簡介
將人工合成的、具有適宜分子量並具有可溶(或可熔)性的線型聚合物,經紡絲成形和後處理而製得的化學纖維。通常將這類具有成纖性能的聚合物稱為成纖聚合物。與天然纖維和人造纖維相比,合成纖維的原料是由人工合成方法製得的,生產不受自然條件的限制。合成纖維除了具有化學纖維的一般優越性能,如強度高、質輕、易洗快乾、彈性好、不怕霉蛀等外,不同品種的合成纖維各具有某些獨特性能。例如:聚醯胺纖維的耐磨性、聚酯纖維的挺括耐摺性、聚丙烯腈纖維的保暖性和良好手感。合成纖維可以純紡,也可以與其他紡織纖維混紡、交織,用做衣料和室內裝飾用品。
合成纖維還具有耐摩擦、高模量、低吸水率、耐酸鹼、電絕緣等特性。在工業領域中製作輪胎用帘子線,可提高輪胎使用壽命,並節約橡膠用量;也可製作漁網,因吸水性小、透明度高和耐腐蝕性好,不僅經久耐用,還能提高捕魚效率;還可用作繩索、運輸帶、傳動帶、帆布、濾布、潛水服、工作服、塗層織物等以及用作堤壩、路基的鋪墊材料(見彩圖)。 具有特殊性能的合成纖維,主要用於太空飛行器、飛機、火箭、飛彈的絕緣材料,特殊防護材料,增強材料,人工內臟、外科縫線等。1984年世界合成纖維產量已從1971年的 5.6Mt增加到11.9Mt,占化學纖維總產量的80%、紡織纖維總產量的36%。
分類
合成纖維品種繁多,比較重要的有40多種,按主鏈結構一般可分為碳鏈合成纖維和雜鏈合成纖維兩類(見表)。碳鏈合成纖維是由大分子主鏈上全由碳原子構成的聚合物得到的纖維,雜鏈合成纖維則是在大分子主鏈上,除含有碳原子外還含有氧、氮、硫等雜原子的聚合物製得的纖維。具有特殊使用性能的合成纖維也有按套用功能進行分類的,如高溫耐腐蝕纖維(如聚四氟乙烯纖維)、耐高溫纖維(如聚間苯二甲醯間苯二胺纖維、聚苯並咪唑纖維等)、高強度纖維(如聚對苯二甲醯對苯二胺纖維、聚對苯甲醯胺纖維等)、高模量纖維(如碳纖維、石墨纖維等)、耐輻射纖維(如聚醯亞胺纖維等)以及抗燃纖維、高分子光導纖維、離子交換纖維、吸油纖維等。
原料要求
合成纖維用成纖聚合物必須在熔融時不分解,或能在溶劑中溶解形成濃溶液,並具有良好的成纖能力。因此,這類聚合物應是線型結構並有很高的分子量(但分子量一般低於相應塑膠)用合成樹脂的分子量),分子量分布較窄,支鏈少,一般情況下聚合物還應具一定的熱穩定性,並有紡絲所要求的熔點和軟化點。
生產方法
合成纖維的生產分成纖聚合物製備、紡絲成形和後處理三大工序。成纖聚合物可通過聚合反應製得,所得聚合物可製成切片或溶液,然後經熔融或再溶解於溶劑中,製得紡絲液,用於紡絲。根據聚合物結構和性質的不同,紡絲可採用多種方法。聚醯胺、聚酯、聚烯烴等聚合物常採用熔體紡絲。聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚氨酯等,採用濕法紡絲或乾法紡絲。有一些聚合物的結構和性質特殊(或是要紡制具有特殊性能纖維),採用特殊的紡絲方法,如乾噴濕紡、乳液或懸浮液紡絲、液晶紡絲、靜電紡絲、離心紡絲、噴射紡絲、膜裂紡絲等(見化學纖維紡絲)。紡絲得到的初生纖維(見彩圖),經拉伸和熱定形,得到結構完善和穩定的纖維。再根據紡絲方法的不同和使用要求的不同,進行不同的後處理,得到合乎紡織加工和使用要求的合成纖維。
超細纖維
纖維細度達0.5→0.35→0.25→0.27(dpf)的滌綸,規格有:50/144、50/216、50/288超細滌綸。還有杜邦公司生產的超細尼龍Tactel纖維,直徑小於10 µm。做成服裝具有極佳柔軟手感、透氣防水防風效果。
複合纖維
主要由PET/COPET或PET/PA組成,海島型纖維:細度可達0.04-0.06dpf,還有易收縮海島型複合纖維,可做仿麂皮絨外衣、家紡和工業用布。複合分割型纖維細度為0.15-0.23(dpf),有DTY絲80/36×12,也可做仿麂皮、桃皮絨紡織品。吸濕排汗纖維
