差别化腈纶纤维

“差别化纤维”是外来语，来源于日本，与目前流行的“新合纤”出处相同、意义相近。与功能性纤维的界限已不十分清晰，可以说差别化纤维已经涵括功能性纤维。腈纶差别化纤维是指经过化学改性或者物理改性的腈纶纤维，是对常规腈纶品种的创新或者使其具有某些特性的腈纶纤维。目前差别化腈纶纤维主要包括高收缩纤维、复合纤维、异型纤维、抗静电纤维、抗紫外线纤维、远红外纤维、抗菌纤维、阻燃纤维、芳香纤维、负离子纤维、抗起球纤维等等，各种差别化腈纶纤维均可通过调节聚合及纺丝的工艺进行生产。从广义上讲，差别化腈纶纤维还应包括采用上述新技术制造的差别化纤维进行纺纱、织造、染色、整理等深加工，具有高性能、高科技含量、高附加值的纺织新产品，以适应不同消费者的需求。 另据有关资料介绍，在美国有75%的人意识到细菌存在于他们的日常生活中，有70%左右的人愿意花高价购买他们喜欢的高功能性纤维织物；在欧美的家用纤维纺织品中，功能性纺织品已经占80%以上。目前我国在差别化纤维及功能性面料开发方面还滞后于欧、美、日、韩等国家，与纺织强国相比尚存在很大的差距。因此，加快发展我国差别化纤维及纺织品，参与国际市场的竞争，是中国化纤和纺织业提高竞争力及产品附加值的当务之急。 1 我国腈纶差别化的现状 1.1 腈纶纤维的质量 由于技术和经济的发展，市场对腈纶产品提出了更高的要求而我国腈纶技术开发力量薄弱，科技成果转化步履艰难，质量指标及产品包装等方面还不能与日本、韩国的厂家相比。 总之，腈纶产品在质量上存在的问题，在相当大的程度上制约了企业的生产，降低了产品的市场竞争能力。 1.2 腈纶纤维的差别化 虽然我国腈纶行业发展迅速，但腈纶的产品结构却不尽人意，产品的差别化率低。在国产腈纶市场上，常规品种（3D、6D）严重饱和，而复合、超细旦、异型、抗菌等差别化品种却需大量进口。1996年我国对高缩、异型和阻燃等差别化腈纶需求约133kt，国内只满足20%。2001年8-10月由上海海关进口腈纶的主要国家或地区中，从日本进口了13418吨，其中差别化腈纶7900吨，占59%；从台湾省进口2164吨，其中差别化腈纶995吨，占46% 。进口的品种主要是粗旦、高收缩、阻燃及有光纤维等。 据权威资料介绍，日本腈纶产量为41.8万吨，与中国石油、石化两大集团的产量相当，但内需较少，主要是出口，中国每年的进口量约占本国生产量的30%强。那么，日本腈纶产品依靠的是什么呢？就是采用新产品、新技术和新装备来占领市场，并大大提高纤维的附加效益。目前国内除了少数几家腈纶厂能生产少量差别化纤维外，大部分腈纶生产厂家品种单一，竞争力不强，根本无法应对国际化纤市场的挑战。 目前我国腈纶的差别化率仅为15%，与发达国家的40%相比相差很大。在国内市场上，高收缩、高分子量、高染色和复合纤维基本已被用户接受，反映也比较好。但是异型纤维、抗菌纤维、抗静电纤维等品种的开发与应用还处于起步阶段，与国外的向多功能、高仿真和高性能方面发展还存在较大差距。 2 腈纶差别化纤维的应用 2.1 高收缩腈纶纤维 2.1.1 性能 聚丙烯腈纤维是丙烯腈与第二、第三单体进行共聚反应，生成的聚丙烯腈大分子呈不规则的螺旋形构象，不具有真正的结晶结构，因此没有严格的结晶区与无定形区，只有高序区和低序区之分，聚丙烯腈纤维的这一结构特性影响了纤维的物理机械性能，使腈纶纤维具有热弹性，高收缩腈纶纤维就是应用这一特性而开发生产的。 