纤维鉴别及新型纺织纤维材料发展趋势

新型纺织纤维材料发展趋势与方向

摘要:纵观人类文明的发展史,人类在服饰、衣着方面一直追求更高、更好。直至当代文明,随着科技发展,人类生活水平的提高,在这机遇与挑战并存时期,纺织行业的发展达到了一个崭新的高度。在纺织原料方面,新型纤维材料更是推陈翻新,不再仅仅拘泥于普通的棉、麻、丝。近年来,随着高分子科学发展,开发了各种高强度、高功能的新纺织材料,各种新纤维材料已经应用到通讯信息、海洋、航空等高新产业。如今,世界各国都把发展新材料作为发展经济、推动技术进步的重要方面,各种新型纺织纤维作为当今高技术领域的重要材料,被称为21世纪经济发展的一大支柱。另外,从国际市场发展趋势看,加快纺织环保纤维、环保纺织品、环保染料、环保助剂等研究开发,是提高国际竞争力的关键手段之一。

关键词:新型 纺织纤维 发展趋势 方向

引言:新型纤维之所以称新型纤维,主要是纤维的形状、性能或其他方面区别于原

来的传统纤维,且为了适应生产、生活的需要,在某些方面得到改善的纤维。新型纤维可以分为新型天然纤维、新型纤维素纤维、大豆蛋白纤维、水溶性纤维、功能性纤维、差别化纤维、高性能纤维以及高感性纤维等。新型纤维是传统纤维不再满足于人们在某些方面的需求,解决传统纤维的一些缺陷的条件下应运而生的,它反映的是人们对纺织材料要求的提高。同时,新型纤维的开发,反映了纤维材料在今后的发展趋势和方向。故研究现行新型纤维开发现状、种类对今后新型纤维的进一步发展和开发具有重要的意义。

一、新型纤维的开发前景

随着人们现在对环境保护意识的提高,以及现在新型纤维的开发现状,我们不难看出新型纤维开发趋势现在是向多元化、新颖化和环保型方向发展。随着人们生活水平的提高以及某些纤维本身存在的缺陷,人们不仅仅满足于现开发的纤维,在纤维材料方面追求多元化;各种面料的新产品开发需要各种新型纤维问世,这要求新型纤维的新颖性;由于化学纤维生产过程及废旧纤维引起了很大的环境问题,这就要求今后的新型纤维开发面向环保型。

另外,新型纺织纤维的开发依赖于高分子科学的水平,而我国目前的高分子科学发展水平较低,这就导致许多高性能材料、高附加值的产品都需要进口。如医用缝合线、高性能的人造血管的生产,在我国几乎都是空白。为此科研工作者应致力于开发各种高性能的高分

子材料,进而推动纺织新纤维的开发与应用。

二、新型纤维的开发意义

新型纺织材料的应用,赋予传统纺织工业以生机,加上纺织机电一体化、智能化的推进和新的生产工艺,使得这一古老产业得以生机盎然、重新焕发光彩。新型天然纤维的不断开发和使用,既节约了石油等能源,又减少了环境污染,天然纤维对人体具有一定的亲和性,有些天然纤维还具有医疗保健等功效,随着人们崇尚自然、回归自然的追求不断增长,加大对天然纤维的开发和使用,使其有着更广阔的市场前景。

三、新型纤维的分类

新型纤维之所以称新型纤维,主要是纤维的形状、性能或其他方面区别于原来的传统纤维,且为了适应生产、生活的需要,在某些方面得到改善的纤维。新型纤维可以分为新型天然纤维、新型纤维素纤维、大豆蛋白纤维、水溶性纤维、功能性纤维、差别化纤维、高性能纤维以及高感性纤维等。

1.新型天然纤维

新型天然纤维主要有天然彩棉和改性羊毛两大类。普通的棉织品需经过化学漂染工艺才变得五颜六色,而用天然彩棉制成的纺织品,不用化学染整工艺就可以拥有缤纷的色彩,可谓是真正意义上的绿色环保产品,目前天然彩棉主要有棕色、绿色和褐色三大系列彩棉。随着人们对绿色纺织品和消费越来越强烈,对天然彩棉的使用寄予了很大的希望。改性羊毛是通过羊毛变形处理,使羊毛纤维直径能变细0.5-1µm ,手感变得柔软、细腻,吸湿性、耐磨性、保温性、染色性能等均有提高,光泽变亮。

