差別化纖維(differentialfiber)是化纖行業(yè)中使用的術(shù)語。它不是一個(gè)有嚴(yán)密定義的詞，而是泛指不同于一般常規(guī)品種的化纖，泛指對(duì)常規(guī)化纖品種進(jìn)行技術(shù)改造而創(chuàng)造出具有某一特性的化纖。差別化纖維在概念上有時(shí)與功能性纖維有區(qū)別，前者以改進(jìn)服用性能為主，而后者突出有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度及高模量等特殊性能。但是，目前兩者的區(qū)別逐漸模糊而變得密不可分，將功能性纖維亦視作差別化纖維。
差別化纖維品種較多，目前有易染、有色、高吸濕、防水、高收縮、抗靜電、抗起球起毛、抗菌、阻燃、遠(yuǎn)紅外、防紫外、發(fā)光、異形、細(xì)旦、超細(xì)旦、復(fù)合、仿絲、仿毛及仿麻等品種。
差別化纖維可用化學(xué)改性和物理改性等方法制得，其要點(diǎn)如下。
化學(xué)改性法中的主要方法為共聚法，即在大分子基本結(jié)構(gòu)中引進(jìn)某些特殊基因，加以共聚，如在用精對(duì)苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)生產(chǎn)聚酯時(shí)，引入少量間苯二甲酸二甲酯磺酸鈉(SIPM)，即可制得陽離子染料可染聚酯。
物理改性法中有共混法，即把某種特定的改性劑(或稱添加劑)在紡絲前即混入聚合物熔體或溶液中，再進(jìn)行紡絲，這樣，改性劑即可均勻地混入纖維中。如抗菌纖維，就是將抗菌劑加入聚酯熔體中，然后經(jīng)紡絲制得。此外改變纖維的宏觀結(jié)構(gòu)，也是物理改性的重要方法，如將兩種性質(zhì)不同的聚合物熔體或其溶液經(jīng)過特殊的分配裝置，使紡得的每根纖維都含有這兩種成分，此即復(fù)合纖維；還可將纖維微孔化，截面異形化，表面粗糙化等。
差別化纖維主要品種
以下差別化纖維主要品種采用的是化學(xué)改性法或物理改性法，有的則是兼用兩種方法。因?yàn)闇炀]在化纖中占的比重最大，所以其差別化纖維的品種也是最多的。
陽離子染料易染聚酯(ECDP)在生產(chǎn)聚酯時(shí)，除原料PTA和EG外，若加入少量3，5－間苯二甲酸二甲酯磺酸鈉(SIPM)作為第三單體共聚，使經(jīng)改性的分子鏈中增加了可作為陽離子染料染座的磺酸基團(tuán)，即可得陽離子染料可染聚酯(CDP)。但在常壓沸染條件下，只發(fā)生環(huán)染，染料難以進(jìn)入纖維內(nèi)部，若要得到較好的染色效果，不得不采用高溫高壓的方法。后來人們加入少量的第四單體——聚乙二醇，即能獲得可在常壓條件下易染的陽離子染料易染聚酯(ECDP)，而且其纖維手感柔軟，性能優(yōu)越，但耐熱穩(wěn)定性大為下降，在180℃熨燙溫度下，強(qiáng)力損失最高在30%以上。在進(jìn)一步研究中，有研究人員把1，4－丁二醇部分地代替EG加入，使所產(chǎn)纖維在耐熱穩(wěn)定性方面大有改善。