高收缩腈纶纤维是指纤维的沸水收缩率高于15% ，用高收缩纤维与常规纤维以一定的比例混合纺纱后，在松驰的条件下进行蒸纱处理，可产生15%以上的急骤热收缩，便可生产出风格独特的膨体纱线，而且手感丰满柔软、富有弹性。 高收缩腈纶纤维的生产方法主要采用化学改性与物理改性相结合的工艺技术，增加第二单体的含量以改善纤维的拉伸及柔软性能；在常规腈纶生产工艺操作的基础上，调节热定型及热拉伸工艺参数，并控制腈纶纤维的沸水收缩程度。 2.1.2 应用 依据高收缩腈纶纤维不同的热收缩率，可以生产出不同风格及性能各异的纺织产品。在实际应用中，高收缩腈纶纤维与常规腈纶（或化学）纤维一般按35：65的比例进行混合制条，然后再进行纺纱。一般情况下，纱线的热收缩率在15-25%之间，可用于生产提花织物、绉类织物等；纱线的热收缩率在20-35%之间，可用于生产膨体毛线、腈纶衫、毛毯、地毯及人造毛皮等；纱线的收缩率在35-50%之间，可用于生产人造皮革等。 2.2 高分子量腈纶纤维 2.2.1 性能 高分子量腈纶纤维主要是通过提高聚合反应中高聚物的分子量，使之达到要求的工艺参数，然后进行纺丝加工而成的腈纶纤维。纺丝生产腈纶纤维要求高聚物的分子量最小不能低于30000，腈纶纤维的物理机械性能随着分子量的增加而提高，因此使腈纶纤维的强度也有所增加。但是，高聚物的分子量增加将使原液的粘度增加，这样就造成纤维成形纺丝的困难，所以，高聚物的分子量也不能无限制的增大。 高分子量纤维由于比普通腈纶纤维聚合物的分子量高，因此纤维的强度好，手感硬爽，弹性佳，织物的纤维抗倒伏性好。 2.2.2 应用 高分量腈纶纤维是作为生产地毯、壁毯、脚踏垫及坐垫等的主要原料。一般采用占40%比例的高分子量纤维与其它纤维混纺，为了达到刚柔相济的效果也可配入一定比例的3D腈纶纤维，使织物的风格内刚外柔、手感硬爽丰满、弹性十足。 2.3 高延伸腈纶纤维 2.3.1 性能 高延伸腈纶纤维采用控制聚合及纺丝工艺参数，主要控制一单、二单的比例参数以及纺丝的热牵伸参数、定型压力数值，以提高纤维的延伸度。 高延伸腈纶丝束经过拉断机电热板时，在高于玻璃化温度的情况下加热，并在一定牵伸力作用下产生高伸长，然后冷却纤维使之具有潜在的收缩，从而生产出高收缩腈纶毛条。 2.3.2 应用 一般情况下，腈纶生产企业生产高延伸腈纶丝束供给下游拉断制条工序，然后拉断制条工序控制拉断机的牵伸倍数、热板温度及纤维冷却系统，生产出高收缩腈纶拉断条。接着在针梳机上与60%的正规拉断条混合梳理，制成了高收缩膨体毛条，最后用于纺制腈纶膨体纱线、腈纶衫、腈纶毛毯等产品。 2.4 双组份腈纶纤维 2.4.1 复合纤维 复合纤维就是在纤维截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物的化学纤维。根据不同聚合物的性能及其在纤维横截面上分配的位置不同，可以得到不同性能和不同用途的复合纤维，如皮芯型纤维、并列型或偏心皮芯型纤维、海岛型或裂离型纤维等。 