2.新型纤维素纤维

新型纤维素纤维被誉为21世纪的“绿色纤维”,其具有手感柔软、悬垂性好、丝光般光泽、吸湿透气、抗静电、湿强高的特点。新型纤维主要包括Lyocell 、model 、riche (丽赛)等等,新型纤维素纤维与其他纤维混纺产品日益扩大,突破了黏胶纤维主要用于粗疏毛织品的格局,应用于开发精纺产品与针织品提高了产品档次,适宜制作女装和休闲服装。

3.大豆蛋白纤维

大豆蛋白纤维是一种再生植物蛋白质纤维,再生蛋白质纤维是从天然动物牛乳或植物中提炼出的蛋白质溶解液经纺丝而成。其具有单丝线密度低、密度小、强伸度较高、耐酸性耐碱性较好、手感柔软,具有羊毛般得手感、蚕丝般的柔和光泽、棉纤维的吸湿和导湿性及穿

着舒适性、羊毛的毛暖性,但耐热性较差、纤维本身呈米黄色。此外,大豆蛋白纤维的品种适应性广、毛型产品风格较好、女士服装面料风格较好、棉型织物是理想的中厚型服装面料。

4.水溶性纤维

水溶性纤维是指纺织纤维中过度性的一种工艺纤维,它是利用一种在一定工艺条件下可以溶解在水中的纤维,大多使用该纤维主要是混纺在其他纤维中,可使纺织纱线面料蓬松纱支变细,使面料柔软轻薄而蓬松,主要有水溶维纶、水溶PVA 、水溶K-Ⅱ等,主要采用伴纺工艺。水溶性纤维伴纺的优越性有①原料成本低,水溶PVA 纤维伴纺可用普通羊毛纺低线密度、轻薄产品②纺织效率高,采用水溶纤维伴纺,纺纱断头减少、纱线强力增加、不匀率降低、疵点减少③织物档次高,采用水溶性纤维混纺后,织物的滑糯性、蓬松性、综合风格值(THV )等都有提高。

5. 功能性纤维

功能纤维分为3大类:第一类是对常规合成纤维改性,克服其固有的缺点;第二类是针对天然纤维和化学纤维原来没有的性能,通过化学和物理改性手段赋予其蓄热、导电、吸水、吸湿 、抗菌、消臭、芳香、阻燃等附加性能,使其更适合与人类穿着舒适和装饰应用;第三类具有特殊功能,如高强、高模、耐热、阻燃的高性能纤维。主要包挂有机导电纤维、弹性纤维、防紫外纤维、抗菌防臭纤维、负离子纤维、甲壳素纤维、高吸湿纤维等。高功能纤维主要为了应用于生产、生活某些方面,在这些方面功能特别突出。

6. 差别化纤维

差别化纤维就是利用对常规纤维进行物理、化学改性的手段而制造的具有某种特性和功能的纤维,其狭义的定义只是针对服用纤维而言,而广义的定义包括所有纤维制品的应用领域。按其功能分有防静电、抗起球、防尘、导电、抗辐射、超级功能纤维、生物功能纤维等。差别化纤维具有提高适应性、改善纤维性能、天然化、个性化、增加产品附加值、提高可纺性等特点。

7. 高性能纤维

高性能纤维为力学性能同时具有强度为18cN ∕dtex 、初初始模量441cN ∕dtex 的特种纤维。主要品种有有机纤维的对位芳纶、全芳香族聚酯、超高相对分子质量的高强聚乙烯纤维等,无机纤维主要为碳纤维。高性能纤维具有良好的强伸性能、剪切性

能、耐疲劳性能、良好的绝热和散热性能等。不同的高性能纤维所侧重的性能是不一样的。

8. 高感性纤维

高感性纤维是指高功能纤维中,有一类纤维在服用纺织品的手感、风格、触觉、质感以及成品外观方面有特殊贡献,使最终产品的服用性能方面,或有独特风格,或优于天然纤维,或实现了特殊服用功能,是“新合纤”、“超仿真纤维”、“超天然纤维”以及后续各种新型服用纤维的总称,也被人们称作新感性纤维。

