型纺织纤维及其产品开发下.ppt

新型纺织纤维 及其产品开发(下）,报告人：杨 建 忠 教授、博士,报告主要内容：,新型纺织纤维的开发现状 新型纺织纤维的性能 新型纺织纤维的产品开发 新型纺织纤维面料的发展趋势,PBO纤维,PBO是聚对苯并苯并双恶唑纤维(Poly-p-phenylene benzobisthiazole)的简称，是20世纪80年代美国为发展航天航空事业而开发的复合材料用增强材料，是含有杂环芳香族的聚酰胺家族中最有发展前途的一个成员，被誉为21世纪超级纤维。PBO是由4，6-二氨基苯酚盐酸盐(二氨基间苯二酚盐酸盐)与对苯二甲酸以多磷酸(PPA)为溶剂进行溶液缩聚而制得，也可利用P2O5脱水进行缩聚，PPA既是溶剂，也是缩聚催化剂，反应式如下：,PBO作为21世纪超性能纤维，具有十分优异的物理机械性能和化学性能，其强力、模量为Kevlar(凯夫拉)纤维的2倍并兼有间位芳纶耐热阻燃的性能，而且物理化学性能完全超过迄今在高性能纤维领域处于领先地位的Kevlar纤维。一根直径为1毫米的PBO细丝可吊起450千克的重量，其强度是钢丝纤维的10倍以上。PBO纤维的各项性能与其它纤维的比较如下：,PBO纤维的优异性能决定了它的应用领域十分广阔：(1)长丝的应用，可用于轮胎、胶带(运输带)、胶管等橡胶制品的补强材料；各种塑料和混凝土等的补强材料；弹道导弹和复合材料的增强组分；纤维光缆的受拉件和光缆的保护膜；电热线、耳机线等各种软线的增强纤维；绳索和缆绳等高拉力材料；高温过滤用耐热过滤材料；导弹和子弹的防护设备、防弹背心、防弹头盔和高性能航行服；网球、快艇、赛艇等体育器材；高级扩音器振动板、新型通讯用材料；航空航天用材料等。(2)短切纤维和和浆粕的应用，可用于摩擦材料和密封垫片用补强纤维；各种树脂、塑料的增强材料等。(3)纱线的应用，可用于消防服；炉前工作服、焊接工作服等处理熔融金属现场用的耐热工作服；防切伤的保护服、安全手套和安全鞋；赛车服、骑手服；各种运动服和活动性运动装备；Carrace飞行员服；防割破装备等。(4)短纤维的应用，主要用于铝材挤压加工等用的耐热缓冲垫毡；高温过滤用耐热过滤材料；热防护皮带等。,聚苯硫醚(PPS)纤维又名聚对苯硫醚纤维、聚苯撑硫醚纤维。由荷兰首次研制成功，商品名赖通(Ryton)，直至1983年才批量投入生产。其化学结构式为硫原子和对位被取代的苯环交替排列组成，是阻燃性纤维品种之一。聚苯硫醚纤维是以硫化钠和二氯苯为单体，在N甲基吡咯烷酮或含碱金属羧酸盐(如醋酸钠等)的有机性溶剂中缩聚而得的。,聚苯硫醚纤维,聚苯硫醚纤维具有以下一些特性：,优良的纺织加工性 耐化学稳定性好 热稳定性优良,PPS（聚苯硫醚）针刺毡滤料,聚苯硫醚纤维的主要用途工业上燃煤锅炉袋滤室的过滤织物.聚苯硫醚纤维织物可长期地暴露在酸性环境之中，可在高温环境中使用，是能耐磨损的少数几种纤维之一，过滤效率较高，用于工业燃煤锅炉织物的聚苯硫醚过滤织物，在湿态酸性环境中，在接触温度为232和温度190以下，其使用寿命可达3年左右。用该纤维制成针刺毡带用于造纸工业的烘干上，是较为理想的耐热和耐腐蚀材料。同时也可用于制作电子工业的特种用纸。这种纤维的针刺非织造布或机织物可用于热的腐蚀性试剂的过滤，其单丝或复丝织物还可用作除雾材料。