紡織品要達到吸濕排汗功能的方法可採用:
(1)纖維截面異形化:Y字型、十字形、W形和骨頭形等,增加表面積,纖維表面有更多的凹槽,可提高傳遞水氣效果。
(2)中空或多孔纖維:利用毛細管作用和增加表面積原理將汗液迅速擴散出去。
(3)纖維表面化學改性:增加纖維表面親水性基團(接技或交聯方法),達到迅速吸濕的目的。
(4)親水劑整理:直接用親水性助劑在印染後處理過程中賦於織物或纖維紗線親水性。
(5)採用多層織物結構:利用親水性纖維作內層織物,將人體產生之汗液快速吸收,再經外層織物空隙傳導散發至外部,達到舒適涼爽性能。
吸濕排汗纖維有新光合纖CoolTech、中興紡織股份有限公司的產品Coolplus、南亞塑膠工業股份有限公司的Delight纖維、遠東紡織股份有限公司的吸濕排汗纖維滌綸Topcool纖維、日本旭化成株式會社生產的Technofine纖維(W型結構的PET),杜邦公司的 CoolMax纖維等。
易染性滌綸纖維
(1)在分子結構中引進可染性基團(第三單體)如:分子中引進陰離子可染基團的陽離子染料可染滌綸CDP或HCDP和分子中引進陽離子基團的酸性染料可染型滌綸;(2)改變分子規整性的聚對苯二甲酸1,3丙二醇酯(PTT)纖維和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纖維。
PTT纖維在1941年已有這種聚酯生產專利,由於生產1,3丙二醇(PDO)原料成本很高,一直未實現工業化生產。直到1995年德國 Degussa公司工業化生產了1,3丙二醇,使成本大大降低,隨後美國shell公司在1995年5月推出了Corterra Polymer產品,建成了年產2.2kt丙二醇和年產5.5ktp門生產線,商品名為"Corterra"有長絲和短纖維品種。還有美國杜邦公司生產的 PTT纖維稱"Sorona"、日本旭化成公司的"Solo"、韓國SK化學公司、台灣華隆和中國也有PTT生產。2004年11月加拿大聚合物有限公司建了世界上最大的年產9.5萬噸PTT纖維的生產廠。PTT纖維具有彈性優良、模量較低、手感柔軟、易染色等特點,是一種發展前景很大的聚酯纖維。
聚乳酸纖維(PLA)
生產原料乳酸是從玉米澱粉製得,故也稱為玉米纖維,PLA纖維是在美國著名的穀物公司Cargill公司研製成功的玉米聚乳酸樹脂的基礎上,在1997年該公司和美國Dow Polymers公司合股成立了 Cargill Dow Polymers公司,全力發展了聚乳酸原料,到2002年聚乳酸年產已達14萬噸,生產的PLA纖維商品名為Ingeo。日本鍾紡、尤尼契卡和可樂麗公司生產的PLA纖維商品分別為Lactron、Terramac和 Plastarch,美國杜邦公司和孟山都等公司也開始開發PLA纖維。目前,商業化生產的PLA纖維是以玉米澱粉發酵製成乳酸,經脫水聚合反應製得聚乳酸酯溶液進行紡絲加工而成。PLA纖維之所以受到眾多纖維公司和消費者關注,並顯示強大的生命力,主要PLA纖維有許多突出的優點:(1)原料來自於天然植物,容易生物降解,降解產物是乳酸、二氧化碳和水,是新一代環保型可降解聚酯纖維。
(2)有較好的親水性、毛細管效應和水的擴散性;
(3)模量和彎曲剛度是滌綸一半,故手感柔軟;
(4)有良好的回彈性、抗皺性和保形性;
(5)限氧指數較高(L0I 24-29),點燃後自熄性好、燃燒發煙量低,有較好阻燃性;
(6)有防紫外線能力,紫外線吸收率低;
(7)折射率低、染色製品顯色性好;
(8)易染性,染色溫度低於滌綸。
PLA纖維也存在一些缺點:a.耐磨性差,b.熔點低(約175℃)。
其它功能性滌綸
