維炭化處理制得。
　?、蹖щ姼叻肿有屠w維：將導電高分子材料（如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等）直接紡絲或通過化學反應使導電高分子吸附沉積于高聚物表面。
　?、芙饘倩衔镄蛯щ娎w維：將是有良好導電性的金屬化合物（如硫化銅、硫化亞銅、碘化亞銅等）與成纖的高聚物混合紡絲或通過吸附法及浸漬化學反應使金屬化合物覆蓋于纖維表面。
　　這些導電纖維可以通過與普通纖維混紡而織制成抗靜電織物或導電織物，也可與普通紗交織制成抗靜電織物或導電織物。這種織物廣泛用于無塵、抗靜電、防爆工作服及工業用材料；在半導體、精密儀器、生物醫學領域有著廣泛的市場。這里有些導電纖維除具有抗靜電導電功能外，還同時具有防微波或抗菌防臭功能。
　?、?抗菌防臭纖維
　　隨著人們物質文化生活水平的提高，人類期盼健康、追求舒適的愿望日益增長，發展具有衛生保健功能的抗菌、防臭纖維已成為世界性的發展趨勢。
　　抗菌防臭纖維一般可通過把抗菌劑與成纖聚合物共混紡絲，或將抗菌劑接枝到纖維上，或采用皮芯結構將抗菌劑摻到芯層，或在并列型復合結構中把抗菌劑摻到其中一個并列組分內等方法制成。常用的抗菌劑有無機類、季胺鹽類、胍類、酚類、有機金屬化合物類，脂肪酸系列及天然系列。其中甲殼胺是一種天然抗菌劑，對人體無害且能在自然界循環再生，備受矚目。近年在無機類中，納米材料的應用又異軍突起，這方面的情況在納米材料中再作介紹。
　?、?阻燃纖維
　　因化纖維制品燃燒引起火災已成為現代社會中重大災害之一，嚴重威脅著人類生命財產的安全。世界各國均已制定了法規，規定公共場所用纖維用品，老人、兒童、殘疾人的服裝等都要達到一定的阻燃標準。這進一步促進了阻燃纖維的研究開發。
　　阻燃纖維可以通過將阻燃劑與成纖維高聚物的單體共聚紡絲制成；或通過成纖高聚物單體接枝共聚阻燃單體，紡絲制成；或者將阻燃劑與成纖高聚物共混紡絲制成。阻燃劑中有效元素有：磷、氮、銻、溴、氯、硫等。不同阻燃劑的阻燃機理一般是不同的。
　?、?抗紫外線纖維
　　近年在氣象預報中增加了防紫外線指數，人們對紫外線輻射的關心急劇高漲。紫外線（UV）可導致皮膚老化變黑生斑，甚至誘發皮膚癌變，抗紫外纖維便應運而生。
　　抗紫外線纖維主要是將TiO2微粒（一般粒子大小在0.2-0.7μm 左右）與成纖聚合物共混紡絲制成的。使用TiO2微粒不僅能阻擋紫外線，還使光透過率大大降低，使織物感到涼爽。
　?、?吸濕透濕纖維
　　一般化纖是疏水性的，穿著不舒適。采用物理或化學的方法可以開發眾多具有吸濕透濕的纖維。如中空多微孔纖維，除了中空部分的毛細孔作用可吸水透濕外，纖維表面還有許多微孔，增加吸水排汗的速度。用這種纖維做的面料，質量輕、干爽保暖,是一種相當流行的面料。又如將特殊的高吸濕聚合物與尼龍6混合共紡制得的纖維，吸濕和放濕特性大大提高，水分和汗汽在纖維中擴散速度很高，用這種纖維做衣服，透氣比普通尼龍纖維的衣服提高2倍，悶熱感下降，人體舒適性提高了。
　　隨著科學技術的發展，功能性纖維越來越豐富，人們的要求也越來越高，人們不僅要求單項功能的纖維，更要求同時具有多項功能的纖維，這也是功能性纖維的一個發展方向。