另外，还可用作干燥机用帆布、缝纫线、各种防护布、耐热衣料、电绝缘材料、电解隔膜、摩擦片(刹车用)、复合材料，也可与碳纤维交织来增强PPS树脂，可保持其单向强度。,新一代化学纤维,随着科学技术的发展和人们对环保事业的重视，对化学纤维的性能要求越来越高。近20年来，研制成功具有时代特色的新一代化学纤维，有的是环保型的，有的是弹性极佳的纺织原料，也有的是产业用理想的纺织原料。这些化学纤维的开发成功及运用，扩大了纺织品使用原料的范围，丰富了纺织品的运用领域。,环保纤维Lyocell纤维,环保性Lyocell再生纤维素纤维系利用NMMO(N-甲基吗琳-N-氧化物，亦即N-Methylmorpholine N-Oxide,简称NMMO，对纤维素的溶解特性，将纤维素溶解得到粘度适宜的纺丝液，经拉伸、水洗、切断、上油、干燥、溶剂回收等经湿式纺丝制程制成Lyocell纤维，是一种不经化学反应而生产纤维素纤维的新技术，该纤维属天然纤维，生产用溶剂无毒，生理学性能好，生产制程中不会产生污染，且其纤维具有生物可分解，因而有利于环境保护，被称为环保型纤维素纤维。在20世纪80年代末实现了工业化生产，到目前全世界生产Lyocell纤维的年产量已达15万吨以上，是近10年来发展速度较快的一种新纤维。,Lyocell纤维具有良好的吸湿性、舒适性、光泽性、染色性和生物分解性。Lyocell纤维还具有强伸度性，适宜与其它纤维混纺。在染整方面，适用的染料多元化，且染色上色率高；应用于衣服方面，使用舒适吸湿、保湿性好、湿强度佳、刚性模数高、热稳定性好、耐久性佳等特性，最特别之处在于经过原纤化处理技术后手感可以达到丰厚感。Lyocell纤维具有以下特点：(1)单纤维强力虽高，但纤维纤度细，断裂伸长率偏小，纺制过程中易损 伤。(2)纤维手感顺滑，卷曲数少，抱合力差，成卷时易于粘卷，梳理时棉网易 坠。(3)原料的含油率适量，能满足纺纱要求。(4)纤维与机械部件之间的摩擦小，须条不易控制，易造成断头。,大豆蛋白纤维,该纤维单丝纤度细，比重轻，强伸度较高，耐酸耐碱性较好，具有羊绒般的柔软手感，蚕丝般的优雅光泽，棉纤维的吸湿和导湿性及穿着舒适性，羊毛的保暖性。大豆纤维可在棉纺、绢纺、毛纺、(羊绒)等生产设备上纺纱，能与其它天然纤维和化学纤维混纺交织开发针织产品(内衣、外衣、袜子等)和机织产品(服装面料床上用品等)。此纤维本身呈现米黄色，难以漂白；色泽鲜艳度较差，耐湿热性差，在染整加工中注意温度控制等关键技术问题。,甲壳素是一种天然生物高分子聚合物，广泛存在于昆虫、甲壳类动物(虾、蟹等)的硬壳中，它在自然界中的含量仅次于纤维素。甲壳胺是甲壳素的脱乙酚化产物，与纤维素的化学结构相似，都是六碳糖的聚合体，基本单元是乙酸葡萄糖胺。甲壳胺用稀酸溶解后纺丝制得的甲壳胺纤维是自然界中唯一带正电荷的再生纤维。因此该纤维被人们称作为“保健型纤维”。,甲壳素纤维,纤维纵向不平整，横截面近似多边形，但没有皮芯层结构；在纤维中含有羟基和氨基官能团，兼有纤维素和蛋白质纤维的官能团，具有相当的生物活性、生物相容性，生物可降解性和优良的抗菌性能。它被广泛用作医用纤维制品，它与棉、毛、丝、麻、粘胶等混纺制成保健纺织品，当甲壳胺纤维含量在10%-30%范围，已有很好的抑菌性能和保健护理性能。,PTT纤维在1941年己有这种聚酯生产专利，由于生产1、3丙二醇(PDO)原料成本很高，一直未实现工业化生产。