有抗紫外線(Anti-UV)、中空蓄熱纖維、抗菌防臭纖維(Anti-bacterial)、阻燃纖維、遠紅外纖維、負離子纖維等,這裡不再一一介紹了。各種新纖維開發成功拓展了紡織新原料,開發紡織新品種給紡織印染企業帶來了許多挑戰和機遇。
定義:化學纖維的一類,用煤、石油、天然氣、乙炔等為原料製成。合成纖維強度高、耐磨、不縮水,不起皺,用來做衣料,也可制繩索、傳送帶等。如絛綸、錦綸、維綸等。
發展情況
合成纖維市場與服裝行業瞬息萬變緊密相連,差別化率有待提高。合成纖維作為重要的紡織纖維,其地位已經超過天然纖維,廣泛套用於各個行業。
2005年1-12月份中國合纖行業實現工業總產值(現價)2248.38億元,同比增加25.97%;實現銷售產值為2210.63億元,同比增加26.87%;占化纖行業銷售產值2513.37億元的87.95%。2005年1-12月份中國合成纖維(包括短纖和長絲)產量為1500.25萬噸,同比增加14.19%。2005年1-12月份合纖行業銷售收入2215.91億元,同比增加27.52%;利潤總額34.16億元,2005年1-12月份合纖行業總資產為1949.11億元,同比增加12.39%。
2006年1-12月份中國合纖行業實現工業總產值2803.94億元,同比增加22.08%;資產合計2196億元,同比增加10.82%;實現銷售收入2768.05億元,同比增加23.11%;完成利潤總額43.79億元,比上年同期增加13.04億元,同比上升42.42%;完成出口交貨值185.85億元,同比增加34.11%;行業整體從業人數31.32萬人,同比減少0.27%。2006年1-12月份中國合纖行業產品銷售收入為2768.05億元,產品銷售成本為2614.50億元,產品銷售稅金和附加為5.87億元。2006年1-12月份中國合纖行業銷售費用為18.55億元,同比下降3.39%;管理費用支出為50.87億元,同比增加12.63%;財務費用為41.50億元,同比增加27.14%。2006年1-12月份中國合成纖維(包括長絲和短纖)產量1860.32萬噸,比上年同期增加11.82%。
2007年1-5月中國全部合成纖維製造企業實現累計工業總產值137,716,980千元,比上年同期增長28.64%;實現累計產品銷售收入131,962,020千元,比上年同期增長27.57%;實現累計利潤總額為3,507,604千元,比上年同期增長了342.89%。
合成纖維面臨原油價格的過度波動、原料國產能力嚴重不足、相對薄弱的研發能力、行業政策變化帶來的風險、對外開放的衝擊等問題。所以中國必須加強合成纖維產業規劃、加大產業鏈的最佳化整合力度、實行差別化發展、提升產品的競爭力、建立和完善反傾銷預警機制,促進合成纖維持續健康發展。
生產工序
合成纖維的生產有三大工序:合成聚合物製備、紡絲成型、後處理。
來源
100多年前,紡織用的材料全部來自於天然物質。為了種植棉、麻,養蠶,牧羊,要占用大量土地,消耗許多人力物力。化學纖維出現以後,紡織工業的原料完全依賴農牧業的情況才開始發生變化。紀念郵票
國家在1978年發行《化學纖維》特種郵票從幾個側面反映了中國自1949年以來30年間化纖工業的成就。
第一圖:《原料》。主圖是一個原液釜,背景為相應的廠房和設施剪影,各種原料通過一系列複雜的化學變化,在原液釜中形成具有一定粘度的原液,最後脫去氣泡並進行過濾,供下步抽絲使用。
第二圖:《抽絲》。主圖為噴絲頭噴出的細絲被“品”字形的收集輥收集和卷繞。背景是抽絲車間的剪影。
第三圖:《紡織》。絲束經過牽伸,再經過以紗錠和織梭圖案為代表的紡織加工工藝,就成為經、緯紗分明的坯布。背景上鋸齒形的廠房,便是紡織車間。
第四圖:《印染》。主圖是紅、黃、藍三個長方形色塊,代表三種原色,經過染色或印花,白色的坯布就變成五彩繽紛的色布或花布。
