透视层出不穷的新纤维

1. 高性能纤维 高性能纤维分有机纤维和无机纤维两种。高性能纤维既可用于航天、航空及军事等尖端领域，还可用于体育、卫生、汽车工业、建筑业、农业、海洋开发、能源、环境保护等各个行业。由高性能纤维作为强化材料组成的尖端复合材料未来在国际市场上将出现热销的局势。 1.1 高强聚乙烯纤维 　　高强聚乙烯纤维的比重是所有高性能纤维中最小的，因此它具有最高的比强度；它的比模量和耐冲击性能比芳纶还要好；同时它还具有耐低温、耐疲劳、耐磨，抗紫外线及电绝缘等优良的性能。这些优良的性能使它与碳纤维、芳纶并列为当今世界的三大高性能纤维。 高强聚乙烯纤维广泛用于国防军需、航空、航天、安全防护、海洋工程、体育器材、电力通讯、医用材料等领域，如作为复合材料的增强纤维，用于防弹衣、防弹头盔；或与芳纶并用制做高强、耐磨、耐疲劳的绳索、钓鱼线、鱼网、防护网等；由于高强聚乙烯重量轻、耐疲劳，它还大量用于各种震动板；另外在雷达架复合材料，土工建筑中也用它作补强材料。 1.2 碳纤维 　　碳纤维在物理性能上具有强度大，模量高的特点；由于碳纤维完全是由碳元素组成的，因此它不燃烧，化学性能稳定，不受酸、盐等溶媒侵蚀；碳纤维的线膨胀系数小，在高温下机械性能变化小；碳纤维有良好的导电性，可反射电磁波，电磁波密封性能好，X射线通过性能良好。 于碳纤维具有这些优良的性能，使它应用范围极为广阔。用碳纤维制成的复合材料，可用于航天、航空、汽车业等，这种复合材料强度高，耐冲击，重量轻，可以大副减少航天器、飞机、汽车等的运行能源消耗，从而降低运行成本；另外在风力发动机的机翼、海洋油田支架平台、升降架及管结构、石油开采器材软质螺旋管、剑杆织机的剑杆、剑头、钓鱼杆、高尔夫球棒、网球拍框、滑雪板、赛车车架、赛艇，在建筑业替代钢筋等方面，碳纤维都有广泛的应用。 1.3 PBO纤维 　　PBO纤维具有高强、高模量、耐热性、阻燃等特性。其强力、量模为Kevlar 纤维的2倍，并兼具有间位芳纶的耐热阻燃的性能。PBO纤维的限氧指数为68，在有机纤维中阻燃性最高。PBO纤维柔软性良好，织成的织物柔软性近似于涤纶纤维织物，对于纺织编织加工极为有利。PBO纤维的耐药品性，耐切割性较好，作为保护材料有良好的效果。PBO的缺点是耐光性差，受紫外线照射影响纤维的强度，因此使用时应避光。 PBO纤维的用途可分两类，即耐热性的应用和力学特性增强材料的应用。耐热材料应用中最适宜用作制铝工业和玻璃工业制造过程 出料时的缓冲垫料；还可用于消防服、炉前工作服、焊接工作服等耐热工作服；高温过滤用耐热过滤材料。而力学特性增强材料的应用范围很广，可用于轮胎、运输带、胶管等橡胶制品的补强材料，混凝土的补强材料，防切伤的保护服、安全手套、安全栏、赛车服、飞行员服等各种运动服和活动性运动装备，用PBO纤维制作的复合材料可用于导弹、航天器、飞机、赛艇、震动板等。 1.4 芳纶 　　芳纶除了在物理性能上具有高强高模的特点外，还具有耐高温、耐冲击、低比重、加工性能好等优点，芳纶以其耐冲击力的优点与拉伸强度高的碳纤维组合成为高性能的尖端复合材料，用于航天、航空业，由于其耐冲击力的性能，使芳纶大量用于防弹背心、防弹头盔等防护用品；另外它还广泛用于制做绳索、网、帘子线、输送带等工业用品。 