（材料学专业论文）凉爽纤维的制备及性能测试.pdf

捅姜 近年来随着生活水平的不断提高人们已不在单一满足衣食住行的简单需求 而是向健康、舒适等更高追求迈进。从穿衣角度讲己不再单一追求衣料的好看、 耐用而是希望衣服在夏天或炎热潮湿的地方能起到降温、排汗的功能。夏同既是 阳光暴晒的同子，也是人们大汗淋漓的季节，人们在防护自身免受紫外线侵袭的 同时，又迫切需要穿着凉爽、舒适的服装。这就对我们现有的传统的纺织纤维提 出了挑战，因此具有凉爽性的纤维材料受到了越来越多的人们的追捧。凉爽纺织 品是未来消费市场的一大趋势。 本课题通过往纤维中添加无机微粒，改善纤维传热的目的。比较了添加不同 无机微粒对织物导热效果的影响，同时测试了纤维的力学性能，热性能，电镜照 片，取得了大量的实验数据并对数掘进行处理。 本实验主要在两方面对纤维的凉爽舒适性进行改善，一方面：通过添加无机 微粒，改善纤维的导热效果；另一方面：通过设计正交试验，得出酸处理的最佳 工艺条件，同时通过改变喷丝板设计，得到异形截面的纤维，从而改善了纤维的 吸湿导湿效果。 本研究的创新点和研究结果有： 1 分别选用两种无机微粒与p p 共混，通过复合纺丝方法制备出纤维，研究加 入无机微粒后纤维的各项性能。 2 通过实验，选出综合性能较好的纤维配方，并通过添加碳酸钙成孔剂后纺丝， 然后经过酸处理，改变纤维的微结构从而改善纤维的吸湿性能。 3 在酸处理过程中，通过i f 交试验法得出酸处理的最佳工艺条件。 4 通过对比实验，纤维的导热导湿件能均得剑明显改善。 关键词：无机微粒复合纺丝酸处理导热性吸湿性 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h ec o n t i n u o u si m p r o v e m e n to fl i v i n gs t a n d a r d s ，p e o p l en o t o n l yp u r s u et h ef u l f i l l m e n to fl i f en e c e s s i t i e s ，b u ta l s oh a v eah i g h e re m p h a s i so n h e a l t ha n dc o m f o r t f r o mt h ep e r s p e c t i v eo fm o d e mp e o p l e ，t h e i rr e q u i r e m e n t so n c l o t h e sh a db e e nc h a n g e df r o mg o o dm a t e r i a la n dl o o k i n gt om o r ea d v a n c e dq u a l i t y s ot h a ti tc a nf u n c t i o nw e l lt oc o o ld o w no re x c l u d ep e r s p i r a t i o ni nh o ta n dh u m i d s e a s o n t h es u m m e rd a yi sn o to n l yt h eo n ei nw h i c ht h es u n l i g h ti st e r r i b l yb u r n i n g , b u ta l s ot h eo n ei nw h i c hp e o p l es w e a tp r o f u s e l y ；p e o p l et 珂t op r o t e c tt h e m s e l v e st o e x e m p tt h ea t t a c ko ft h eu l t r a v i o l e tr a y , m e a n w h i l et h eu r g e n tn e e dt op u to nc o o l l y , c o m f o r t a b l ec l o t h i n gi sp o s s e s s e db ye v e r y o n e t h i sd o u b l en e e dp u t sf o r w a r dt h e c h a l l e n g et oo u re x i s t i n gt e x t i l ef i b e ro ft r a d i t i o n a lf e a t u r e s ，t h e r e f o r et h ec o o lf i b r o u s m a t e r i a lh a sb e e na l r e a d yw e l c o m eb ym o r ea n dm o r ep e o p l e t h ec o o lt e x t i l ew i l lb e a m a j o rt e n d e n c yf o rf u t u r ec o n s u m p t i o nm a r k e t i no r d e rt oi m p r o v et e x t i l e sh e a t - t r a n s f