人造纖維
噴絲紡製成纖維狀的材料
人造纖維是用某些天然高分子化合物或其衍生物做原料,經溶解后製成紡織溶液,然後噴絲紡製成纖維狀的材料。主要是以竹子、木材、甘蔗渣、棉籽絨等自然植物而製造出的纖維原料。根據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。
人造纖維被
其性能與合成纖維相比,纖維強度稍低,吸濕性好,染色比較容易。產品形式有長絲(人造絲)和短纖維。是由提純得到的某些線型天然高分子物為原料,經直接用溶劑溶解或製備成衍生物後用溶劑溶解,之後再經紡絲加工製得的多種化學纖維的統稱。具體又可分為:再生纖維素纖維、纖維素酯纖維、蛋白質纖維和其他天然高分子物纖維。其性能與合成纖維相比,纖維強度稍低,吸濕性好,染色比較容易。產品形式有長絲(人造絲)和短纖維。化學纖維的兩大類之一。用某些天然高分子化合物或其衍生物做原料,經溶解后製成紡織溶液,然後紡製成纖維,竹子、木材、甘蔗渣、棉籽絨等都是製造人造纖維的原料。
人造纖維是以天然聚合物為原料,經過化學處理與機械加工而製得的化學纖維。人造纖維一般具有與天然纖維相似的性能,有良好的吸濕性,透氣性和染色性,手感柔軟,富有光澤,是一類重要的紡織材料。
18世紀以前,東方絲綢製造術比歐洲先進得多。東方織物精細、華美,深受歐洲貴族們的喜愛,因此只能大量從東方高價購買。終於,歐洲人決心發明能夠替代絲綢的紡織物。第一位立志要製造出人造絲的是一位瑞士科學家,名叫喬治.安德瑪斯。
1855年,安德瑪斯使用硝化纖維素溶液模仿蠶吐絲的過程,製取了拉延的纖維。人工抽絲的成功使安德瑪斯獲得了專利。但這種纖維短而脆弱,還不具有實用價值。
1884年,著名細菌學家巴斯德的學生,法國化學家查唐納特利用洗照片的溶液,進行小孔擠壓實驗。他把硝化纖維素放在灑精和乙醚里溶解后,製成一種黏稠的,叫做火棉膠的液體、把這種液體從直徑1毫米的小孔中擠壓出來,當灑精和乙醚揮發之後,就凝固成細長而美麗的絲了,這就是最早的人造絲。
查唐納特的發明在1889年倫敦國際博覽會上展出后,極受好評。然而,那時的人們不了解,硝化纖維素是一種易燃物質,這一點,查唐納特也疏忽了。在一次宴會上,一位婦人穿著人造絲紡制的美麗服裝,博得全場的讚賞。不料,與會者吸煙的火星濺到她的身上,瞬時,衣服燃起火來。在場的人們尚未來得及採取營救措施,那位婦人全身已被烈火吞噬,悲慘地死去了。這一幕使查唐納特受到了沉重的打擊。但他沒有放棄,繼續深入研究,終於從硝化纖維素中把易燃物質提取出來,製成了“保險的絲”。l891年,查唐納特在法國貝桑松建起了人造絲工廠,開始大批生產。但是,由於產品價格較貴,銷路一直不好,原因之一是更廉價的人造絲已經面世。
1890年,德國布倫內和弗雷梅利用在銅氨溶液中溶解纖維素的方法,製成銅氨人造絲,並獲得發明專利。用銅氨法要比查唐納特的硝化纖維素法生產成本低得多。
1891年,英國化學家克魯斯和貝文將纖維素用強鹼和二硫化碳分解后,製成為易溶於水的黏稠物質,他們把這種物質叫做“粘膠”。然而用此法制出的人造絲永遠帶水而不凝固。兩位科學家又研究出利用旋箱在離心力作用下邊脫水邊紡絲的方法,粘膠法是現在應用最廣的生產人造纖維的方法。粘膠人造絲既安全又便宜,在各類纖維產量中僅次於棉花。
1865年,德國的秀吉貝爾發明了醋酸纖維素製造法,這也是生產人造絲原料的一種方法。
1884年,法國著名化學家夏爾多內把硝化纖維素放入酒精和乙醚中,製成了細長而美麗的人造絲,並於1891年開始批量生產。
1891年,英國人克魯斯和貝文將纖維素用強鹼和二硫化碳分解后,再利用旋箱在離心力作用下採用脫水紡絲的方法製成了黏膠人造絲。它既安全又便宜,很快流行起來,是應用最廣的生產人造纖維的方法。