阻燃纖維由纖維制品引起的火災(zāi)已成為社會(huì)中重大災(zāi)害之一。近年來火災(zāi)事故調(diào)查表明，由室內(nèi)裝飾品及紡織品引起的火災(zāi)占首位。為此，世界各國都制定了有關(guān)織物阻燃的法律法規(guī)，并公布實(shí)施。我國也制定了阻燃防護(hù)服國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定冶金、林業(yè)化工、石油、消防等部門從業(yè)人員應(yīng)使用阻燃防護(hù)服，其人數(shù)將超過600萬人，再加上裝飾領(lǐng)域內(nèi)用的阻燃纖維，我國目前約需93萬噸/年。阻燃滌綸可用共聚、共混及皮芯型復(fù)合紡絲等方法制得，后兩種方法制得的纖維具有永久性的阻燃性能，但成本較高。要求所用阻燃劑有較好的阻燃性能，無毒，耐久性好，在聚合和紡絲過程中不分解，無副反應(yīng)，和聚合物相容性好，對(duì)聚酯可紡性和所產(chǎn)纖維性能無不良影響。世界上已有47家工廠生產(chǎn)167個(gè)品種的阻燃劑。國內(nèi)有關(guān)單位也正在開發(fā)含磷、硫、氮、硅和鹵素的阻燃劑。上述皮芯型復(fù)合纖維以阻燃聚酯為芯，以普通聚酯為皮，具有更為完善的阻燃效果。
抗菌纖維人們?cè)诖┲b時(shí)，皮膚表面的汗液，皮脂及油垢等等代謝物會(huì)粘附在纖維上，它們與皮膚上的常在菌在外來微生物的作用下將產(chǎn)生低級(jí)脂肪酸和揮發(fā)性化合物而散發(fā)惡臭，導(dǎo)致纖維的保溫性和透氣性下降。若在纖維中引入抗菌劑，就可抑制細(xì)菌的繁殖。目前有兩大類抗菌劑，一類為日本各大企業(yè)開發(fā)的納米級(jí)含銀沸石抗菌材料，所制抗菌纖維對(duì)人體安全無害，耐久性好，但其顆粒大小和聚集狀態(tài)會(huì)對(duì)紡絲產(chǎn)生重大影響，而且其抗菌效率只有70%～80%；天津石化化纖廠最近開發(fā)的納米級(jí)抗菌滌綸短纖維就是這類品種。另一類為上海合纖所開發(fā)的有機(jī)抗菌劑，所制得的AMF系列抗菌纖維，對(duì)人體無害，對(duì)革蘭氏陰、陽性菌有廣譜的抗菌效果，抗菌率大于90%。特別是與聚合物相容性好，不會(huì)對(duì)紡絲(包括細(xì)旦紡絲)產(chǎn)生不利影響?，F(xiàn)正在滌綸、丙綸中廣泛使用，成功地制作內(nèi)衣和床上用品等。這類抗菌劑為國內(nèi)首創(chuàng)，其抗菌率達(dá)到國際先進(jìn)水平。
遠(yuǎn)紅外纖維在紡織過程中滲入少量陶瓷粉(主要為鈦、錫、鋯、鋁的氧化物和碳化鋯等)于聚合物中，即以共混法可制得遠(yuǎn)紅外纖維。這些添加劑在吸收了人體或外界的熱能幅射(紅外幅射)后，通過分子的能級(jí)躍遷釋放出波長范圍在2.5μm～30μm的遠(yuǎn)紅外線，而其中俗稱生育波長、與生物成長密切相關(guān)的4μm～14μm波長范圍的遠(yuǎn)紅外線，可引起人體表面細(xì)胞分子的共振，從而激活人體表面細(xì)胞和促進(jìn)人體皮膚表面微血管的血液循環(huán)，達(dá)到保暖、保健、促進(jìn)新陳代謝的功效。其效果明顯與否，主要體現(xiàn)在金屬氧化物的選擇和配比上，因?yàn)椴煌慕饘傺趸?，遠(yuǎn)紅外輻射的波長也不同。其制備的關(guān)鍵技術(shù)在于顆粒的細(xì)度、添加劑的選擇和它在聚合物中的分散性。
防紫外纖維近年來，由于大氣臭氧層遭到嚴(yán)重破壞，太陽紫外線對(duì)地球的幅射呈逐步遞增的態(tài)勢(shì)。為了減輕紫外線對(duì)人體的傷害，化纖業(yè)開發(fā)了防紫外纖維。此纖維制成的服飾，一般為夏季用的衣物，如襯衫、登山服、遮陽帽等，它可有效地減少陽光中的紫外線(波長為200nm～400nm)對(duì)人體皮膚的傷害，防止皮炎和皮膚癌的產(chǎn)生，還會(huì)降低幅射所造成的升溫，使穿著不僅感到舒適，而且涼爽宜人。我們目前還沿用澳大利亞/新西蘭的標(biāo)準(zhǔn)和分類方法，防紫外紡織品的UPF值應(yīng)大于15。所用的防紫外劑一般由兩種材料組成：一種為苯酮、苯酚類芬香族化合物，它們能吸收紫外光，以它們?yōu)橹?；一種為金屬氧化物(如氧化鋅、二氧化鈦等)及硫酸鋇等，它們兼有吸收和反射的作用。由于特定的物質(zhì)只能吸收一定波長范圍的紫外線，所以防紫外劑要由多種材料組成。與遠(yuǎn)紅外纖維一樣，其關(guān)鍵技術(shù)也是防紫外劑的選擇、顆粒細(xì)度和它在聚合物中的分散性。
