分類
超細纖維主要分為超細天然纖維和超細合成纖維。超細天然纖維主要有動物纖維(蜘蛛絲、蠶絲、皮革、動物絨毛等)、植物纖維等;超細合成纖維主要有聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯、聚四氟乙烯以及玻璃纖維等纖維品種,行業(yè)內(nèi)產(chǎn)量較大的是聚酯和聚酰胺兩種超細纖維。 超細天然纖維
1.動物纖維自然界的生物體為了生存和發(fā)展,在外部環(huán)境的推動下,創(chuàng)造了一系列最優(yōu)的組成和結(jié)構(gòu),使生物體具有特殊的結(jié)構(gòu)與功能以適應(yīng)大自然的環(huán)境變化。例如,蜘蛛在通常環(huán)境下吐出的絲直徑為0.5-1.0μm,韌性好(斷裂伸長率達到14%),承受重物或者強外力沖擊的能力較強,可用于制備戰(zhàn)士穿著的防彈衣和軍事機械的防護罩,也可用于航空航天、建筑、醫(yī)學(xué)和保健等領(lǐng)域,具有巨大的潛在應(yīng)用價值。蠶絲是另一類重要的天然蛋白質(zhì)類纖維,由絲素和包覆在絲素外圍的絲膠組成,每根蠶絲由兩根單纖維并列而成,脫膠后纖維線密度為1.1~1.3 dtex,蠶絲的強度高,斷裂伸長率可達15%~25%,且耐磨性也優(yōu)于其他天然纖維,在醫(yī)學(xué)、紡織以及軍事領(lǐng)域中同樣有著重要的應(yīng)用。另外,動物皮毛(羊毛纖維的微原纖直徑為10~15nm)以及皮質(zhì)中的原纖維線密度均不足1.1dtex,是天然皮性能優(yōu)異的主要原因,成為仿生研究以及人造皮質(zhì)制造的首選對象。 2.植物纖維除了動物纖維外,植物纖維是另外一種性能優(yōu)異的天然纖維,主要分布在種子植物的厚壁組織,基礎(chǔ)組成成分是纖維素,由7000~10000個葡萄糖分子經(jīng)糖苷鏈連接起來的聚合物。作為超細天然植物纖維的杰出代表,棉纖維的直徑為10-17μm,構(gòu)成棉纖維的最小單元--微原纖的直徑約為6nm,廣泛分布于植物種子表面,為紡織工業(yè)理論研究與工業(yè)化應(yīng)用的重要原料。另外,在植物莖稈中,一些麻類草本莖。比如苧麻、黃麻、亞麻等,具有較發(fā)達的纖維束,纖維直徑在10~40μm之間,為工業(yè)紡織品原料的重要來源。 超細合成纖維
人類從大自然生物體的發(fā)展進化中找到了許多靈感,開發(fā)出眾多超細合成纖維,它們手感柔軟,懸垂性優(yōu)異,且穿著舒適,是目前世界各國超細纖維研發(fā)的重點。行業(yè)內(nèi)各大品種的合成纖維,如聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯等,都可通過一定的技術(shù)手段得到超細纖維品種。目前,超細滌綸的工業(yè)化推廣較其他纖維成熟,在紡織用纖維中占有主導(dǎo)地位。
超細纖維最為顯著的特點是其單絲線密度大大低于常規(guī)普通纖維,其中最細的能達到0.0001 dtex。由于超細纖維的這一顯著特點,使其具有許多不同于普通纖維的性能,主要表以下幾個方面:
(一)手感柔軟而細膩且柔韌性好
超細纖維的單絲截面直徑與單絲的細度均比天然纖維小,因而其卷曲模量較低,故織物手感柔軟性能較好;其單絲的抗彎硬挺度低,因而其織物具有良好的懸垂性能;相對于普通纖維而言,超細纖維的結(jié)晶度與取向度較高,提高了纖維的相對強力,因此纖維的彎曲強度與重復(fù)彎曲強度提高,使其柔韌性大,平滑,且手感柔軟。然而,這些性能也與其織物組織結(jié)構(gòu)與混纖組分、混纖比等有關(guān),同時,對于變形紗來說,單絲細度下降會導(dǎo)致其蓬松性變差。 (二)抗皺性與耐磨性較好
超細纖維細度的下降使其絕對強力降低,但是,對于相同紗號而言,其紗截面的纖維根數(shù)比常規(guī)紗多,因而紗的強度仍然比較高;同時,有利于對織物進行砂洗或起絨處理,從而制備仿天鵝絨、仿麂皮及桃皮絨等檔次較高的織物,而且具有較好的抗皺性和耐磨性。 (三)蓬松性好且光澤柔和
超細纖維細度小,纖維的密度高,增加了纖維的比表面積與毛細效用,在提高織物的覆蓋性與蓬松性的同時,對光線的反射也比較分散,從而使纖維內(nèi)部反射光分布更為細膩,因而光澤柔和,使其具有真絲般的光澤。
(四)織物高密度的結(jié)構(gòu)與高清潔能力
超細纖維的纖維細,在織造中經(jīng)緯絲很容易相互粘緊與擠壓變形,從而很容易形成高密織物,其經(jīng)緯密度是普通織物的數(shù)倍,經(jīng)過后整理后,即使不作任何涂層等處理也可制備防水織物,該織物可應(yīng)用于雨衣、風(fēng)衣、休閑服、運動服、無塵衣料、時裝和鞋靴面料等。同樣,由于其較小的單絲密度,用其織造的織物擦拭物體時,纖細的纖維好像鋒利的刮刀,從而很容易刮去污物,同時,超細纖維與污物的接觸面較大,因而更加容易貼緊,并且具有很強的毛細芯吸效用,從而容易將附著的污物吸入織物中,避免由于污物散失對物體的再次污染,故其具有高清潔能力,是理想的擦拭布與潔凈布的首選。 (五)保暖性好
超細纖維細度小,在纖維集合體內(nèi)存在的靜止空氣較多,因此超細纖維是一種較好的保暖材料。若將一些較粗的纖維混入纖維集合體內(nèi)作為支架,便可使其壓縮彈性和蓬松性大大增加。
(六)較高的吸水性與吸油性
超細纖維其細度變細,比表面積變大,從而形成了尺度更小、數(shù)量更多的毛細孔洞,不僅大大提高了織物的吸濕性,而且也大大提高了其毛細芯吸能力,使其可以更多地吸收和儲存液體(油污或水)。因此,超細纖維可以應(yīng)用于高吸水產(chǎn)品的開發(fā),如高吸水筆芯、高吸水毛巾等產(chǎn)品。這些空隙可以大量吸收水分,因此超細纖維具有很強的吸水性,而且所吸附的大部分水分保存在空隙中,能夠較快地被干燥,從而有效地防止了細菌的滋生。 由于超細纖維的比表面積大.因而是生物酶和離子交換劑等活性劑的良好載體,能夠提高其活性效率,而且還可應(yīng)用于滲透膜、生物醫(yī)學(xué)(如人造皮膚、人造血管)等領(lǐng)域。 此外,超細纖維還具有抗微生物附著和抗貝類、海藻腐蝕等性能特點。然而,超細纖維在加工和使用中也存在一定的問題。如:摩擦系數(shù)大、單絲強力低、抗彎剛度下降,從而使所制備織物硬挺性降低、蓬松性下降;比表面積大,使其加工時存在退漿難、吸漿多、染料用量大、染色易不均勻等問題,因此,在加工制備過程中需要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整染整設(shè)備和相關(guān)的工藝條件。