1.5 聚酰亚胺纤维 　　聚酰亚胺纤维具有良好的机械力学性能，强度高；它的耐高辐射性极强，用高能的γ射线照射8000次后，纤维强度和电性能基本不变；另外它的耐热性极强，不仅耐高温，而且耐低温；该纤维的电绝缘性极为优秀；聚酰亚胺无毒，具有阻燃性。 　　聚酰亚胺纤维织物可用于宇航、核动力站、可燃气体过滤器、强热源辐射热的绝热屏地毯、高温防火保护服、赛车防燃服、装甲部队的防护服和飞行服等。聚酰亚胺纤维复合材料可广泛地用于高科技行业，如航空电缆、高温绝缘电器、航空火箭发动机喷管，原子能设施中的结构材料，航空发动机的结构材料等。 2．绿色纤维 2.1 Lyocell纤维 　　Lyocell纤维具有良好的吸湿性、舒适的穿着性、自然的光泽、极好的染色性能和可生物降解性等优点；还具有很好的干湿强度，基本与涤纶纤维相同，而湿强度远远大于粘胶和棉花。Lyocell 纤维的原料来自于自然并可再生的速生林，不会对资源造成掠夺性开发。 　　由于Lyocell 良好的性能，其产品能满足人们回归自然、崇尚自然的需求和对天然纤维素纤维的偏爱，所以该纤维在全球范围内受到普遍欢迎。目前英国、美国、奥地利、德国都已实现工业化生产。据专家预测，到2050年总产值将达到1600-2000万吨。 2.2 聚乳酸（PLA）纤维 　　聚乳酸（PLA）纤维是采用可再生的玉米、小麦等淀粉原料，经发酵转化成乳酸，再经聚合、熔融纺丝而制成的。PLA纤维在土壤或水中，会在微生物的作用下分解成CO2 和水，随后在阳光的光合作用下，又会成为淀粉的起始原料。由于这是个循环过程，很多专家把PLA纤维称为"21世纪的环境循环材料"。 PLA纤维具有与涤纶相似的性能和真丝般的光泽，其回潮和芯吸性都优于涤纶，因此其织物的舒适性很好；它虽然不是阻燃的，但确具有低可燃性和低发烟量；它的弹性恢复和卷曲保持性很好，因此其织物具有很好的保形性和抗折绉性，并且手感和悬垂性很好；它的染色性能很好，可在常压下用分散染料沸染，并且具有良好的抗褪色和抗紫外线。PLA纤维可制成长丝、短纤、复丝和非织造布等多种产品。 由于它的良好的性能，被广泛用于医疗卫生（医用缝线、外科手术植入材料、创面敷料、尿布、卫生巾等），服装（内衣、运动衣），家具装饰布，人造草坪，地质工用纺织品等。根据预测，由于该纤维的用途广泛而使其纤维生产量将在2005年翻一番。 3：聚酯纤维 聚酯纤维是化纤中最重要的纤维之一，具有很多优良的性能，但普通聚酯纤维也存在一些缺点，为此人们针对聚酯纤维的缺点，通过分子结构改性，合成新的聚酯纤维。由于合成纤维已具有仿毛，仿棉及仿丝等天然纤维的特性，经假捻加工可制成具有蓬松性，伸缩性及良好手感的加工丝。其丝织物具有易洗，快干，免烫及色泽亮丽等特点，因此成为纺织业上游最主要原料。另外，据预测，到2010年，全世界棉花所占比重将下降到30%，羊毛下降到2%；而合成纤维尤其是聚酯纤维仍将以较快的速度发展，聚酯在纺织纤维总量中的比重可能继续提高。 3.1 PTT纤维 　 作为21世纪的大型工业生产的纤维，PTT纤维现已开发成功，它所以被称为21世纪大型纤维，这是因为PTT纤维与PET纤维、PBT纤维同属聚酯纤维。PTT纤维是以1、3-丙二醇作为第二单体，经聚合、熔融纺丝而制成的新一代聚酯纤维。PTT纤维兼具聚酰胺和PET纤维的优点，即有PET的耐化学性又有聚酰胺纤维的良好回弹性，不但有很好抗污性，还有良好的易染性、耐磨性。 