e rp r o p e r t y , w ea d dt h ea b i o p a r t i c u l a t e st o t h ef i b e r s ac a r e f u lc o m p a r i s o no ft h ed i f f e r e n ta b i o p a r t i c u l a t e sw i t hf a b r i c so nt h e e f f e c to fh e a t i n gc o n d u c i n gh a sb e e nm a d e s i m u l t a n e o u s l yt h ef i b e r sm e c h a n i c s p e r f o r m a n c e ，t h e r m a lp r o p e r t i e s ，a n ds e mh a v eb e e nt e s t e d w i t ht h em e a n i n g f u l g a i n i n go fe n o u g hd a t ad u r i n gt h ee x p e r i m e n ta n dd e a l i n gw i t ht h eo r i g i n a ld a t ai n t h i st h e s i s t h i se x p e r i m e n tm a i n l yi m p r o v e st h ef i b e r sc o o lc o m f o r t a b l e n e s sp r o p e r t i e si n t w oa s p e c t s o nt h eo n eh a n d ，b e c a u s eo ft h ea d d i t i o no fa b i o p a r t i c u l a t e t ot of i b e r s ， i t sh e a t i n gc o n d u c t i n gh a sb e e ni m p r o v e d ；o nt h eo t h e rh a n d ，b yu s i n go r t h o g o n a l e x p e r i m e n t s ，w ef i n dt h eb e s tt e c h n i q u e sp a r a m e t e ro fa c i dd i s p o s a l w i t ht h eh e l po f s p i n n e r e t s e c t i o n d e s i g n ，w e o b t a i na b n o r m a ls e c t i o no ff i b e r s ，t h u sf i b e r s m o i s t u r e - a b s o r p t i o n a b l ea n d s w e a t - v o l a t i l i z a b l ep r o p e r t i e sa r ei m p r o v e ds u c c e s s f u l l y t h ei n n o v a t i o na n dr e s e a r c hr e s u l to ft h i sp a p e rc o n c e n t r a t eo ns e v e r a la s p e c t s w h i c ha r el i s t e db e l o w ： 1 s e p a r a t e l ys e l e c t st w ok i n do fa b i o p a r t i c u l a t em i x e dw i t hp p , o b t a i n f i b e r st h r o u g h c o m p o u n df i l a t u r e t e s tf i b e r se a c hp r o p e r t i e s 2 b ye x p e r i m e n t ，w es e l e c tt h eb e s to v e r a l lp e r f o r m a n c e o ft h ef i b e r sm a k e u p ，t h e n a d dc a c 0 3t ot h em i x e dp o l y m e r st h r o u g hc o m p o u n df i l a t u r et oo b t a i nf i b e r s ，t h e n d i p o s ef i b e r sw i t ha c i d ，i tc a nt a k eo u tt h ec a c 0 3 a b i o p a r t i c u l a t ef r o mf i b r ea n d c h a n g et h em i c r o s t r u c t u r es oa st oo b t a i nt h em i c r og r o t t o ，t h u si n c