第五圖:《成品》。圖案中,花色精美的布匹堆滿貨架,一套鮮艷的衣裙已赫然成形。至此,化纖紡織品的工藝流程結束。
郵票按化學纖維紡織品生產的工藝過程,用連續的圖案描繪了中國化纖工業所達到的水平,這在中國郵票史上還是第一次。主流程線條粗獷有力,簡潔地勾勒出具有代表性的圖案,背景處理也恰到好處,取捨得當,起到很好的補充和烘托作用。深暗寧靜的背景底色與鮮明有力的主圖色調相互配合,具有極強的概括力和裝飾效果,各枚郵票均不用框線,加強了圖案的連續性,使整套郵票渾然一體。
化學纖維5連印用天然的或合成的高分子化合物做原料,經過化學方法加工而得的一切纖維,總稱化學纖維。新中國成立初期,中國只有一家化纖廠——丹東化纖廠,年產粘膠纖維230噸。20世紀50年代末,中國才第一次從民主德國引進了一套化纖設備,建成了年產6000噸的保定化纖廠,並相繼又自己設計建成了南京、杭州等一批人造纖維廠。20世紀60年代,中國主要發展粘膠纖維(即人造纖維),合成纖維發展較慢,只有蘭州從國外引進了人造毛生產設備,保定從日本引進了維尼綸生產設備。從20世紀70年代開始,中國化纖工業進入全面發展時期。國家投資100億元,引進了四套大化纖生產線,建起了上海金山石化總廠、遼陽石油化纖公司等大型化纖企業。進入20世紀80年代後,中國又建成了儀征化纖聯合公司。到1986年,中國已成為世界化纖生產大國,產量突破100萬噸,居世界第四位,化纖生產的發展速度,在世界上也是首屈一指的。
纖維材料
名稱 | 簡介 |
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天然纖維 | 天然纖維是自然界原有的或經人工培植的植物上、人工飼養的動物上直接取得的紡織纖維,是紡織工業的重要材料來源。全世界天然纖維的產量很大,並且在不斷增加,是紡織工業的重要材料來源。 |
無機纖維 | 無機纖維 (inorganic fiber)是以礦物質為原料製成的化學纖維。主要品種有玻璃纖維、石英玻璃纖維、硼纖維、陶瓷纖維、金屬纖維等。 |
玻璃纖維 | 玻璃纖維(英文原名為:glass fiber或fiberglass )是一種性能優異的無機非金屬材料,種類繁多,優點是絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好,機械強度高,但缺點是性脆,耐磨性較差。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經高溫熔制、拉絲、絡紗、織布等工藝製造成的,其單絲的直徑為幾個微米到二十幾個微米,相當於一根頭髮絲的 1/20-1/5 ,每束纖維原絲都由數百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維通常用作複合材料中的增強材料,電絕緣材料和絕熱保溫材料,電路基板等國民經濟各個領域。 |
合成纖維 | 合成纖維是將人工合成的、具有適宜分子量並具有可溶(或可熔)性的線型聚合物,經紡絲成形和後處理而製得的化學纖維。通常將這類具有成纖性能的聚合物稱為成纖聚合物。與天然纖維和人造纖維相比,合成纖維的原料是由人工合成方法製得的,生產不受自然條件的限制。合成纖維除了具有化學纖維的一般優越性能,如強度高、質輕、易洗快乾、彈性好、不怕霉蛀等外,不同品種的合成纖維各具有某些獨特性能。 |
化學纖維 | 化學纖維是用天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物為原料,經過製備紡絲原液、紡絲和後處理等工序製得的具有紡織性能的纖維。 |
人造纖維 | 人造纖維的形狀和用途,分為人造絲、人造棉和人造毛三種。重要品種有粘膠纖維、醋酸纖維、銅氨纖維等。 |