直到1995年德国Degussa公司工业化生产了1、3丙二醇，使成本大大降低，随后美国Shell公司在1995年5月推出了Corterra Polymer产品，建成了年产500万镑丙二醇和年产1200万镑PTT生产线，“”商品名为“Conerra”，有长丝和短纤维品种。还有美国杜邦公司生产的PTT纤维称Sorona”、日本旭化成公司的“Solo”、韩国SK化学公司、台湾华隆和中国也有PTT生产。2004年11月加拿大聚合物有限公司建了世界上最大的年产9.5万吨PTT纤维的生产厂。,易染性聚酯纤维,(1)在分子结构中引进可染性基团(第三单体)如:分子中引进阳离子可染基团的阳离子染料可染涤纶CDP或HCDP 和分子中引进阳离子基团的酸性染料可染型涤纶;(2)改变分子规整性的聚对苯二甲酸1、3丙二醇酯(PTT)纤维 和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纤维。,PTT纤维是聚酯纤维家族中的一类新产品，该纤维与常规涤纶PET纤维相比较，它的软段部分是丙二醇而不是乙二醇。因此它的软段部分的碳碳链较长，这就使该纤维自身具有弹性，并且与PET纤维相比，PTT纤维玻璃化温度低约15，这种纤维兼具聚酯纤维和聚酰胺纤维的特性。除抗污性强外，其染色性能优于尼龙。手感柔软，伸长性同弹性纤维一样好，能用通常的分散深料染色和印花，不需使用特殊化学品，染色物具有干爽，挺括等特点。,PTT纤维的优点如下：,PTT纤维具有弹性优良、模量较低、手感柔软、易染色等特点，是一种发展前景很大的聚酯纤维。,由于PTT纤维丙二醇的引入，使其分子键具有Z字型折线结构，从而使得PTT纤维比涤纶和尼龙有更好的优点，集多种特性于一体，成为织物的理想选择。,生产原料乳酸是从玉米淀粉制得，故也称为玉米纤维。PLA纤维是在美国著名的谷物公司Cargill公司研制成功的玉米聚乳酸树脂的基础上，在1997年该公司和美国Dow Polymers公司合股成立了Cargil lDow Polymers公司，全力发展了聚乳酸原料，到2002年聚乳酸年产已达14万吨，生产的PLA纤维商品名为Ingeo。日本钟纺、尤尼契卡和可乐丽公司生产的PLA纤维商品分别为Lactron、Terramac和Plastarch，美国杜邦公司和孟山都等公司也开始开发PLA纤维。,聚乳酸纤维（玉米纤维）（PLA纤维）（1）,聚乳酸纤维侧面图,聚乳酸纤维横截面图,聚乳酸纤维（PLA纤维）（2）,PLA纤维是以淀粉制得之乳酸为原料，属于完成自然循环型，具有生物降解性的纤维。该纤维完全不使用石油等化工原料，其废弃物在土壤和海水中的微生物作用下，可分解成二氧化碳和水，不会污染地球环境。燃烧PLA纤维，几乎没有一氧化氮，其燃烧热是聚乙烯和聚丙烯的三分之一左右，LACTRON是至今所研发出生物降解性纤维中融点最高的。,聚乳酸的自然循环系统如图所示：,聚乳酸纤维的特性：聚乳酸纤维不但有高結晶性，还和聚酯、聚苯乙烯树脂具有同样的透明性。因其具有高結晶性和高取向性，故具有高耐熱性和高强度。表一列出钟纺的聚乳酸纤维与其他纤维的性能比较，图二也表現出聚乳酸纤维的特性曲线,聚乳酸纤维的特性曲线:,(6)折射率低、染色制品显色性好;(7)易染性，染色温度低于涤纶。PLA纤维也存在一些缺点:耐磨性差，熔点低(约175C)。