在20世纪PET纤维的产量居各种纤维之冠（1450万吨／年），而PTT纤维的各项物理机械指标和性能都优于PET性能，PTT纤维的开发成功，将逐步替代PET纤维。另外，PTT纤维兼有涤纶和锦纶的特性，除防污性能好外，还有易于染色、手感柔软、富有弹性、易干等特性，将首先在地毯领域替代锦纶。因此，在不久的将来，PTT纤维将逐步替代涤纶和锦纶而成为21世纪大型纤维，也被专家们预测为21世纪最主要的新纤维品种之一。　　 　　PTT纤维是服装和家用装饰领域非常理想的纤维材料，由于其良好的回弹性，可以取代氨纶用于弹性织物，而且使用起来更方便，性能更好，用这种纤维制成的装饰布或地毯等具有永久的抗污能力，还有优良的手感与膨松性。目前PTT的聚合物工业化迅速发展。美国、欧洲、日本、韩国、中国台湾等都已开始工业化生产PTT纤维，预计2010年PTT纤维的总需求量将达110万吨。 3.2 ECDP纤维 普通涤纶纤维织物需要高温高压染色，这不仅生产效率低，而且生产成本较高。针对聚酯纤维这一缺点，人们在常规涤纶二元单体的基础上增加少量3、5-间苯二甲酸二甲酯磺酸钠（SIPM）作为第三单体，再增加少量一定分子量的聚乙二醇作为第四单体，通过缩聚方式聚合，并经熔融纺丝所制得的涤纶新品种，就是ECDP纤维。 　　ECDP纤维可用阳离子染料在常压沸染条件下染色，染色不仅方便，而且上染率高，色谱广，色彩鲜艳。ECDP纤维与普通涤纶相比，手感更为柔软，纤维力学性能更趋向于中强中伸型或低强高伸型，服用性能更为优良；但其最大的缺点是耐热性较差，反复熨烫后强力损失较明显。目前ECDP纤维已广泛用于与棉混纺或纯纺的服装和装饰织物中。 3.3 PEN纤维 　　PEN纤维是聚酯家族的又一个新成员，其发展正在国外悄然兴起。由于其强度、摸量、耐热性和耐水解等基本性能优于聚酯，因此被称为聚酯产业的“希望之星”。 PEN纤维是萘二甲酸二甲酸二甲酯（NDC）与乙二醇通过缩聚，再经熔融纺丝而制成的。其突出的强度和刚性、以及热稳定性、尺寸稳定性、抗紫外线性、耐化学药品性、耐水解等优良的性能，使其能够用于轮胎帘子线、高温场合的地毯、高温气体过滤器、丝网印刷和电气绝缘材料等。 4．高功能纤维 随着社会和科学技术的发展，人们的物质生活水平越来越高，人们开始追求舒适、美好的生活空间，对于服装材料除了要求接近自然，赋予真丝柔软感和纤细感、光泽优雅以外，还要求具有特殊的功能，如吸湿透湿、抗静电、防微波、防紫外、抗菌防臭、阻燃、保健医疗等功能。高功能纤维就是为满足这一需求而发展起来的新一代化学纤维。 4.1 陶瓷纤维 陶瓷纤维是一种无机耐火纤维，指将陶瓷物质渗入成纤高聚物中共混而制成的纤维。陶瓷纤维的范围很广，包括以金属氧化物、碳化物、氮化物、氧化铝、硅酸铝、碳化硅、氮化硼、钛酸钾等原料为主而制成的纤维。纤维基质可以是聚酯、聚纤胺、聚丙烯、聚乙烯等，根据不同的用途可选用不同的陶瓷。陶瓷纤维具有耐高温、耐腐蚀、高强度、高模量、热传导系数小、抗热振、低热容等优点，现已广泛应用于冶金、化工、建材、航空航天、汽车等行业的耐火、隔热、防火、高温过滤和劳动保护等领域。 4.2 导电纤维 导电纤维根据导电成分不同，可分为金属导电纤维、炭黑导电纤维、导电高分子型纤维、金属化合物型导电纤维四大类。 这些导电纤维可以通过与普通纤维混纺而织制成抗静电织物或导电织物，也可与普通纱交织制成抗静电织物或导电织物。