r e a s et h ef i b e r s m o i s t u r e - a b s o r p t i o n 3 i nt h ep r o c e s so fa c i dd i s p o s a l ，w ef i n dt h eb e s tt e c h n i q u e sp a r a m e t e rb yu s i n g o r t h o g o n a le x p e r i m e n t s 4 t h r o u g ht h e c o n t r a s t e x p e r i m e n t ，t h e t e x t i l ef i b e r s h e a t i n gc o n d u c i n g 、 m o i s t u r e - a b s o r - p t i o n a b l ea n ds w e a t v o l a t i l i z a b l ep r o p e r t i e sa r ei m p r o v e do b v i o u s l y k e yw o r d s ：a b i o - p a r t i c u l a t e ；c o m p o u n df i l a t u r e ；a c i dd i s p o s e ；t h e r m a lc o n d u c t i v i t y ； h u m i d i t ya b s o r p t i o n ； 独创性声明 本人声明所交的学位论文是本人在导师指导卜进行的研究一i ：作和取得的研究成果， 除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得云洼工些太堂或其他教育机构的学位或证持而使用过的材料。与我一同：r = 作的同忠对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：召了黾签字日期：沪6 年刁月乡日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解丞洼王些太堂有关保留、使 j 学位论文的规定。特 授权丞注工业盔堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影 印、缩印或：i = _ 1 描等复制于段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送 交论文的复印f ，i ：和磁错。 ( 保密的学位论文在解密后适州本授权说明) 学位论文作者签名：乙i ? 弓黾 签字日期：可州3 年月弓日签字日期：矿年夕月夕日 翩签名：甜 、 签字日期：枷。黾年易月弓日 学位论文的主要创新点 本论文的创新点： 一、通过分别加入两种无机粒子来改善纤维的导热性能，并取得 了较好的力学性能及传热性能。 二、纤维中添加冰片，使纤维与人体皮肤接触后产生凉爽的感 觉。 第一章前言 第一章前言 1 1 导湿快千凉爽纤维的市场需求 近年来随着生活水平的不断提高人们已不在单一满足衣食住行的简单需求 而是向健康、舒适等更高追求迈进。从穿衣角度讲已不再单一追求衣料的好看、 耐用而是希望衣服在夏天或炎热潮湿的地方能起到降温、排汗的功能。夏r 既是 阳光暴晒的r 子，也是人们大汗淋漓的季节，人们在防护自身免受紫外线侵袭的 同时，又迫切需要穿着凉爽、舒适的服装。这就对我们现有传统的纺织纤维提出 了挑战，因此具有凉爽性的纤维材料受到了越来越多的人们的追捧。这种纤维材 料与传统纤维有着巨大的不同。表1 - 1 为新型凉爽纤维s o p h i s t a 与普通纤维材 料穿着感的比较。( 同本可乐丽公司用复合纺丝的方法制成与聚酯的双组分的复 合纤维商品名为s o p h i s t a ) 表1 r 新型凉爽纤维s o p h i s t a 与普通纤维材料穿着感的比较。 日本、美国先后投入巨资开发具有吸湿排汗功能的相关产品其丌发研究水平 处于领先地位。美国杜邦目前在纤维产品与布料产品的研发上己达到了新的里程 碑。加拿大国防部士兵衣物采购部门2 0 0 0 年指定采用美国杜邦公司的“c o o l m a x 作为质轻保暖内衣的原料，2 0 0 1 年又再度指定“c o o l m a x 作为加拿大国防内衣 第一章前言 用布，指定提供给5 力名加拿大陆军官兵使用，预计每位士兵将配给5 套中性内 衣裤。台湾各家公司丌发的导湿快干纤维除供台湾下游相关产业使用外正在开发 大陆市场同时也有外销同本、欧洲等国，由于其价格远较美国杜邦公司的 “c o o l m a x ”纤维低且通过与抗菌纤维、抗紫外线纤维、棉、远红外线纤维等混 纺使产品具有不同的功能提高了产品内外销的竞争力。据统计2 0 世纪9 0 年代后 期美国的运动服市场年销售额达5 5 0 多亿美元、欧洲为3 5 0 多亿美元、同本为 1 2 0 多亿美元、其它地区总和约为1 2 0 多亿美元的市场消费量。2 0 0 3 年全世界运 动服的销售达到2 6 0 0 亿美元比1 9 9 9 年增长2 3 。导湿快干凉爽纤维在运动服和 休闲服领域将被充分应用在未来的国际市场中有不可限量的发展潜力。