新聞報道:“冰絲”沒有那麼神奇,它的原料來自我們最常見的人造纖維——粘膠纖維。簡單來說,粘膠纖維是由各種天然纖維,如棉、木等為原料,進行重新加工后製成的,屬於人造天然纖維。
天然纖維是指自然界中天然的纖維材料,像雪白的棉花、強 韌的薴麻、捲曲的羊毛、光亮的蠶絲等等,都是天然纖維。
化學纖維是用化學方法加工製成的纖維。按照所用的原料和 化學加工方法的不同,化學纖維又分成人造纖維和合成纖維兩大 類。
人造纖維一般是用不能直接紡紗的纖維素材料(木材、棉籽 短絨、甘蔗等)作原料,經過化學處理和機械加工而生產出來 的。像粘膠纖維、銅氨纖維、醋酸纖維和富強纖維等,都是人造 纖維。人造纖維實質上都是天然纖維素經過溶解后“再生”的,所以也稱為“再生”纖維。
合成纖維是人工合成的高分子物質紡製成的纖維,即先從簡 單的低分子物質,如天然氣、石油、煤、石灰石等物質或棉籽 殼、玉米芯、蓖麻油、糠醛等農副產品中提煉出簡單的有機化合 物,經過複雜的化學“合成”作用,製成高分子物質,再利用紡 絲設備紡成各種纖維。合成纖維品種很多,有滌綸、錦綸、腈 綸、維綸、丙綸、氯綸等等。
天然纖維、人造纖維、合成纖維不但所用的原料和化學加工 的方法不同,在性質方面也有許多不同之處。
天然纖維是人類傳統的服用纖維。它們有著許多化學纖維所 沒有的優良品性。像棉花,吸濕性能好,穿著透氣、吸汗、舒 適,所以人們在選購內衣時,都喜歡選擇純棉紡織品。麻沒有棉 花那樣柔軟,但韌性比棉好,是天然纖維中的強者,尤其是薴 麻,品質最好。麻織品一般都是用來做夏季服裝,特別是薴麻。因為薴麻布具有涼爽、吸濕、透氣的特性,而且強度高、硬挺、不沾身,所以很受人們歡迎。麻還具有耐磨性和極優良的耐霉抗 蝕性。所以人們用麻來做繩索、織漁網。羊毛的優點也很多,毛 織品堅牢耐穿,保暖性好,隔熱也好。毛料服裝經過熨燙,泥面 平整,褲線摺痕持久挺直。毛織品也有良好的透氣性和吸濕性,還有手感柔軟和不易沾污等優點。那纖細閃光的蠶絲,有著許多 優異的特性:吸水性和耐熱性較強,保溫性也很好。絲織品精美 華貴,被人們譽為“纖維皇后”。
但天然纖維也有缺點。棉纖維長期和空氣接觸並受日光照曬 就會逐漸被氧化,強力降低,失去柔軟性而變脆。羊毛怕鹼,遇 鹼會溶解,也怕太陽曬,太陽光中的紫外線可以破壞羊毛的化學 組成,使羊毛強力下降,失去光澤。蠶絲怕鹼、怕陽光,絲製品 在日光下曝晒,易老化脆損。
人造纖維的性能一般近似天然纖維———棉花,但粘膠纖維(人們稱為“人造棉”或“人造絲”)最大缺點是受濕后強度降 低,不耐久穿。
合成纖維可說是方興未艾,天天要和我們打交道。合成纖維 有許多獨到之處:除具有強力高、不霉爛的通性外,還各有特 點,如錦綸耐磨性能特別好,大約要高於棉纖維好幾倍;滌綸纖 維彈性最好,抗皺性和保形性也特別好;維綸纖維性能與棉纖維 相近,但耐磨性能比棉好;腈綸纖維性能與羊毛相近,而耐光性 極好,比羊毛也輕;丙綸輕盈堅牢;氯綸保暖性很好,具有“特 異功能”,若是得了關節炎,在治療的同時,買件氯綸內衣穿上,有助於健康的恢復。合成纖維的主要缺點是透氣性、吸濕性和耐 熱性都較差。
人造纖維
再生纖維素纖維、用纖維素為原料製成的、結構為纖維素II的再生纖維。由於耕地的減少和石油資源的日益枯竭,天然纖維、合成纖維的產量將會受到越來越多的制約;人們在重視紡織品消費過程中環保性能的同時,對再生纖維素纖維的價值進行了重新認識和發掘。如今再生纖維素纖維的應用已獲得了一個空前的發展機遇。再生纖維素纖維的發展總體上可以分為三個階段,形成了三代產品。第一代是20世紀初為解決棉花短缺而面世的普通粘膠纖維。