,(1)有较好的亲水性、毛细管效应和水的扩散性;(2)模量和弯曲刚度是涤纶一半，故手感柔软;(3)有良好的回弹性、抗皱性和保形性;(4)限氧指数较高(LOL24-29)，燃烧后自灭性好、燃烧发烟量低，有较好阻燃性;(5)有防紫外线能力，紫外线吸收率低;,“PLA”纤维与聚酯和聚酰胺纤维性能比较,高湿模量纤维：由于普通粘胶纤维湿强力低、模量小，在湿态时易变形、保形性差等弱点，许多国外公司开发了新的高湿模量纤维，如:日本东洋纺公司的“波里诺西克”（Polynosic）纤维、Lenzing公司用木浆生产的Modal、中国丹东东洋特种纤维有限公司引进日本东洋纺公司 波里诺西克纤维的纺丝技术生产的“丽赛”（Richcel）纤维。高湿模量纤维具有以下特点：高湿模量纤维具有初始模量高，织物有身骨，湿态变形小，尺寸稳定性好，织物平滑，悬垂性好，吸湿导湿性好，色泽鲜艳，富有光泽，并具有较好的耐碱性，与棉混纺织物可进行丝光加工，是制作内衣、外衣服装的中高档新材料。,高湿模量纤维,竹浆粘胶纤维采用化学方法将竹材制成竹浆粕，将浆粕溶解制成竹浆粘胶溶液，然后通过湿法纺丝制得竹浆粘胶纤维。这种竹浆纤维已批量工业化生产，例如:吉林化纤集团有限责任公司(下属的河北藁城化纤公司)、上海化纤浆粕总厂、上海月季化学纤维有限公司、四川成都天竹竹资源开发有限公司 等生产竹浆粕及竹浆纤维。具有以下特点：目前生产的竹浆纤维在某些性能上不同于普通粘胶纤维，竹浆纤维具有可纺性好、纤维吸湿导湿透气性好、手感柔软、织物悬垂性好、染色性能优良、光泽柔亮等特点。开发的竹纤维纺织面料服装具有质地轻、穿着清凉爽快，并有抗紫外线、抑菌防臭防霉等保健功能。,竹浆粘胶纤维,含牛奶蛋自纤维 从20世纪90年代初开始国内外致力于开发再生动物和植物蛋白纤维，日本东洋纺公司以新西兰牛奶为原料与丙烯腈接技共混制成再生蛋白纤维Chinon，上海正家牛奶丝服饰有限公司在1995年研制开发出牛奶纤维长丝，最近山西恒天纺织新纤维科技有限公司研制了牛奶短纤维，它们都是以丙烯腈为单体的牛奶蛋白纤维。另一种是深圳优倪克公司推出的以聚乙烯醇为基体的牛奶蛋白纤维。具有以下特点：牛奶丝具有蚕丝般光泽和柔软手感，有较好的吸湿和导湿性，较好的强度和延伸性，是一种制作内衣的优良材料。但因纤维耐热性差、耐碱性差、色泽鲜艳度较差、价格较贵，影响了牛奶纤维大量推广使用。如山西恒天纺织新纤维科技有限公司生产的含牛奶蛋白纤维，获得了国际生态纺织品Oko-TexStandard100绿色纤维认证(认证号038210)，它与羊毛、羊绒、蚕丝、棉、竹、天丝、莫代尔等有很好的混纺性，能开发保暖型、凉爽型、高档内衣及家纺用品，具有绿色、保健、舒适性能。,含牛奶蛋白纤维,蛹蛋白丝由四川宜宾丝丽雅股份有限公司试生产，将蚕蛹蛋白提纯配制成溶液按比例与粘胶共混，采用湿法纺丝形成具有皮芯结构的含蛋白纤维。纤维具有较好的吸湿性、透气性，手感柔软、悬垂性好;但湿强力较低，纤维本身呈现较深黄色，会影响纺织品色泽鲜艳度。可采用活性、酸性、中性等染料染色，在染整加工中要注意它对酸、碱的敏感性，合理制定加工工艺。,将猪毛、羊毛等废毛溶解，经提纯和改性与棉浆或木浆或竹浆溶液共混，在纺丝中加入纳米级二氧化钛，经湿法纺丝制成一种抗菌再生蛋白纤维。这种新纤维的加工技术由中科院过程研究所开发，在天鹅化纤集团公司试纺，还处于研发阶段。