 |
双组分纤维及其应用
目前,生产多组分纤维已不是件难事。早在过去的40年中,专家已进行了大量该方面的研究工作。根据不同用途,为了满其美观及功能性要求,人们研制了多组分纤维。多组分纤维中最常见的是双组分纤维。多组分纤维可用于电导、光传导、吸湿等等。被人们所熟知的是微纤维,它是一种可裂变的纤维,它的应用范围很广。 1 概述 在过去的40年中,研究人员根据纤维的功能及最终用途的不同,开发出了各种不同横截面结构的产品最基本并排结构。此外,还有多层结构,主要应用于微纤维及超细纤维。通过对上述两种基本结构进行改性、组合即可得到许多不同产品。 2 共轭纤维的应用 由两种或两种以上成分的纤维组成的为多组分纤维,但多数情况下是由两种成分组成。双组分或复合纤维可分为如下的类别: (1)共轭纤维; (2)高聚物混纺纤维。 上述两类是按高聚物成分的连续性进行分类的。共轭纤维轴向有连续的结构。然而,高聚物混纺纤维没有连续的结构。腈纶是最早商业化生产的双组分合成纤维。随后各种功能性纤维如卷曲、热粘合、电导、防静电、光导、吸水及可分裂纤维等,为适应不同用途而被开发出来(见表1)。 表1 共轭纤维的典型应用
2.1 卷曲纤维 最先开发出的双组分纤维是腈纶卷曲纤维,它由两种收缩率不同的聚合物构成。随后,开发出许多种卷曲纤维并至今仍广泛应用,其原料有腈纶、聚酰胺、聚酯、聚烯烃及聚氨基甲酸酯类物质。两种成分在沸水中的收缩率之差一般为10%。最早用于女士的长袜就是把均聚酰胺与共聚酰胺两种成分结合在一起形成螺旋卷曲。 2.2 热粘合纤维 由两种不同熔点的聚合物组成的纤维为热粘合纤维。最早进行商业化生产的热粘合纤维是由聚乙烯与聚炳烯结合而成,用于非织造织物及床上用品的填充物质。聚酯热粘合纤维的横截面呈皮芯结构,即具有低熔点的热粘合聚酯在纤维的外层。 2.3 电导纤维 人们研制电导纤维是为防止纺织产品在使用时由于纤维静电引起火花。当电导纤维周围有静电荷物质时,电导纤维相当于一个会产生电晕放电现象的电极,电晕放电产生的离子使静电荷物质数目减少,从而电导纤维能有效的防止静电。合成纤维飞速发展的50年代,人们研制了第一代电导纤维,有不锈钢纤维及银涂层的有机纤维。第二代电导纤维是利用含有导电聚合物的炭黑进行涂层。70年代,出现了第三代电导纤维,它是由含有导电聚合物的炭黑及聚合物形成的纤维组成的双组分纤维。至今,这种纤维在电导纤维中仍占据主导地位。近期钟纺公司开发了第四代电导纤维,该纤维有金属半导体成分,与第三代黑色相比,其色彩方面性能提高了。 2.4 抗静电纤维 具有抗静电剂的抗静电纤维划分为三代(见表2)。第一代使用表面活性剂作为抗静电剂。第二代利用聚合抗静电剂,如聚氧化乙烯或改性的聚氧化乙烯,以无数粒子或无数针棒状形式分散的。第三代与前两代相比具有更强的抗静电性能,但对技术的要求很高。 表2 抗静电纤维时期
2.5 光导纤维 光导纤维可用于电话、运输及医疗或工业纤维照射镜。光导纤维有有机和无机两种类型,但二者都为皮芯型典型的双组分共轭结构。芯是由高纯度的石英或有机玻璃组成,而皮是折射率较低的光反射层。有机光导纤维的特点是柔韧性好、成本低。在21世纪,一旦光导纤维网络用于居民区,那么光导纤维在本地区及房间内短程通讯就会得到广泛应用。 2.6 吸水纤维 在湿法纺丝之前将两种对溶液亲合性不同的聚合物混合,是生产吸水纤维的重要步骤。由于两种聚合物固化速度不同,于是在纺丝过程中会形成大量的裂缝及空隙。这种纤维可吸收约纤维重量30%的水分量,接近于棉纤维的吸水能力。日本东洋公司已开发了高吸水纤维,它含大量丙烯酸钠的高吸收的性能和丙烯酸聚合物为原料。该纤维是皮芯结构,外层是高吸水的聚合物;芯是普通的丙烯酸聚合物,它能保证纤维较大的拉伸强力。该纤维的吸水量为纤维重量的150倍。 3 结语 追朔双组分纤维的发展历史,它可以分为三阶段。第一阶段是20世纪40年代,称为“种子繁殖”期;第二阶段是60年代开始的“生长旺盛”期;第三阶段的后期为“开花收获”期。前人在此方面做了大量的开发、试验。 每种技术分成三个水平阶段,即: (1)高度先进技术; (2)中等先进技术; (3)一般技术。 随着时间的流逝,高科技逐步变成一般技术,这种演变过程是很正常的。如今,许多双组分纤维技术已趋于中等先进或一般技术。然而,由于一些高科技及其产品所具有的创新性和独特性,它们仍会长时期的被列为高技术产品。 社会需求,技术革命及市场需求都会激发人类创造性的发明。我们正处于历史的巨大转折点,因为社会对环境保护、能源与自然资源的节约的关注在不断提升。由此,具备功能性美观的纤维仍是未来高附加值纤维的发展方向。此外,自然资源的再利用也日益重要。双组分纤维仍会有效推动未来纤维的发展。 |