复合纤维的生产采用双螺杆、双计量泵及复合喷丝头进行，将两种或两种以上组份各形成一股细流，在贴近喷丝孔入口处汇合，然后从同一喷丝孔中挤出，凝固冷却而成复合纤维。 在湿法纺丝中还有将两种组分通过静态混合器和计量泵，经一个喷丝头纺制随机型复合纤维，如永久性卷曲纤维、超细纤维、中空纤维、异型细旦纤维、导电纤维、阻燃及光导纤维等。 2.4.2 性能 大庆石化公司腈纶厂生产的双组分腈纶纤维属于并列型的复合纤维，利用两种聚合物在纤维截面上不对称分布，在后处理过程中产生收缩率差异，从而使纤维产生立体的螺旋状卷曲。为了得到卷曲性能优良的腈纶纤维，就要在实践中摸索出一套最佳的工艺控制和组分配比参数。 双组份腈纶纤维的抱合力强，具有类似于羊毛的膨松性和弹性。 2.4.3 应用 大庆石化公司腈纶厂生产的双组分纤维可纺性好、损耗低、纺织品的毛感强，适合于生产仿毛类绒线、针织物、毛毯和地毯等。一般情况下，双组分腈纶纤维混入的比例达到10-15%，就能够提高纺织品的外观及手感性能，而且应用双组分纤维生产的地毯抗倒伏性能也有了很大提高。 2.5 细旦腈纶纤维 2.5.1 性能 通常情况下，单丝纤度（dpf）较细的纤维称为细旦纤维，腈纶纤维细度在0.5-1.3dtex范围内的是细旦纤维，小于0.5dtex的腈纶纤维为超细旦纤维。一般情况下，利用常规、中速或高速纺丝设备，通过工艺上的变化就可制成细旦纤维。 细旦腈纶纤维质地柔软，抱合力好，光泽柔和，具有芯吸效应，所以织物透气、透湿性好，柔软悬垂，穿着舒适。另外，由于单丝纤度小，表面积增大，染色时可出现减碱效应。 2.5.2 应用 细旦腈纶纤维通过纺织的特殊加工，制成的超柔类织物，手感更柔软、保暖性更好、服用更舒适。细旦纤维一般用于运动服、内衣、睡衣、泳衣、针织物、牛仔裤等柔软织物，并在仿真超真（人造麂皮等）方面有更广泛的前景，以弥补天然纤维的不足。 2.6 异形腈纶纤维 2.6.1 生产方法 异形腈纶纤维是用异形喷丝板孔纺制的具有非圆形截面的腈纶纤维，生产异形腈纶纤维的关键是喷丝板孔形的设计和调节异形截面冷却成形过程。 聚合物大分子在喷丝孔道中发生流动取向和弹性形变，在挤出孔道后，发生解取向和弹性回复，造成孔口膨化现象，这对纤维截面有一定的影响。另外，孔形设计、聚合物粘度、表面张力及冷却条件等对异形度都有一定的影响，所以说，控制纤维生产过程中的异形度关键是从膨化、表面张力和粘滞阻力三方面进行，膨化和表面张力不利于异形度提高，粘滞阻力有利于提高异形度。 这样，采用各种异形纺丝组件和喷丝板，制取不同截面形状的纤维。 2.6.2 性能 由于使用异形喷丝孔板的不同，生产的腈纶纤维截面也不一样，有三角形、扁平形、十字形、三叶形、多叶形、星形、Y形、H形、矩形、菱形、五角形、六角形、中空及多中空形等等。 异形截面纤维具有特殊的光泽、膨松性、耐污性，并具有抗起球性，能改善纤维的回弹性和覆盖性能。 （1）外观风格 异形腈纶纤维能够增大织物的摩擦系数，手感滑爽柔软、细腻而丰满，非常接近于天然丝绸的感觉。而且研究人员认为，增加静摩擦系数，减小动摩擦系数，使二者的差值增大，可以提高纤维的“丝鸣”感。