四、新纺织纤维材料发展趋势与方向

目前在全球可持续发展战略影响下, 许多国家都在致力于研究既不影响生态环境, 又能利用生态资源的新型纤维。并提出新型纤维材料必须经过毒理学测试, 具有相应标志, 符合环保、生态、人体健康要求。纺织材料新型化已成为全世界关注的发展方向。采用绿色原料开发生态纤维, 利用生物技术发展可降解纤维, 选择节约资源、可回收利用纤维原料已成为目前纺织材料新型化发展的趋势。

采用绿色原料开发新型纤维利用绿色原料开发新型纤维已成为获得新型纺织材料的主要途径和研究、开发热点。从食用的香蕉、小麦、大豆、玉米、牛奶、虾、蟹等到木材、昆虫、蜘蛛都成为了新型纤维材料的来源。现今的绿色原料包括原生态自然物质, 以自然物质为基础的提炼物及原有纤维的再加工产物。

循环材料就是所用的原料和能源在不断的循环中得到合理利用, 节约生态资源。现代纺织要求材料可循环、再生, 可持续发展, 因此, 循环材料的开发和利用应是未来新型材料发展的趋势。天然纤维材料是地球上巨大的再生性生物高分子资源, 作为“从自然产生又回到自然”的资源循环型材料, 具有不可替代的发展优势。人造纤维材料作为传统的纺织材料, 其原料多为天然可再生的非石油资源, 符合可持续发展的需求。合成纤维多为石油化合物, 而石油属原生资源, 且常规合成纤维具有不可再生、不可降解性。目前合成纤维如何进行回收再生是生态材料研究的重点, 也是治理环境污染, 节约资源和能源, 促进合成材料循环使用的一种最积极的废弃物处理方法。已开发了有回收聚合物、纤维的原料再循环和回收单体的化学再循环系统。回归自然、适应环境是纺织材料总的发展趋势。生态化纺织材料的发展为保护生存环境, 实现纺织工业可持续发展提供了保障, 符合21世纪绿色环保型时代的要求。随着社会的文明和进步, 可认为未来的纺织工业将是绿色生态工业。

结束语:新型纤维是传统纤维不再满足于人们在某些方面的需求,解决传统纤维的

一些缺陷的条件下应运而生的,它反映的是人们对纺织材料要求的提高。同时,新型纤维的开发,反映了纤维材料在今后的发展趋势和方向。故研究现行新型纤维开发现状、种类对今后新型纤维的进一步发展和开发具有重要的意义。

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纺织纤维的各种鉴别方法

1、显微镜观察法

利用显微镜观察纤维的纵向和横断面形态特征来鉴别各种纤维,是广泛采用的一种方法。它既能鉴别单成份的纤维,也可用于多种成份混合而成的混纺产品的鉴别。天然纤维有其独特的形态特征,如棉纤维的天然转曲,羊毛的鳞片,麻纤维的横节竖纹,蚕丝的三角形断面等,用生物显微镜能正确地辨认出采。而化学纤维的横断面多数呈圆形,纵向平滑,呈棒状,在

显微镜下不易区分,必须与其他方法结合,才能鉴别。

2、燃烧法

燃烧法是鉴别纤维的常用方法之一,它是利用纤维的化学组成不同,其燃烧特征也不同来区分纤维的种类。取一小束待鉴别的纤维,用镊子夹住,缓慢地移近酒精灯火焰,仔细观 察纤维接近火焰,在火焰中,和离开火焰后的燃烧状态,燃烧时散发的气味,以及燃烧后灰烬

的特征,对照纤维燃烧特征表,粗略地鉴别属于哪一类纤维。

燃烧法适用于纯纺产品,不适用于混纺产品,或经过防火、防燃及其他整理的纤维和纺织品。

几种常见纤维的燃烧特征如表所示。

表 几种常见纤维的燃烧特征

3、药品着色法

药品着色法是根据各种纤维对某种化学药品的着色性能不同来迅速鉴别纤维品种的方法,此法适用于未染色的纤维或纯纺纱线和织物。鉴别纺织纤维用的着色剂分专用着色剂和通用着色剂两种。前者用以鉴别某一类特定纤维,后者是由各种染料混合而成,可对各种纤维染成各种不同的颜色,然后根据所染的颜色不同鉴别纤维。通常采用的着色剂有碘一碘化钾溶