抗靜電纖維在較干燥的環(huán)境中，滌綸織物有靜電現(xiàn)象，不僅易吸塵，而且常粘結(jié)皮膚，穿著不適，在特定場(chǎng)合下，織物的靜電還可能引起火災(zāi)。為此，開發(fā)了抗靜電纖維。此纖維用兩種方法制備：一種以導(dǎo)電材料與聚合物共混紡絲，一種采用復(fù)合紡絲技術(shù)，復(fù)合纖維中某一組分因滲入導(dǎo)電材料而帶有抗靜電性能，通常采用的導(dǎo)電材料為無機(jī)金屬化合物或碳黑等。此外，抗靜電劑也可用有機(jī)物金屬鹽，如含有金屬鹽的聚醚酯型抗靜電劑PEEM。據(jù)稱，用在抗靜電劑與聚酯共混制得抗靜電纖維的抗靜電性能優(yōu)良、持久，優(yōu)于不含金屬鹽的聚醚酯型抗靜電劑制得的抗靜電纖維。
親水性纖維天然纖維如棉、毛、麻等均為親水性纖維，而合纖中的滌綸、腈綸及丙綸則為疏水性纖維。在相對(duì)溫度為65%時(shí)，棉的平衡吸溫率為6%～9%，而滌綸只有0.4%～0.7%。滌綸內(nèi)衣貼身穿著時(shí)有刺癢感，出汗時(shí)則有悶熱感，而純棉內(nèi)衣貼身穿著時(shí)卻很舒適。滌綸等合纖的吸濕率所以很低，是由這些合纖大分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)所決定的，如滌綸大分子由苯環(huán)，亞甲基和酯基(－COO－)所組成，對(duì)水分子都沒有強(qiáng)的吸引力，只是倚靠物質(zhì)所固有的表面張力使纖維表面或內(nèi)部微孔表面對(duì)水的少量吸附。增強(qiáng)滌綸的親水性可采用兩種方法，一種是通過共聚法，向纖維內(nèi)部引入親水性基因，如聚乙二醇，另一種方法是改變纖維的截面形狀，制成三葉型、C型、L型等，使纖維內(nèi)部具有微孔型結(jié)構(gòu)，增大比表面積，利用微孔毛細(xì)管作用吸水。也可用滌綸細(xì)旦絲與親水的纖維素纖維混紡，制得親水性優(yōu)異的紡織品。
發(fā)光纖維全稱為蓄光式自發(fā)光纖維。以滌綸、丙綸或錦綸的聚合物與發(fā)光劑共混制成。它能吸光——蓄能——發(fā)光，在吸收自然光30min后，可持續(xù)發(fā)光8h～12h。發(fā)光劑為磷中加鍶等成分，或是磷化鋅中滲有銅和一些專利材料，或是硒土系列化學(xué)品。發(fā)光纖維廣泛用于服飾及裝飾領(lǐng)域中，用于制作服裝面料，劇院地毯、飛機(jī)內(nèi)織物，捕魚行業(yè)中的帶、繩索以及救生器材等。
細(xì)旦纖維滌綸雖較天然纖維性能優(yōu)越，但在手感、外觀及服用性能方面仍存在許多不足，于是細(xì)旦、超細(xì)旦滌綸便應(yīng)運(yùn)而生。目前世界各國對(duì)細(xì)旦絲尚未規(guī)范定義，通常把單線纖度小于1.1dtex(dtex為纖度單位，纖維長度為10000m時(shí)，重量為1g，稱為1dtex)稱為細(xì)旦纖維，小于0.33dtex稱為超細(xì)旦纖維。由于纖維變細(xì)，提高了織物蓬松性和覆蓋性，其織物表面許多微細(xì)纖維形成微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)，增加了細(xì)絨感，常用于仿麂皮，人造革及仿真絲等制品。