如东丽开发的花瓣型纤维“Shirukuroiyaru”是一种改进的三角形纤维，在每个三角形的圆头部有一微细的沟槽，纤维在摩擦时就可以发出“丝鸣”的声音。 异形纤维还能增大织物的抗弯曲刚度，提高覆盖性，使织物有一定的丰满感。 （2）光泽 光线射到圆形纤维的平滑表面，发生镜面反射；而射到不同截面形状的纤维上，会产生不同的光泽效果。在普通腈纶纤维、异形腈纶纤维和真丝织物的对比光泽度实验中，蚕丝的对比光泽度最大，异形腈纶纤维比圆形纤维的对比光泽度大，接近蚕丝的光泽。 （3）染色性 异形腈纶纤维因表面积大，故上染速率增快，但由于对光的反射率增大，所以在染料吸收量相同的情况下显色较淡，但织物的亮度增加。 （4）抗起球性 腈纶纤维易起毛起球，其织物在使用过程中，一些纤维形成卷缠的小球附着在织物表面，降低了织物的使用价值。而异形腈纶纤维因抱合力大，小毛丝不易滑露出来，因此起球现象大大减少。抗起球性能与截面的异形度有关，异形度越大，抗起球性越好。如同样的扁平腈纶纤维，在相同的线密度情况下，扁平度越大的抗起球性能也越好。 （5）抗污性 异形腈纶纤维由于对光的散射作用，透光率低，使污粒看上去较小，所以有感觉上的抗污性能。 2.6.3 应用 由于三角形腈纶纤维的光泽度好，与其它纤维混纺后有闪光的效应，因此主要用作人造毛皮、毛毯等生产原料，改善织物的光泽、外观及手感。 扁平腈纶纤维具有良好的后加工效果，如在拉绒加工或生产起绒织物时具有极好的排斥力，织物手感酷似触摸羽毛和动物毛皮。一般主要用作人造毛皮、绒毛玩具、室内装饰及轿车内的装饰材料等。 异形腈纶纤维在织物中的混纺比例一般为30%左右。 2.7 高染色腈纶纤维 2.7.1 性能 高染色腈纶纤维是在共聚单体中加入第三单体，主要作用就是向纤维中引入一定数量的亲染料基团，以改善腈纶纤维的染色性能，第三单体在聚合物中的含量不超过1%。 高染色腈纶纤维是丙烯腈与第二单体、第三单体的共聚纤维，第二单体通常用含有酯基的化合物，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯等；第三单体通常用甲基丙烯磺酸钠、衣康酸等。由于聚丙烯腈纤维引入了第三单体，使纤维上的染色基团增加，所以提高了纤维的上色率。 因此，高染色腈纶纤维的染色性能好、色泽纯正。例如采用高染色腈纶纤维纺织的纱线或织物，在同一染色条件下，在同一染缸里染色，与普通纱线或织物相比，高染色纱或织物上色快、颜色深，而且色泽纯正鲜艳。 2.7.2 应用 经试验，高染色腈纶纤维在纺纱织造过程中，可纺性能与普通纤维相比没有差别。通常情况下，应用于纺织色泽纯正、鲜艳的织物，以及对织物染色要求很高的产品上。 2.8 有色腈纶纤维 2.8.1 生产方法 有色腈纶纤维是在腈纶纤维的生产过程中，加入染料、颜料或萤光剂等进行着色的化学纤维，也称着色纤维。湿法纺腈纶工艺一般均采用凝胶染色方法，就是使初生腈纶纤维处于凝胶状态，通过染浴，便可制得有色腈纶纤维。 2.8.2 性能 有色腈纶纤维色泽牢度好、不易褪色，耐日晒，与纺织厂的散纤或纱布染色相比，既可节省前处理、染色、水洗、干燥等多道工序，也可降低成本、节约能源、减少环保处理费用。 