我国研究 院与科研人员也不断致力于这种材料的研究中并在近年有一定的成果出现。这类 衣料的研究不仅有很强的实用性而且有很大的市场前景人们希望见到这样的衣 料的出现。综上所述，材料凉爽的课题不但是科研工作的前沿也是市场迫切需要 的一种具有商业潜力的产品。 1 1 1 凉爽纤维的概述 凉爽的定义 凉爽的定义很广泛对于凉爽纤维来讲包括两个方面：第一凉就是能起到降温 凉快的作用，这主要指纤维的导热性；第二爽就是干爽，快速排汗，主要指纤维 的去湿导湿性。由于汗在干燥时需要气化热，就抑制了体温的上升，也就是说， 由于人体所产生的汗z 日匕e , ，4 k e i 快地发散、气化，与皮肤相接触的和料部分是干爽的。 这样，穿着者就有清凉的感觉。 1 2 合成凉爽型纤维的研究现状 为了改善传统棉纤维及织物的排汗快干性并配合与f 1 俱增的化学纤维生产 吸湿快干凉爽型纤维的思想在化纤界应运而生。纺织专家尝试利用天然纤维和合 成纤维的优点采取合理的搭配工艺、织物组织结构和必要的后整理技术开发出吸 湿快干凉爽型纤维。 凉爽型纤维及织物特征可归纳如下：1 ：具有吸汗、快干的舒适性2 ：织物 轻薄高档具有优良的毛细管：签吸作用和干爽的手感3 ：在夏季高温热湿坏境下具 有凉爽感4 ：易洗快干免烫5 ：织物悬垂性佳。 r 本和美国先后投入巨资开发具有吸湿排汗功能的相关产品其开发研究水 平处于领先地位。如日本旭化成公司首创的高吸放湿聚氨酯纤维、帝人公司开发 的聚酯中空w e l l k e y 纤维、尤尼契卡公司的h y g r a 纤维、可乐丽公司开发的 2 第一章前言 s o p h i s m 纤维、大阪工业技术研究所等单位开发的所 胃“挥汗纤维”吸水、吸汗 性聚丙烯腈纤维c o l a x 和s w i f t 以及美国杜邦的c o o l m a x 。 粘胶纤维具有吸湿性好、易染色、抗静电、易于纺织j h j 工、制成的织物花色 鲜艳、穿着舒适、透气性好等优良性能因此再生纤维素纤维在服装工业、非织造 布、工业滤布、工业丝、工业织物以及阻燃纤维和具有较高离子交换性能的特种 纤维方面都有着较为广泛的用途。其中粘胶纤维生产工艺是最早广泛采用的再生 纤维素纤维的制造方法。众所周知粘胶纤维是再生纤维素纤维最早产业化的主要 品种但它的生产过程复杂，生产工艺难以控制；占地建筑面积大、所用设备多、 效率低、水、电、汽消耗大、成本高；同时副反应产物多其生产过程需用到烧碱、 硫酸、二硫化碳等腐蚀性化学物质、副反应产物多会产生大量硫化氢、二硫化碳 等有毒气体和含锌废水环境污染相当严重。为此圜外一些发达国家己先后停止或 放缓了该品种的生产。据悉r 本2 0 0 3 年己全部停止了粘胶纤维生产，北美及粘 胶纤维重点生产地区东欧其产量也在大幅度下降。只有环保意识淡薄或国家工业 发展水平较低的亚洲地域的粘胶纤维产量略有增加。因此在凉爽纤维的研究上我 们不能将过多把注意力聚焦在对环境有害的粘胶纤维上。 近年来我国也有一些厂家进行了开发研究。如我国台湾省中兴纺织的 c o o l p l u s 、远纺的t o p c o o l 、豪杰的t e c h n o f i n e 等吸湿排汗纤维都已有较大的产能， 开发了系列的长丝和短纤维产品，广东顺德金纺集团丌发了导湿干爽型涤纶长丝 c o o l n i c e ，江苏盐城化纤集团有限公司开发出的1 6 7 d t 、3 3 4 d t i n y 三异型凉爽 纤维系列现也已丌发出系列长丝产品投放市场。i l l 1 2 1 国外的研究情况 ( 1 )日本可乐丽公司的s o p h is t a 纤维【2 j 日本可乐丽公司把该公司的功能性树脂乙烯乙烯醇共聚物( e v o h 同本商 品名称为e v a l ) 作为主要成分用复合纺丝的方法制成与聚酯的双组分的复合纤 维( 商品名为s o p h i s t a ) 。这种纤维的最大特点是分子链上有亲水性的基团( o h 基) 这是目前的衣料用合成纤维所没有的。 e v o h 纤维- - s o p h i s t a 的吸汗速干性和舒适性： s o p h i s t a 是以e v o h 为皮的皮芯型的复合纤维也就足说在纤维表面上覆盖着 一层具有o h 基的e v o h 的性能来决定。穿着用s o p h i s t a 纤维做的衣服时由于 o h 基所具有的亲水性可让汗很快被纤维的表面所吸收并扩散出去。由于汗在干 燥时需要汽化热这就抑制了体温的上升。( 如图) 3 第一章前言 皮芯型s o p h i s t a 的截面模型 也就足说由于人体所产生的汗能很快地发散、气化，与皮肤相接触的布料部分是 干爽的。这样，穿着者就有清凉的感觉。 棉纤维有o h 基，因丰富的o h 基和纤维结构的原因能够吸收较多的水分。 在出汗的初期可能很快的吸去从肌肤排除的水分，因此在出汗初期穿着感还是比 较舒适的。但是水分逐渐地渗透到纤维内部纤维在很大程度上膨润。这样农料变 重并失去了回复性，有较强的粘湿等不舒适的感觉。再则由于水分被纤维吸收到 纤维内部干燥速度很慢，不舒适的穿着感的持续时间变长。 不f r d 材料在4 0 时的热传导率 材料热传导率( 1 0 。