再則由于細(xì)旦纖維毛細(xì)管的芯吸作用，大大改善了織物的透濕性，可制作防水透氣織物。早在60年代中期，即可用常規(guī)紡絲法穩(wěn)定生產(chǎn)0.4dtex～1.1dtex滌綸長絲；到了70年代，用剝離法和海島法兩種復(fù)合紡絲法制得了0.1dtex的超細(xì)旦絲。目前最細(xì)的超細(xì)旦絲已達(dá)0.001dtex。此外，超細(xì)旦織物具有優(yōu)良的清潔功能和過瀘性能，是高效清潔布和新型過瀘材料的重要原料。最近國內(nèi)外又開發(fā)了多孔超細(xì)旦絲，使織物具有更優(yōu)良的手感和懸垂性，外觀華麗，其相應(yīng)的技術(shù)和設(shè)備尚在開發(fā)和完善中。
三異纖維指的是異纖度、異收縮和異截面纖維，目前主要以聚酯為原料?！爱惱w度”為采用纖度不同的單絲組成復(fù)絲，其中較粗的作芯絲，可提供足夠的彈力，剛度、彈性及挺括性，較細(xì)的纖維作為皮層，提供柔軟的手感和蓬松性；“異收縮”就是用收縮率不同的單纖制成紗線，經(jīng)過后處理后，達(dá)到織物結(jié)構(gòu)緊密、而紗線中收縮率低的單絲有松弛、蓬松、浮凸的效果；“異截面”就是采用圓形、三角形、三葉形、五葉形或六角形等各種截面形狀的絲制成復(fù)絲，可使紗線內(nèi)部穩(wěn)定蓬松，外觀先澤柔和。三異纖維可通過復(fù)合紡絲或混纖復(fù)合技術(shù)制得。它在純化纖仿毛產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛，而且十分成功。目前三異纖維的材料主要是滌綸。
混纖復(fù)合絲生產(chǎn)此絲的混纖復(fù)合加工技術(shù)的技術(shù)含量更高。目前市場(chǎng)上熱銷的產(chǎn)品示例如下：①異收縮混纖絲，由細(xì)旦絲與高收縮絲混纖并經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加工制成，由于兩種絲在染整時(shí)熱縮率不同，絲條形成螺旋形卷曲，即以一根高收縮絲為主軸，細(xì)旦絲蓬松卷曲呈藤繞樹狀(相當(dāng)于碧縐紗)。②間斷網(wǎng)絡(luò)絲，即兩根并列的復(fù)絲網(wǎng)絡(luò)和不網(wǎng)絡(luò)(又稱脫網(wǎng))段是間斷的，兩者反映在織物上的光澤效果就不一樣，其規(guī)律可人為指定。③并列網(wǎng)絡(luò)絲，是將兩段不同性能、不同原料、不同色別的復(fù)絲迸合，然后網(wǎng)絡(luò)，從而獲得特殊效果和不同色別的網(wǎng)絡(luò)絲。④用滌綸中取向絲(MOY)或予取向絲(POY)為原料，經(jīng)拉伸和假捻兩道加工，在拉伸段由于拉伸率不同而產(chǎn)生絲條的粗細(xì)節(jié)，經(jīng)假捻段絲條變形達(dá)到粗細(xì)外觀又有膨松的性能，從而生產(chǎn)出具有粗細(xì)節(jié)的加彈絲。混纖復(fù)合加工技術(shù)是一項(xiàng)正在掀起的新技術(shù)，它將成為紡織新面料開發(fā)中最重要的技術(shù)之一。
現(xiàn)在國內(nèi)外在開發(fā)差別化纖方面一個(gè)重要趨勢(shì)是要使差別化纖維具有多種功能，如國外近幾年開發(fā)的阻燃纖維，除具有阻燃功能外，還兼有抗靜電、抗起球、抗菌和防霉等功能。
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