这种织物广泛用于无尘、抗静电、防爆工作服及工业用材料；在半导体、精密仪器、生物医学领域有着广泛的市场。这里有些导电纤维除具有抗静电导电功能外，还同时具有防微波或抗菌防臭功能。 4.3 中空纤维分离膜 中空纤维分离膜是一种功能性纤维，其基材有粘胶纤维、聚丙烯睛纤维、聚酯纤维等，根据其孔径特征可分为微滤膜、超滤膜、反渗透膜、离子交换膜和气体分离膜。采用纺织工艺制成的中空纤维膜可组装成血液过滤器、血液透析器、血浆分离器和各种净化器，用于纯水制备、药液制取、废水处理、海水淡化等方面。 4.4 玻璃纤维 玻璃纤维的主要成分为二氧化硅和其它金属氧化物，在熔态下经纺丝而成。玻璃纤维的原料丰富，制造工艺成熟，价格低廉，具有不可燃、耐腐蚀、耐热、强度高、绝缘性能好等优点，在工业上有广泛用途。 由于该纤维市场前景看好，使亚洲最大、年产3万吨的玻璃纤维池窑生产线，上个月也在重庆国际复合材料有限公司开始生产。该公司是由云南云天化股份有限公司、沙特阿曼迪股份有限公司于2001年10月投资组建的合资企业，也是目前大陆的三大玻璃纤维生产基地之一。该公司原计划到2010年投资10亿元人民币，年产玻璃纤维能力将达到10万吨的生产线。 5. 生物纤维 生物纤维主要用于生产生物医用纺织品，而生物医用纺织品既属于产业用纺织品领域，又属于医疗器材范畴，它是生命科学和材料科学交叉的产物，目前已经成为各国研究的热点。生物医用材料是现代临床医学发展的重要物质基础，其产业规模虽然不大，但知识密集，产出很高，因此世界各国对此均十分重视，其发展势头十分强劲。 5.1 蜘蛛丝 通过将蜘蛛丝成功地溶解，Wgoming大学已经克隆出蜘蛛丝的基因。蜘蛛丝具有化学纤维不可比拟的良好性能。将蜘蛛丝基因转移到蚕体内，蚕将不再生产蚕丝，而使生产蜘蛛丝变为现实。蜘蛛丝与尼龙一样结实，其断裂伸长率为35％。 研究者通过实验室造蜘蛛丝的研究，期望得到与蜘蛛丝相同的生物纤维。这些生物纤维有许多可能的用途，它既轻又结实又有弹性，可能在卫星和飞机上得到应用，用制造轻量型防弹背心、头盔乃至降落伞绳索，蜘蛛丝尤其适宜应用在那些零下40℃下仍需保持弹性而只有在极低温度下才变脆的应用领域；另外，在桥梁建筑、复合材料、生物医学等方面均有很大的应用潜力。 5.2 海藻酸纤维 海藻酸是从海藻植物中提炼的多糖物质。当它用于伤口接触层时，它与伤口之间相互作用，会产生海藻酸钠、海藻酸钙凝胶。这种凝胶是亲水性的，可使氧气通过而细菌不能通过，并促进新组织的生长。 5.3 骨胶原纤维 骨胶原纤维是通过重新组构牛屈肌腱的骨胶原悬浮液制成的。它作为医用材料的特点在于：生物适应性优良、无抗原性、生物体吸收性良好等，因此国内外正将其开发和应用于伤口保护。 5.4 甲壳质纤维 　　甲壳质（也称甲壳素）来自虾和蟹等节足动物的甲壳中，每年海洋产甲壳量达10亿吨在天然高分子的产量仅次于纤维素。甲壳质是一种天然多糖物质，由于其具有较好的晶状结构和较多的氢键，因此，其溶解性能很差。甲壳经脱乙酰化合成为甲壳胺（也称脱乙酰甲壳素）其溶解性能比甲壳质好。将精制的甲壳质或甲壳胺溶解于合适的溶剂，通过湿法纺丝制成为甲壳质纤维或甲壳胺纤维。由于甲壳质或甲壳胺具有良好的生物相容性和适应性，并具有消炎、止血、镇痛和促进肌体组织生长等功能，可促进伤口愈合，因此被公认为保护伤口的理想材料。