第二代是20世紀50年代開始實現工業化生產的高濕模量粘膠纖維,其主要產品包括日本研發的虎木棉(后命名為Polynosic)和美國研發的變化型高濕模量纖維HWM以及蘭精公司80年代後期採用新工藝生產的Modal纖維。60年代後期開始,由於合纖生產技術的迅速發展,原料來源充足和成本低廉,合成纖維極大地衝擊了再生纖維素纖維的市場地位。許多研究機構和企業更多地關注了新合纖的開發和應用。在此期間,世界再生纖維素纖維的發展趨於停滯。第三代產品是以20世紀90年代推出的短纖Tencel(天絲)、長絲newcell為代表。受健康環保意識、崇尚自然等因素的影響,人們對再生纖維素纖維有了新的認識,新一代再生纖維素纖維的理化性能也有了充分的改進,因此,再生纖維素纖維的應用重新出現了迅猛的增長。
再生纖維素纖維
纖維素酯纖維,從天然蛋白質製成的性質類似羊毛的纖維。羊毛、蠶絲等為天然蛋白質纖維。1866年英國人E.E.休斯首先成功地從動物膠中制出人造蛋白質纖維。他將動物膠溶於乙酸,在硝酸酯的水溶液中凝固抽絲,然後以亞鐵鹽溶液脫硝,進一步加工得到蛋白質纖維,但未工業化。1935年義大利弗雷蒂才用牛乳內提取的乳酪素製成人造羊毛。天然蛋白質製成的蛋白質纖維與羊毛的性質差不多。基本結構單元都是氨基酸,以醯胺鍵(肽鍵)結合在一起的高分子。比天然羊毛優越之處在於不易皺縮,不易蟲蛀,易保存;缺點是保暖性及柔軟性較天然羊毛差些。工業生產蛋白質纖維的主要原料是乳酪素、花生蛋白及大豆蛋白等。指從木材、棉短絨等植物材料中提取得到的纖維素,與有機酸等反應所生成的纖維素衍生物——纖維素酯為原料製得的、最終纖維大分子化學結構仍保持纖維素酯結構的纖維均屬之。
纖維素酯纖維
蛋白質纖維和其他天然高分子物纖維。
其性能與合成纖維相比,纖維強度稍低,吸濕性好,染色比較容易。產品形式有長絲(人造絲)和短纖維。
基本化工原料、用於造紙、人造纖維、洗滌劑、醫藥、石油化工、水處理、精細化工、有機合成、紡織工業、印染、制皂、冶金、玻璃、陶瓷 ; 性狀:白色或微帶顏色桶裝固鹼或片狀固鹼規格品級 優等品 一等品 合格品 指標 NaOH% 96.0 96.0 95.0 Na2CO3 1.3 1.4 1.6 NaCl% 2.7 2.8 3.2 Fe2O3% 0.008 0.01 0.02生產方法 蒸餾法用途:基本化工原料、用於造紙、人造纖維、洗滌劑、醫藥、石油化工、水處理、精細化工、有機合成、紡織工業、印染、制皂、冶金、玻璃、陶瓷用於製作衣著用品和室內裝飾用品,也可用於製作輪胎帘子線、香煙過濾嘴等。
化纖行業的發展主要受下游原材料和上游紡織行業的影響,從上游原料供應看,我國合成纖維的原料進口量隨著經濟的發展不斷下降。這為化學纖維行業的發展帶來了光明。2004年我國紡織品服裝出口額已經達到約900億美元。紡織行業的發展為化纖應用提供了更大的發展空間,且我國在不斷研究開發化學纖維在其他非紡織品的應用。
人造纖維製成的衣服
近幾年我國化學纖維出口數量增大,從2002年到2005年我國化學纖維進口的絕對數量下降,出口數量不斷增大。化纖長絲2004年和2005年分別實現貿易順差1358百萬美元和2119百萬美元,化纖短纖2004年和2005年分別實現貿易順差為134百萬美元和1133百萬美元。由此可見,我國化纖行業的發展總體來說是健康的。
以天然聚合物(如纖維素、蛋白質等)為原料,經化學處理和機械加工而製得的化學纖維。人造纖維一般具有與天然纖維相似的性能,有良好的吸濕性、透氣性和染色性能,手感柔軟,富有光澤,是一種重要的紡織材料。它可以純紡或與羊毛、絲等天然纖維、合成纖維混紡,製得各種衣料。粘膠纖維中的強力絲因強度高,抗多次變形性好,可用在工業方面。再生蛋白質纖維具有類似羊毛的性質,可代替羊毛。目前,可用蛋白質與其他纖維接枝共聚或共混以改善其他纖維的性質。1984年,人造纖維的產量約為 3.1Mt,占化學纖維總產量的21.3%。