最近大庆石化公司腈纶厂开发的增白腈纶纤维就是一种有色纤维，是在丝束后处理过程中加入增白剂，并采用较为先进的技术手段，使增白剂吸附、渗透到腈纶纤维上。这种腈纶纤维热稳定性高、应用持久，并能吸收350纳米的紫外线，放射出约450纳米的蓝光，因此腈纶纤维略带蓝光，产生洁白悦目的增白效果。 这种增白腈纶纤维可以取代腈纶纱线进行增白的传统工艺，非常有利于纺织企业的环境保护，而且对人体皮肤无任何过敏反应。 2.8.3 应用 有色腈纶纤维应用范围很广，可用于生产色织布、绒线、各种混纺织物地毯、装饰织物及产业用织物等。用增白腈纶纤维纺制的增白腈纶纱白度好，并减化了下游染色工艺，这种腈纶纱主要用于织造床上用品、服装、装饰品和玩具绒等，在欧洲、拉丁美洲及台湾等地用量较大。 2.9 抗菌腈纶纤维 2.9.1 生产方法 纺织品在使用过程中与人体皮肤接触很多，皮肤表面的汗液、皮脂等代谢产物及外部的污垢会附着在纤维上，容易滋生细菌，对人类的健康造成很大的危害。抗菌技术应用于合成纤维，大大减少了细菌对人体的危害。 合成纤维与天然纤维相比，其本身具有较强的抗菌性能，但是，合成纤维在纺丝及染整过程中，需要使用各种油剂及整理剂，这些助剂为细菌的生长与繁殖提供了足够的营养，细菌易于繁殖生长。因此，促进了抗菌纤维及织物的丰富和发展，如抗菌丙纶、抗菌涤纶、抗菌腈纶等等。 抗菌腈纶纤维采用的抗菌剂可分为无机、有机和生物霉抗菌三种。其中，无机类抗菌剂以金属无机盐（如银系）及抗菌沸石为主；有机类的抗菌剂的品种较多，主要包括酚系、胍类、季铵盐类，但有机系抗菌剂的缺点是高温时易分解；生物霉抗菌剂的专用性强，而且受温度影响也较大。 抗菌腈纶纤维的生产方法是在纤维生产过程中加入抗菌剂，可以在纺丝过程中加入，也可以在纺丝成形以后加入。 2.9.2 性能 抗菌腈纶纤维的抗菌有效成分能够渗透到纤维内部，牢度好，成本低，具有持久性好等特点。所以，抗菌腈纶纤维具有灭菌、杀菌、抑菌、除菌、防霉及消毒等功效，具有永久的抗菌性，对葡萄球菌、大肠杆菌的杀菌率大于99%，并有效抑制细菌繁殖，起到抗菌防臭作用。目前，抗菌腈纶纤维已经进入工业化生产的阶段。 2.9.3 应用 抗菌腈纶纤维主要用于运动服、医生护士服、宾馆饭店床单、毛巾、外衣、袜子、老年儿童服装等。 目前，国内抗菌纺织品也呈现出倍数增长的态势，但在抗菌剂、抗菌纤维及织物的生产规范性方面较差。如抗菌产品的抗菌率达到多少为合适，抗菌性能测试方法还没有一定的标准，以及抗菌剂的安全性检测也没有标准可参照，等等相关的一些问题，都将影响抗菌纺织产品的健康发展和市场竞争力。 2.10 抗静电腈纶纤维 2.10.1 生产方法 抗静电腈纶纤维采用常规的纺丝工艺，在纤维生产过程中加入抗静电剂，最终比电阻值小于101o欧姆.厘米的腈纶纤维。如果在聚合体中混有导电介质而纺制的腈纶纤维，其比电阻值小于10a（a=6）欧姆.厘米，那么就叫导电腈纶纤维。导电腈纶纤维的生产一般采用复合纺丝技术，在纺丝生产过程中加入碳黑或铜等金属粉末，或者采用纤维表面渗碳的方法在纤维表面形成导电层来制取导电腈纶纤维。 抗静电剂必须具备二个条件：一是抗静电剂与聚合物有一定的相容性，以保证均匀地分散在聚合物中；二是抗静电剂有高效的抗静电性能，有较好的热稳定性，不影响聚合物的纺丝。 