,蚕蛹蛋白纤维,纳米抗菌再生蛋白纤维,Seacell纤维也称海藻纤维，是将海藻与Lyocell纤维结合而成的一种创新纤维。海藻种类很多，能用于纤维制造的有褐藻、红藻、绿藻几种，海藻中含有许多矿物质、碳水化合物、氨基酸、脂肪和纤维素等物质。海藻用在化妆品中可促进皮肤血液循环，激活细胞新陈代谢，具有保护皮肤娇嫩、结实、光滑功效，还具有消炎止痒功能，海藻中含有胡萝卜素，可被采用治疗癌症等.具有以下特点：Lenzing公司在制造Seacell纤维过程中，首先将海藻粉末制成小于9m的微细颗粒，将其粉末加在纤维素的NMMO溶液中，或在纤维素溶解前加入，形成由纤维素、海藻、溶剂(NMMO)和水组成的分散纺丝液，通过干湿法纺丝加工制得Seacell纤维。其强度与普通LyocelI纤维相近，具有较好的可纺性。采用电镜分析，Seacell纤维具有明显的横向取向，晶区取向低，截面呈现多孔性结构。对Seacell纤维活性检测，证明海藻的活性成分在纤维制造过程中没有被破坏，并与多孔纤维基体结合。当使用时，Seacell纤维中海藻的活性物质在湿环境中会从纤维中慢慢释放出来，使皮肤具有健康保健作用。,海藻纤维（Seacell纤维）,新型纺织面料的多元化开发,现今国际纺织面料的发展趋势是开发舒适性、采用各种加工工艺形成功能性新型面料及其他多元化纺织产品。,(1)多异多重复合化纤长丝织物理论研究及其应用项目，姚穆院士：荣获2001年国家科技进步一等奖。(2)赛络菲尔双组分纺纱及其系列产品，杨建忠：荣获2001年国家科技进步二等奖。,军港纶衬衣,赛络菲尔面料,利用织物形成的加工工艺开发 利用两种或者两种以上的纺织品复合形成多层复合织物，使一般的单一组织结构产品更加富有特色。复合织物种类繁多，加工工艺各不相同，有组织结构的复合接结、缝合、粘接和涂层，有不同的性质不同特点的几种层次织物复合形成一体的织物等。,采用丝光工艺的丝光棉纺织品。如无锡天然纺织、光辉走卓越织造等公司将优质长绒棉经烧毛、丝光处理形成各类丝光棉、丝光棉与真丝交织、双丝光针织面料等。在毛纺织品产品开发方面，江苏阳光集团开发出蛹蛋白薄花呢、蛋白丝薄花呢、毛纺印花面料等新品，并且采用超细羊毛等原料研制出超细羊毛花呢产品。在绒织物开发方面，国内有多个厂家推出了各种绒类产品，如江苏茶梅灯心绒集团的各类灯心绒，江苏阳光集团的丝毛灯心绒、德国的仿毛、长毛绒等。,丝光棉新品,具有抗菌、除臭、促进人体微循环等功能的各类面料，逐渐成为各国尤其是日本、东南亚地区以及我国大陆和台湾等地纺织企业新产品开发的重点。山东云龙集团推出层压复合织物新型纺织品，具有防水、防污、防液体、透气/湿、抗菌等功能。昆山华成织染公司生产了会呼吸、阻燃、超泼水性、中空保暖、高透湿/气、防静电/尘等系列产品。利用天然纤维的功能性进行新产品开发。如山东烟台新潮实业有限公司开发的罗布麻纺织品可以降低高血压，山西绿洲纺织品有限公司开发的大麻及大麻混纺产品具有抗菌效果。,还有利用蟹壳物质加工而成的甲克素纤维纺织品也具有良好的抗菌、保健功能。防紫外线面料的开发不仅有助于防止皮肤癌的产生，还拓宽了纺织品的用途。浙江绍兴豪语纺织有限公司开发的抗紫外线的面料除了具有对紫外线的遮蔽性，还具有防止透明、触感疏松柔软和高度清凉性。