c a l c m s ) e v o h 聚酯 尼龙6 聚丙烯 8 7 5 3 6 9 5 5 s o p h i s t a 也有o h 基可以很快的吸收水分但吸入到纤维内部的水分量比棉纤 维少得多膨润程度甚微。从肌肤吸入s o p h i s t a 纤维内的水分可很快扩散蒸发出去 从而有干爽舒适的穿着感。由于平衡良好的扩散、蒸发所引起的汽化热有使布料 的温度下降和抑制体温上升的效果。s o p h i s t a 的另一个特点是由于衣料本身的速 干性不至于在停止运动休息后由于残存的水分引起的体温急剧下降。 e v o h 的热传导率较高这就意味着以e v o h 为主要成分的s o p h i s t a 纤维与 肌肤接触时的热移行速度较高。由于从皮肤向s o p h i s t a 衣料所移行的热量用于水 分的蒸发汽化热可使衣料的温度下降。因此s o p h i s t a 纤维的凉爽功能不是一时性 的而是持续性的。 4 第一章前言 ( 2 )美国杜邦公司生产的c o oi m a x 纤维1 2 j 该纤维是具有四沟道( t e f r a c h a n n e l ) 结构的聚酯纤维具有优良的芯吸能力， 将疏水性合成纤维制成高导湿纤维将高度出汗皮肤上的汗液用芯吸导到织物表 面蒸发冷却。实验证明在3 0 m i n 后湿度去除百分率：棉为5 2 四沟道聚酯纤维 9 5 。人在运动或做其他活动时人体常常会产生汗水与湿气，天冷时汗水让你感 到寒冷不适，汗水和湿气更使人闷热难受。杜邦公司高科技纤维是通过四管道纤 维迅速将汗水和湿气导离皮肤表面并向四面八方分散让汗水挥发更快时刻保持 皮肤干爽舒适。于是人体流汗皮肤表面与服装都不留汗持久舒爽透气冬暖夏凉倍 感轻松。这种纤维应用于运动服装、军用轻薄保暖内衣特别有效，不仅能保持皮 肤干爽和舒适而且具有优良的防寒保暖作用。 ( 3 )帝人公司开发的w e l l k e y 纤幺隹1 2 j 该纤维是聚酯中空纤维并且从纤维表面看有许多贯通到中空部分的细孔液 念水可以从纤维表面渗透到中空部分这种纤维的结构以最大的吸水速度和含水 率为目标在纺丝过程中共混了特殊的微孔形成剂后再将它溶解从而形成了这种 纤维结构。该纤维具有优良的吸汗快干和干爽的独特风格主要用作衬裙、紧身衣、 运动服、衬衫、训练服、外套等服装的面料。另外由于其吸水速干性和低干燥成 本的优点在非衣料领域和医药卫生领域具有广阔的应用前景。 ( 4 ) h y g r a 纤维1 1 j 日本尤尼契卡公司的h y g r a 纤维是把吸湿聚合物作为芯的复合纤维因而 具有高吸湿性。纤维的表嘶是常规的尼龙湿润时有泔爽的感觉。无论是吸放湿能 力、吸放湿速度h y g r a 纤维多比棉材好尤其是在吸收服装内的湿气和内衣外释 放湿气方面优于其它产品。 ( 5 )c o i m a x 和s w i f t 纤维 c o l m a x 和s w i f t 纤维均为吸水、吸汗性聚丙烯腈纤维。c o l a x 的截面为菊 花状具有天然麻那样的干爽感觉。s w i f t 纤维表面有许多沟槽同样有柔和和干 爽的触感。由于采用了异形截面、空洞残留纺丝、表面亲和等组合技术纤维表面 有许多细沟槽和空洞使表面积增加既具有天然纤维那样的优良的i 吸湿、扩散和蒸 发性能又使织物的风格变得更好。 ( 6 )日本旭化成公司的高吸放湿聚酯纤维1 3 j 该纤维特点是吸湿量大，且放湿速度快。主要用于连裤袜、短裤等贴身衣着， 能迅速地把蒸汽和汗液向外面释放，保持穿着舒适感。其吸湿性能几乎与棉在同 二水平上，如果说棉的放湿是i 及湿的5 0 的话，这种聚氨酯纤维几乎1 0 0 放湿， 而且放湿速度极快。也就是说，在运动或高湿度环境下纤维从皮肤吸收水分，3 在 静止或低湿度环境下可以迅速地放湿，又能重新发挥吸湿性能。因此也把这种纤 5 第一章前言 维称为“能呼吸的纤维”。 ( 7 )日本东洋纺公司开发的一种y 形截面的涤纶称作“t ri a c t o r ”1 4 l 该纤维y 形颜面例表面形成三条导湿沟槽。该公司根据感官测量技术，采 用专门的纺丝技术，优化产品的导湿性能。使原来疏水性的涤纶纤维，通过改变 纤维截面和纤维表面结构，成为导湿吸湿纤维。据称这种纤维的吸水性和吸湿性 可以与天然纤维相媲美。 ( 8 )a e r o c o ol 导湿排汗聚酯纤维 a e r o c o o l 是韩国晓星公司开发的一种具有良好导湿排汗功能的新型聚酯纤 维。参照“苜蓿草 的四叶子形导湿排汗程序，利用纤维表面的细微沟槽和孔洞， 将肌肤表层排出的湿气与汗水经由：签吸、扩散、传输的作用，迅速排出体外，使 肌肤保持干燥与清凉。 a e r o c o o l 应用广泛，能纯纺，也能与棉、毛、丝、麻及各类化纤混纺或交 织( 可梭织，也可针织) ，现大量应用于运动服装、衬衣、内衣、袜子和手套等产 品中。穿上a e r o c o o l 制品，可告别酷热、闷湿的感觉，尽享凉爽与舒畅。由于 a e r o c o o l 具有优良的导湿排汗性能，现已被韩、日等国的名牌运动服饰所采用， 受到消费者的喜爱。 ( 9 )卜c o o l 新型导湿排汗纤维 韩国东围贸易株式会社利用纤维表面异型截面的毛细管现象以及比表面积 大的特点，研发出1 - c o o l 系列导湿排汗纤维。该原丝表面的水分可以很快被吸 收和干燥，从而使织物具有导湿排汗的功能，让肌肤保持干爽和舒适感。 