人造纖維製品
人造纖維按其化學組成可分為再生纖維素纖維、纖維素酯纖維、再生蛋白質纖維三類(見表)。再生纖維素纖維以含纖維素的農林產物,如木材、棉短絨、甘蔗粕、蘆葦等為原料製得,纖維的化學組成與原料相同,但物理結構發生變化。纖維素酯纖維也以纖維素為原料,經酯化后紡絲製得纖維,纖維的化學組成與原料不同。再生蛋白質纖維的原料則是玉米、花生、大豆以及牛乳酪素等蛋白質。
人造纖維
人造纖維是天然纖維經過化學方法、機械加工方法而制的的纖維。由於人造纖維的基本原料本身也具有天然纖維的基本化學結構,化學加工的作用只是改變纖維物理特性的再生產過程,因此,人造纖維亦稱作再生纖維。較多的稱呼是人造棉、人造絲。
(一)乙酸酯纖維
乙酸酯纖維是由纖維素與乙酸酐反應,得到在一個葡萄糖單元導航具有2-3個乙醯基團的產品,硫酸作為反應的催化劑,加入過量水終止反應,而使乙酸纖維沉澱下來。所得到的片狀物質溶於丙酮或乙酸甲酯,這就是所謂的“干抻拉”,即當溶解蒸發時,纖維就形成了。對於合成纖維,其交聯鏈段和形狀,可以進行控制。再抻拉可以增加強度,纖維可以得到所需要的扭曲性能。乙酸酯纖維的密度很大,沒有空隙,抻拉紡織可能使纖維產生許多交聯結,纖維的抻拉可得到高結晶度,因此增加了強度。添加劑可混入粘性溶液,以增加不透明性,同樣,顏料也可以加入到“干紡”纖維中。
(二)粘膠纖維
粘膠纖維的產量在人造纖維中居首位。它的原料是木材,在中國則以棉短絨占較大比例,其他還有竹、甘蔗渣、麥稈、和蘆葦等。例如將木材除去非纖維成分制的的纖維素漿,先用18%的氫氧化鈉溶液處理生產鹼纖維素,再在密閉容器中以二硫化碳處理,形成磺酸纖維素鈉,溶於4%-6%可行鈉溶液中成為粘液,將此粘液壓過噴絲頭抽絲,從噴絲頭形成的粘膠細流進入含有無機酸、電解質的凝固浴中變成粘膠纖維。普通粘膠纖維的性能與棉纖維相比,除吸濕性高、耐磨性好以外,其他如強度、延伸、耐光與耐化學性等均較差。在顯微鏡下,粘膠纖維的縱向剖面一般呈圓形,也有特別製成竹節狀和麥稈狀的。截面有各種形狀,普通粘膠纖維為鋸齒形,強力膠纖維等呈圓形或接近圓形或腰子型。
(三)銅氨纖維
銅氨纖維的製法是將由天然纖維溶於銅氨溶液中,製成濃度很高的纖維素漿,採用漏斗式拉伸紡絲法,溶液從噴絲頭噴出與水溶液一起從紡絲漏斗中流下,大約拉伸至400倍,逐漸固化為絲條。銅氨纖維的截面不分皮芯層,可將二根或多跟單絲沾在一起,製成無捻絲。其截面呈圓形。銅氨纖維的外觀和手感與蠶絲類似,賦予柔韌性,彈性和懸垂性,其他性質類似於粘膠纖維。隨著粘膠纖維的興起,銅氨纖維曾一度失去競爭能力,目前因為銅和氨的回收有較大的改進,又重新引起人們認識。人造纖維可以用於棉花相同的染料進行染色。乙酸酯纖維常用分散染料來染,對於人造纖維,印花時非常普遍的事。根據極性溶解,因為這些溶劑對這些纖維有一定的溶解性,此外,強酸和強鹼也使纖維降解。對於鹼性溶液,三乙酸酯纖維是最穩定的,在室溫下可容許PH值到9.5.在乾洗中,如用三氯乙烯可能引起纖維降解。還應該注意,人造纖維織物廣泛應用印花工藝,因此,應該盡量避免漂白。對於這種人造纖維,可簡單應用HLB值13以上的表面活性劑。對於未染色和未印花的織物,可用低濃度的鹼,配入三聚磷酸鈉,硅酸鹽或碳酸鈉。
人造絲,人造綿,人造毛都是粘膠纖維製作的,該物色彩鮮艷,質地柔軟,但耐磨性差。若養護得當,可以延長它的使用壽命。
1、人造棉縮小率大,做衣服前要縮水;
2、縫紉針要用細針,縫線相應用細線;
3、洗滌時不能用搓板和大功率洗衣機;
4、曬在陰涼通風處,不可陽光下曝晒;
5、啟示熨燙要噴水,半濕半干時熨,溫度不能高,燙反面不要用力拉,以防變形。