2.10.2 性能 抗静电腈纶纤维的物理性能及产品风格与普通纤维相似，可纺性能较好。抗静电性能为：在202℃温度，50%相对湿度条件下，末上油纤维的比电阻小于101o欧姆.厘米，半衰期小于60秒，经20次以上洗涤仍具有上述性能。 2.10.3 应用 抗静电腈纶纤维在产业用纺织材料方面大有可为，特别是在劳动防护品方面有广阔的应用前景。抗静电腈纶纤维一般与普通纤维混纺时占有4-10%的比例，纺织后的织物就能起到抗静电的作用。可用于生产无尘无菌服、防爆工作服、服装、地毯、装饰材料、家用纺织品、口罩和袋式过滤材料等。 2.11 抗起球腈纶纤维 2.11.1 生产方法 织物起球是由于纤维表面光滑、松散的纤维尾端从织物表面露出来，在使用中摩擦而缠成小球。如果形成小球，由于纤维强度较低，也很容易从织物表面脱落，那么也有不易起球的感觉。 生产抗起球腈纶纤维有两种方法：一种用物理改性的方法，在纺丝过程中采用异形截面喷丝孔或降低拉伸倍数从而降低纤维的强度；另一种用化学改性方法，采用添加剂或用共聚方法改变聚合物组成或降低聚合物的分子量，均可提高腈纶纤维的抗起球性能。 2.11.2 性能 抗起球腈纶纤维的强度较常规同类纤维稍低，一般用于混纺，制成的织物可以防止或减少起球，即使起球后也容易脱落，织物的抗起球效果要达到三级以上。 2.11.3 应用 抗起球腈纶纤维可与其它纤维混纺，也可纯纺。用于针织、粗梳毛纺、精梳毛纺工艺，生产毛型织物与毛线，用作服装面料、高档衬衫、运动服及床上用品等。 2.12 阻燃腈纶纤维 2.12.1 生产方法 纤维的燃烧是由纤维、热、氧气三个要素构成的循环过程，因此，阻燃的原理就是要在热分解过程中减少可燃气体的生成，从而停止燃烧过程的循环和发展。 常用的阻燃剂有磷系阻燃剂和卤素系阻燃剂，腈氯纶就是一种阻燃腈纶纤维，是以氯乙烯或偏二氯乙烯与丙烯腈进行共聚获得共聚物，以水相聚合为主，大多采用湿纺工艺进行生产。 2.12.2 性能 阻燃腈纶纤维经20次洗涤，其阻燃性能基本不变。阻燃腈纶纤维的阻燃指标以极限氧指数（LOI）表示，空气中的氧含量为21% ，高于该值表示在空气中难于燃烧。阻燃腈纶的极限氧指数一般为26~31% 。 阻燃腈纶纤维除具有阻燃性能外，其它性能也应符合纺织品的加工要求，能纯纺和混纺，无毒性并有良好的手感和染色性。 2.12.3 应用 阻燃腈纶纤维是一种倍受国内外纺织人士密切关注的纤维，而且纺织品阻燃性在许多国家已有明确的法令规定，我国也逐渐在某些特殊使用范围做严格要求，如车船内用纺织品，高级宾馆的内装饰织物等，而且具持久性阻燃性的纤维和织物是目前更为需要的。 其实，阻燃腈纶纤维的用途非常广泛。一般情况下，阻燃腈纶纤维与其它纺织纤维混纺，制成床上用品、儿童及老人服装、装饰织物、地毯、防火工作服、产业用布等。另外，阻燃腈纶纤维在毛绒制品方面也可得到广泛应用，如人造毛皮、玩具及其它长毛绒织物。 2.13 抗紫外腈纶纤维 2.13.1 性能 紫外线对生命起着有益的作用，可以有效地促进维生素的生成，具有杀菌作用。但是，随着大气层中臭氧层的日渐稀薄，日光中的紫外线日益增加，过度的紫外线照射，对人体的皮肤形成极大的危害，易引起白内障疾患，使免疫功能下降。所以，加快