1 - c o o l 可以应用在运动服、便装、休闲装以及内衣、袜子和手套等纺织领 域，可以满足未来衣着用织物舒适、健康的发展要求。 1 2 2 国内的研究情况 相比而言中国内地导湿快干纤维开发无论在时问还是技术上都存在一定的 差距，近一两年由于市场兴起“导湿快干 纤维开发和应用的热潮加上后道织物 产品开发对导湿快干纤维需求的增加，引起内地一些研究机构和纤维生产商的极 大关注。目前主要有以下几种： ( 1 )导湿干爽型涤纶长丝1 5 j 广东珠江金纺集团开发的导湿干爽型涤纶长丝通过改变纤维截面形状使单 纤维之间的空隙增大由于表面积的增大及毛细管效应使其导湿的性能大大提高。 采用该纤维生产的织物导湿性能、水分的扩散性能好与棉等吸湿性好的纤维搭配 采用合理的组织结构效果更好制成的运动服装干爽、清凉、舒适是夏季运动服装 6 第一章前言 面料的首选。 ( 2 )中空微孔并兼有表面凹凸构造的纤维| 6 l 王锐等将p e t 切片与一种特制的易水解聚酯( e h d p e t ) 切片以8 5 1 5 8 0 2 0 的比例共混在常规的熔体纺丝设备上进行共混纺丝制成具有相分离的共混纤维。 控制原料组分在纺丝工艺条件下的熔体粘度比使e h d p e t 均匀地以微米小颗粒 形式分散在p e t 中，经过适当的碱水解处理使e h d p e t 被溶解掉而留下微小孔 洞及表面呈现凹凸状构造用同样的方法还制成了非光滑表面的p a 6 纤维。该纤 维与人体接触时不是以面或者线接触而是以点接触具有凉爽感不贴身并有吸汗 一导湿一速干功能。同时表面的凹凸构造还会赋二弘纤维深的染色性提高纤维的显 色性。 ( 3 )江苏仪征化纤股份公司生产的c o olb s t 纤维1 7 l 该纤维采用了全新的纤维截面形状设计将毛细管原理成功地运用到织物结 构使其能够快速吸水、疏水、扩散和挥发从而保持人体皮肤的干爽感。同时由于 聚酯纤维具有较高的湿屈服模量在湿润状态时也不会像棉纤维那样倒伏，始终能 够保持织物与皮肤问舒适的微气候状态达到了提高舒适性的目的。该产品被下游 纺织用户广泛应用于高档运动服装、衬衫、央克、内衣等面料、服装的生产，具 有广阔的市场前景。 ( 4 )中科院化学所的“丝普纶”纤维 该纤维是一种高技术超细纤维( 8 8 1 3 2 d t e x ) j 其织造的织物及服装具有独 特的芯吸效应和单向导湿透气性能把人体运动后产生的汗液、水份迅速吸附并沿 着丝普纶纤维从织物罩面向外表排出并被蒸发掉。因而可在织物表罩和人体皮肤 之间形成一种微气候循环，促进空气流动保护人体皮肤干爽，既不产生棉织物粘 身的感觉又无合纤织物的汗臭味，具有极佳的服用舒适性兼有排汗导湿、透气凉 爽的功能，被国外服装界赞誉为“人体服装空调器”。 ( 5 ) t e c h n o f in e 导湿排汗聚酯纤维 t e c h n o f i n e 导湿排汗聚酯纤维，是台湾豪杰股份集团研制开发并生产的。该 纤维拥有w 型特别断面结构，能大幅提升导湿速干的功能。该纤维制成的织物 不仪舒适干爽，而且光滑细致，不伤皮肤，为消费者提供较高品质的穿着享受。 该产品的特性： 干爽舒适- - t e c h n o f i n e 的w 型特别结构能够起到超快速吸收汗水、干燥湿气 的作用；快吸速干- w 型纤维结构形成的沟槽，比一般聚酯纤维更能快速吸收汗 水； 柔软触感一独特的超扁平w 型结构，能提供i j i 所未有的柔软触感； 光滑细致w 型的断面结构能提供细致的布料表面，降低对皮肤的刺激性。 7 第一章前言 ( 6 ) c o o it e c h 导湿排汗纤维 c o o l t e c h 导湿排汗纤维是台湾新光合成纤维股份有限公司研制生产的。它 采用了特殊的十字断面沟槽设计，提供了快速传导水分的管道，使纤维同时具有 良好的导湿及快干功能，再加上纤维与皮肤接触点囚断面设计而减少，保证流汗 后的肌肤依然保持良好的干爽感。 这种纤维主要用于制作工作服、衬衫、外套、夹克、背心、休闲服、时装、 套装、内衣、胸罩、帽子、手套、袜子、护膝、毛巾和运动衣裤等，其用途十分 广泛。 ( 7 ) c o o ini c e 导湿排汗凉爽纤维 c o o l n i c e 纤维是顺德金纺集团与东华大学合作丌发的异形截面涤纶纤维。 c o o l n i c e 每根单纤周围存在四条微管道。使纤维问产生较大的空隙而具有良好的 毛细效应。因此水分的扩散明显加快，润湿蒸发面积显著增大。水分的扩散和干 燥速度大大增强。从而具有良好的排湿和导湿功效。同时，由于汗水的大量蒸发 带走人体部分热量，使得体表温度有所下降，使人有凉爽的感觉。故被称为导湿 排汗凉爽纤维。 该纤维特别适合生产各种式样的运动及休闲场合穿着的服装面料。如户外休 闲装、衬衫及凉爽牛仔布等。 1 3 天然凉爽型纤维 1 3 1 天然凉爽型纤维一竹纤维1 8 l ( 1 ) 竹的结构 竹是由纤维素、半纤维素、碳水化合物、胶质树脂、蛋白质、糖类、淀粉类 和丹宁等多种成份组成。竹纤维素是由许多b d 一葡萄糖通过1 4 链连接起来 的链状高分子化合物1 ( c 6 h 1 0 0 5 ) 。】聚合度( n ) 一般在1 0 0 0 0 0 0 左右。 ( 2 ) 竹纤维的种类 竹子分为丛生竹和散生竹二类。与散生竹材相比丛生竹材的纤维长度较长 宽度较大从纤维形态来看丛生竹材作为纤维原料较散生竹材为优。 从竹纤维的加工方法来看有原生竹纤维和再生竹纤维二类原生竹纤维采用 物理方法加工而再生竹纤维采用化学方法加工。【9 j ( 3 ) 竹纤维的加工方法 原生竹纤维是将竹子辗平、扭转、梳理再对竹纤维去除糖份、脂肪、经消毒、 晾干而成采用物理方法加工不添加任何化学试剂为1 0 0 的天然纤维。其加工工 艺过程有水解、蒸煮、脱胶、软化、分梳等工序并在加工过程中去除纤维束以外 8 第一章前言 的植物组纵株射天然的纤维束状态。 再_ 竹纤维采用化学方法加工，先将竹了扣浆采用“水解- 碱法”及多段漂 白精制而成浆丰n 经 工催化将甲种纤维索含量在3 5 左右的竹浆纤维提纯到 9 3 以卜，在满足纤维生产要求的基础上再由化纤厂纺丝加工制成竹纤维。该纤 维克服了原生竹纤维的刚性大、蛙挺等缺点染色较容易强力较好韧性、耐磨性较 高可纺性能提高但环保作用和保健性能稍逊十原牛竹纤维。 根据有关资料介绍还有一种从竹了- p 提取竹纤维的新方法一s t r e a m e x o l o s i o nm a l b o d 在配合使用混合机后可制得外形类似于棉纤维的竹纤维称为 b a m b o of i b e rc o t t o n ( b f c ) 其直径仅为1 0 - 3 0um 而且纤维表面的木紊几f 已 完全击除。如图所示 s i n g l eb a m b o of i b e r b f c 表面的扫描屯镜图 ( 4 ) 竹纤维的形态结构 竹纤维巾央存细孔细扎用出山第三膜层构成。第三膜层外侧由第二膜层构 成。住第二膜层纤维横断面山许多层形成层与层之n i l 隔有小州成分的薄层。由于 此薄层，笫二膜层相重叠区分山许多轮回。第膜层外部即纤维最外层山层薄 膜构成为第一膜层。 第二膜层中间皮层区分成3 4 层切线纵皮层且辐射方向在纵皮层可分成计 多线条此线条与纤维轴成某利，角度排列因而纤维成螺旋状构造其线条又 h 无数 微丝组成。 h - q ：维分有豚壁与薄壁两大类薄壁竹纤维，为多层结构厚壁竹纤维为典型的 二层结构。薄壁纤维次生壁为多层复合结构，层次少的4 5 层多的达1 1 层之多 次生壁多层结构为宽层和窄层交管排列而成。竹纤维纹孔为悬缘孔，纹孔较小数 量4 , n 此竹纤维挺硬，打浆时易切断不易皂化纤维初生壁和次生壁外层易起毛。 竹纤维纵向表面光滑、均一呈多条较浅的沟槽横截面接近圆形，边沿具有不规则 锯齿形表面结构与成型条件有关。这种表面结构使得竹纤维的表面具有一定的摩 擦系数纤维具有较好的抱合力。1 1 1 , 1 2 , 1 3 , 1 4 i 竹纤维纵向表面具有光滑、均一的特征，纤维的纵向表面呈多条较浅的沟槽 第一章前言 横截面接近删形，边沿具有不规则锯齿形，袁仰结构与成型条件有关。这种表面 结构使得竹纤维的表俩具有定的摩擦系数，纤维具有较好的抱合力，有利于纤 维f 门成纱。罔1 为j s w 8 4 0 扫描电镜1 5 0 0 倍下测得的竹纤维形态结构照片。 ( a ) 纵向截面( b ) 横向截面 国1 竹纤维形态结构照h 竹纤维的微结构 根据竹纤维红外光谱刚f 见图2 1 。j 粘胶纤维及t e n c e l 纤维红外光谱图对照 且订相l 刊的光谱指纹区，峰位一致，特征基本十h 闹，表明竹纤维属纤维豢纤维。 利用x 射线t 射法测得竹纤维结晶度为3 1 6 ( 罔3 ) ，普通耕胶纤维的结晶度为 3 0 1 1 ”，竹纤维的结品度与粘胶纤维的结品度基本桐同。纤维素有4 种主要的结 品变体i ” ，t l j 纤维索i 、纤维素i i 、纤维素i i i 和纤维素。天然纤维囊均为纤 维紊i ，而鲐过碱处理、溶解和纤维素皂化等加工手段处理后的纤维素则转化为 纤维索i i 。纤维紊制品t p 不同的纤维熏结晶变体的存在，对物理机挑性能有很大 的影响。仃文献报道，纤维索浆柏r 纤维素i 经溶解、固化成形后，重新乍成的 纤维祟结品变体为纤维素j j ，不能，i - 成纤维豢il l a , 1 1 j l 。溶解后纤维柰的结晶指数 和结品度部有小i 可程度的降低，晶粒尺寸人l 啉度减少。这是冈为 f 维索溶解后 存直新l 刊1 t h gy f u = t t r 绯隶分了链排列不觑整，t 锗粒生长不充分的缘故，所以竹纤 维的结品度偏低。 ： 1 ，、 i 。hjb i u ： 图2 竹纤维缸外光谱蚓 第一章前言 ： 2 z 逭 基 爱 图3 竹纤维x 射线衍射图 ( 5 )竹纤维的性能1 2 0 , 2 1 , 2 2 2 3 ，2 4 ，2 5 1 竹纤维的卓越性能主要包括绿色环保性、天然抗菌性及优异的吸湿性等。 a 绿色环保性 由于竹子自身具有抗菌性，所以在生长期内不必使用任何农药不产生任何污 染确保了竹纤维资源生念无毒性。尤其是原生竹纤维它完全是采用物理方法制成 的，在原料的提取和生产过程中全部实施绿色生产是1 0 0 的绿色纤维，因此原 生竹纤维制品也同样是绿色产品。同时因为竹纤维及其制品具有优良的生物呵降 解性可完全分解回归自然，是对自然界中可再生的资源的循环利用，对自然环境 不会产生，惟重的破坏。 b 天然抗菌性 竹纤维制品4 、：仪具有许多天然产品的优点而且还自独特的杀菌性能。