,各种功能性面料的开发,后加工技术结合开发 各类烂花织物运用多种工艺技术生产制得，如印花烂花绒类、提花加烂花的绡 和缎类、植绒加烂花类、针织烂花类等。闪光织物主要有金属镀膜、涂层织物、金银粉印花等。,锦绒同步烂花,对织物表面进行变化、打摺、机械打压、打孔等，成为面料开发的常用手段。需要特别提出的是，利用涂层来赋予面料超自然的流行特征成为国际纺织品开发的一种新趋势。,在面料上采用提花加印花、涂层等多种工艺手法或者采用不规则的刺绣和线迹也是一种时尚。面料表面具有热转移纸效果以及具有类似无规则的裂痕状、脆皮状或者破坏状效果，而利用不同结构和色彩产生的立体条纹图案和具有建筑风格的雕塑感图案也受到人们越来越多的青睐。,目前市场上的时尚面料,1）弹性面料类，主要采用氨纶、莱卡等纤维与其他纤维复合制织而成，这类织物的主要纤维可以是合成纤维、棉纤维、粘胶纤维及真丝等。2）闪光效果类面料，包括采用闪光原料如亮片丝、金银丝、镀膜丝等生产的面料，以及利用经、纬异色而产生闪光效果的面料。3）仿真类合成面料，如仿棉型、仿毛型、仿麻型、仿真丝型、仿鹿皮型、仿皮革等面料。4）环保型面料，这类面料主要采用环保型纤维原料为主制织而成。,弹性面料,闪光面料,仿真丝面料,环保面料,海外纺织品设计趋势主要体现在以下几个方面：一 织物双色效果的表现，如经纬间不同色彩的组合搭配、加织金银丝或者粗犷的疙瘩丝、色织与色纺等；,海外纺织品设计趋势,六 纹样设计变得重要，集合形纹样较多见，目前欧洲火腿纹样重又流行，就体现 了一种复古风情；七 流行色的应用十分普遍，休闲男装色彩鲜艳，它与女装的流行色有趋向同步的表现。,二 双层与多层织物流行共存，除了粘合外，也有用织造的方式形成正反面不同效果的双层织物；三 起绉与弹力织物，这类织物表面效果丰富，穿着舒适，符合防前的休闲文化潮流；四 粗犷风格的网状、圈圈类织物，对组织结构的运用受到重视；五 印花织物，如朦胧印花、印花与珠绣、印花与发泡工艺等特种工艺的结合；,古代狮风纹样,古代对兽对禽纹样,1、轻薄：天然纤维的高支纱织物、化纤的超细纤维织物，轻盈、飘逸、具有良好的流动性。2、舒适：包括织物的伸长、手感、含湿，也包括柔软、悬垂。泡诌织物不仅增加了织物的表面趣味性，也改善了穿着时的透气、透湿性。,国际纺织面料呈现的十大趋势：,高纱支轻薄织物,3、闪光：包括全部或者局部闪光，闪强光或者闪弱光。采用有光丝、缎纹组织、经纬异色、荧光染色、丝光、有光涂层、金银丝、亮光、彩色有光丝等方式均可以获得。4、透明：包括透孔、网眼等，通过高支、稀密、织纹、抽纱、挖花、剪花、镂空、激光、烂花等方法获得。,闪光面料金色短上衣,5、花纹：提花、印花、绣花、植花、轧花、剪花、烂花、烤花、喷花、贴花、磨花等有花型图案的织物广泛流行。6、质感：织物具有粗细、凹凸感，织物的纹理和表面机理效应成为创新的重点。通过花式线、织纹、印染后整理，获得突出的表面装饰效果。7、复合：双层、多层的复合织物继续流行。,绢丝提花面料,抗菌抗螨面料,8、功能：抗菌、抗静电、阻燃、防污等功能性织物在国内正在兴起，并将形成潮流。9、绿色：新世纪要求纤维、面料生产过程无污染，穿着时对人体无害，因此天然、环保纤维及制品，以及用植物染料染色和经过无甲醛整理的面料流行。10、保健：以大麻、罗布麻、真丝，牛奶丝等纤维制成的内衣面料，远红外线保暖面料、抗紫外线夏季面料、导湿纤维运动面料等保健面料的开发迈向新水平。,