液。

碘一碘化钾溶液是:将碘20克溶解于100毫升的碘化钾饱和溶液中,把纤维浸入溶液中。0.5~1分钟,取出后水洗于净,根据着色不同,判别纤维品种。几种纺织纤维的着色反应如

表所示。

表 几种纤维的着色反应

4、溶解法

溶解法是利用各种纤维在不同的化学溶剂中的溶解性能来鉴别纤维的方法,官适用于各种纺织纤维,包括染色纤维或混合成分的纤维、纱线与织物。此外,溶解法还广泛用于分析

混纺产品中的纤维含量。

对于单一成分的纤维,鉴别时,可将少量待鉴别的纤维放入试管中,注入某种溶剂,用—玻璃棒搅动,观察纤维在溶液中的溶解情况,如溶解、微溶解,部分溶解和不溶解等几种。若是混合成分的纤维或纤维量极少,则可在显微镜载物台上放上具有凹面的载玻片,然后在凹面处放入试样,滴上溶液,盖上盖玻片,直接在显微镜中观察,根据不同的溶解情况,判

别纤维种类。有些溶液需要加热,此时要控制一定温度。

由于溶剂的浓度和加热温度不同,对纤维的溶解性能表现不一,因此在溶解法鉴别纤维

时,应严格控制溶剂的浓度和加热温度,同时也要注意纤维在溶剂中的溶解速度。

常用纤维的溶解性能如表所示。 表 常用纤维的溶解性能

5、熔点法

熔点法是根据各种化学纤维的熔融特征,在化纤熔点仪上或在附有热台和测温装置的偏光显微镜下,观察纤维消光时的温度来测定纤维的熔点,从而鉴别纤维。由于某些化纤的熔点比较接近,较难区分,又有些纤维没有明显的熔点,因此,熔点法一般不单独应用,而是作为

证实某一种纤维的辅助方法。

6、比重法

利用各种纤维比重不向的特点来鉴别纤维的方法,通常采用密度梯度法测定纤维的比重,然

后根据测得的纤维比重,判别改纤维属于何种纤维。

见第七章第二节测定。

7、双折射法

纺织纤维的折射率和双折射与纤维分子的化学组成及其排列有关,不同纤维具有不同的的折射率和双折射。因此,可用测定纤维的双折射来鉴别各种纺织纤维。纤维折射率和双折射测

定通常应用液体浸没法和补偿法。

8、X 射线衍射法和红外吸收光谱法

X射线衍射法和红外吸收光谱法都是研究纤维内部结构的方法, 由于各种纤维的内部结构具有不同特征性,因而也可用来鉴别纤维,其中红外吸收光谱鉴别纤维更为有效。 当X 射线照射到纤维结晶区时,X 射线被晶体的原子晶面所衍射,其衍射角度决定于X 射线的波长和晶体中原子晶面之间的距离。由于各种纤维晶体的晶格大小不同,X 射线的衍

射图具有不同的特征性,拍摄未知纤维的衍射图与标准的纤维衍射图相对照,从而鉴别未知

纤维的品种。

红外吸收光谱法是根据各种纤维具有不同的化学基团,在红外光谱中出现的特征吸收谱带来鉴别纤维。鉴别纤维时,将未知纤维与己知纤维的红外吸收光谱进行对照,找出特征基

团的吸收谱带是否相同,从而确定纤维品种。

红外吸收光谱法是鉴别纤维很有放的方法之一,它能准确而快速地对单一成分或混合成

分的纤维、纱线和纺织品进行成分和含量的分析。

纺织纤维的鉴别方法很多,但在实际鉴别时不能使用单一方法,而必须把几种方法结合运用,

综合分析,才能得出正确结论。

鉴别纤维的步骤,一般先确定纤维的大类,如区别天然纤维素纤维、天然蛋白质纤维、人造

纤维、合成纤维,再区分纤维品种,最后作出结论。


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