这足由 于竹子自身有抗菌性所以在生长过程中无虫蛀、无腐烂无需使用任何农药。如果 在生产过程中采用特殊工艺技术处理就能保持竹纤维的抗菌性不被破坏让抗菌 物质始终结合在大分子上。经有关部门检测竹纤维产品抗菌率高到7 1 ，而同样 数最的细菌通过显微镜观察在棉纤维和小纤维制品中能生存繁衍在竹纤维制品 中则无法长时问生存，并会在短时间内减少、甚至消失。竹纤维的天然抗菌性赋 予了竹纤维制品优异的服用性。 c 优异的吸湿凉爽性 竹纤维的最大特点是横截面上布满空隙呈高度天然中空这使得竹纤维及其 制品的吸湿、放湿、导湿性能极佳是会呼吸的纤维。竹纤维在标准状态下的回潮 率高达1 2 与普通粘胶纤维1 3 1 5 的回潮率相近。但是在空气温度3 6 相对 湿度1 0 0 的条件下竹纤维的回潮率可高达到4 5 且吸湿速率特别快回潮率从 第一章前言 8 7 5 增加达到4 5 仅需6 个小时，这说明竹纤维具有卓著的吸湿性能在服用上 更适合作夏装、运动服和内衣。 竹纤维与粘胶纤维性能比较 从表中可知竹纤维的物理机械性能指标与粘胶纤维相近因此竹纤维也和粘 胶纤维一样可以纺成丝用作纺织服装产品的原料。 ( 6 )竹纤维生产企业： 竹纤维用来制作纺织服装产品是近几年来研究丌发的新技术。在这方面欧、 美、日、韩等国家的科研人员走在了我国的前面目l j 这些国家正在加大科技力量 深入研发力争早同实现大舰模工业化生产。i 删 国内竹纤维生产企业概况： 我国科研人员在最近几年对竹纤维制造的纺织服装产品进行了研究。 1 2 7 , 2 8 , 2 9 , 3 0 上海市纺织装饰用品科技研究所和上海萃众毛巾总厂联合开发试制出 的天然竹纤维毛巾产品各项性能指标都达到了设计和试用要求目前该产品已进 入市场；河北吉藁化纤有限公司已摸索出了以竹材为原料乍产粘胶纤维浆粕的工 艺申请了中国发明专利试制出了合格的产品；湖南株洲雪松麻业有限责任公司研 究成功竹原纤维纺织服装产品；吴江市八都建丰丝纺厂成功地以3 5 的竹纤维与 6 5 绢丝混纺制成竹丝面料该产品已被国内最大的西服生产厂雅戈尔集团相中 用于高档西服的生产；上海化纤浆粕总厂和上海月季化学纤维有限公司对竹浆粕 进行了研发，解决了竹纤维纺织的一系列技术问题，制出的高强力纯竹纤维粘胶 丝各项物理指标均达到困家粘胶纤维一等品的标准；山东省德棉集团恒丰纺织有 限公司研发了竹纤维与绢丝混纺纱；山东莱州鲁丽毛巾有限公司研制出竹纤维毛 巾；江苏大仓二棉实业有限公司与东纺科技发展有限公司研制开发了丝竹纱系列 产品；四川丝绸进出口公司在第9 1 届广交会上展出了用竹纤维与丝、棉、毛交 织混纺的背心、t 恤等7 个款式。 由于竹纤维制作纺织服装产品具有凉爽、柔滑、吸湿透气好、手感柔软、织 物悬垂性好、染色优良和光泽亮丽等优点受到了人们的青睐。现今已先后研发出 了内衣、贴身t 恤衫、衬衣、袜子、脚垫、地毯、纱布、口罩、浴巾、浴衣、 毛巾和床上用品等。 1 2 第一章前言 r 本竹纤维的生产企业及产品介绍：川 r 本纤维生产商东丽工业公司若干年柬对纤维素纤维有着浓厚的兴趣， 2 0 0 1 年开始丌发对生态环境友好的双组分竹纤维，2 0 0 4 年2 月丌始销售用这些 纤维生产的纺织品f 商标名为“s o t a k e ”1 。东丽自上世纪6 0 年代起生产枯胶纤 维，但后来停止了生产。2 0 0 4 年东丽开始推销新的纤维素纤维双组分竹纤维 “s o - t a k e ”。如下图1 硐 竹纤维显微照片在销售 在销售“s o t a k c ”的过程中，东丽进一步发展其优点，诸如生态、吸放湿 和抑菌功能。“s o - t a k e ”是与含成纤维如聚酯或聚丙烯腈的混纺纠物，竹纤维含 量在2 0 以上。与竹纤维混纺的纤维，使用聚酯时是全消光聚酯短纤维“a f f i x ”， 使用聚丙烯腈时是“o l p i a ”，以改善其触感。 132 天然凉爽型纤维一麻纤维i ”2 4 1 凉爽舒适是麻类纺织品的其时特点。检测织物凉爽舒适性的一项重要指标是 织物的吸湿透气性，它卣接关系到纵物传递汗液的能力。纤维的吸湿是比较复杂 的物理化学l 耻象吸湿时水分子先吸附在纤维表面然后向内扩散，首先与大分 子上的亲水性基团结合吸着水，然后逐渐充填内部的微d , 4 l 隙，称为毛细管凝结 水。由于麻纤维分子中含有大量的亲水基| | l l ，易与水分子结合并吸附水分子，同 时太多数麻纤维都有松散的分子结构，麻纤维的中心又有细长空腔，与纤维表面 纵向分却的许多裂纹和小孔洞 开连，产生毛细效应，从i | i 能大帚充填毛细管凝结 水，这些都使麻纤维j l ! i 湿多嚏快。所以在正常情况下，麻纤维的禽水宰一般保持 在1 2 左右，在空气湿度达9 5 的情况下，它的俞水牢约为3 0 。而麻纤维表 面密布的裂隙和孔洞又有利于散湿。因此麻纤维不但吸湿性能好、而且放湿速率 快。在气候干燥的春秋以及冬季，麻纤维有优良的保暖性能，而在夏季则凉爽宜 人。再生麻纤维的电镜图：m i 第一章前言 再生麻纤维横截面再生麻纤维纵向截面 可以发现从纤维纵向看沿纤维方向有众多条纹、沟痕有扭转而横截面呈梅花 型。由于该纤维是一种再生纤维素纤维，大分子间氢键较少，再加上横截面结构 呈梅花型表面有沟痕决定了其吸湿性、透气性较好穿着时有凉