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第二章 服装用纤维
三、化学纤维
再生纤维
合成纤维
无机纤维
化学纤维是指用天然
的或人工高分子物质为原料
制成的纤维。
一、化学纤维分类
再生纤维：以天然高聚物为原料制成的，化学组成与高聚物基本相同的化学纤维，原料多为棉短绒，木材、芦苇、甘庶渣。纤维素纤维时期1920—1945年。
合成纤维：以石油、煤、天然气及一些农副产品等低分子物作为原料制成体后，经过化学聚合缩聚成高聚物，然后再制造而成的纤维。主要有涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶、氨纶等。合成纤维时期1945年至今。
无机纤维：陶瓷纤维，金属纤维，玻璃纤维等。
二、化学纤维形成
纺丝
化纤纺丝分为熔体纺丝、溶液纺丝两大类。
熔融纺丝：合成纤维主要品种涤纶、锦纶、丙纶等都采用熔纺生产。熔纺的主要特点是卷绕速度高、不需要溶剂和沉淀剂，设备简单，工艺流程短。熔点低于分解温度、可熔融形成热稳定熔体的成纤聚合物，都可采用这一方法成型。
溶液纺丝分为干法纺丝、湿法纺丝、干湿法纺丝。
干法纺丝： 醋酸纤维，PAN,PVA,PVC,黏胶长丝
湿法纺丝： PAN,PVA,PVC,黏胶短纤维
三、化学纤维结构与性能
（1）再生纤维（人造纤维）：
人造纤维素纤维：粘胶、醋酯纤维、天丝、 Modal、竹纤维等
人造蛋白质纤维：酪素纤维、大豆纤维、花生纤维、再生动物蛋白纤维、蚕蛹蛋白纤维、再生蚕丝蛋白纤维等
1.粘胶纤维
早在1864年，F.修拜因发明将棉花硝化成硝酸纤素而提出有关人造纤维的第一篇实践报告，1883年J.W史宛在英国取得了用硝酸纤维素的醋酸溶液纺丝，他还看到纺成的丝有作纺织应用的可能性，而称之为“人造丝”，他是人造丝的真正发明人，是这种商品名称的创始人。法国夏尔多纳第一次以工业规模生产纺织用品硝酸纤维素化学纤维（1884）问世，1891年在贝桑松建厂，最初日产50kg生产能力。
采用不同的原料和纺丝工艺，可以分别得到普通粘胶纤维，高湿模量粘胶纤维和高强力粘胶纤维等。
a.普通粘胶纤维：
湿法纺丝纤维：截面为带锯齿的圆形，有皮芯结构，纵面平直有沟槽。
组成物质为纤维素，较耐碱而不耐酸，耐酸耐碱性均较棉花为差。
吸湿性较棉强，Wk=13%左右，吸湿后显著膨胀，强度明显下降，湿强是干强的50%左右，尺寸稳定性差，不耐水洗，染色性好，色谱齐全。
强度：普通短纤干强度2.2-2.7cN/dtex,断裂伸长率16-22%，密度为1.50-1.52g/cm3 。
耐热性较好，耐磨性较差，吸湿后耐磨性更差。
黏胶生产过程
黏胶生产过程
b. 高湿模量粘胶短纤维：由于高湿模量粘胶纤维具有优良的物理机械性能，因此有人称它为第二代粘胶纤维。商品名称为富强纤维或者莫代尔（ Modal纤维），日本称虎木棉，主要有两个品种：
经典高湿模量纤维，它的特点是湿态断裂强度和湿模量特别高，但这种纤维生产工艺复杂，成本高，而且断裂伸长较小，勾结强度和耐磨性能较差。我国的商品名称为富强纤维。
变化型高湿模量粘胶纤维，这类纤维的勾结强度特别优良，湿模低于经典高湿模量纤维，但与棉大致相同。已基本克服上述普通粘胶短纤维的几项严重缺陷，而且克服了经典高湿模量纤维勾强较差、脆性较大的缺点。
c. Lyocell纤维（Tencel）：
天丝的生产原料为大自然中的树木。溶剂可以回收，对生态无害，又被称为21世纪粘胶纤维。天丝主要特点是：湿强度高（比棉纤维还要高）。具有粘胶纤维良好的吸湿性，又有合成纤维那样的高强度。天丝织物尺寸稳定性较好，水洗缩率较小，织物柔软，有丝绸般光泽。
2. 竹浆纤维：
利用竹子为原料，经特殊的高科技工艺处理制取的再生纤维素纤维。由于竹子完全来自于自然，并且竹纤维是可以降解的，又可以完全的回归自然，故该纤维被称为环保纤维。竹纤维横截面形状与粘胶相近，但是与之不同的是截面内呈多孔状，因此竹纤维吸放湿性能极好。竹纤维具有优良的着色性，色彩鲜艳，悬垂性好，回弹性和耐磨性比粘胶好。竹纤维最大的特性是具有任何纤维所不具有的天然抗菌性能。
3. 醋酯纤维：又称醋酸纤维素纤维，分为二醋酯纤维和三醋酯纤维两类，采用干法或湿法纺丝制得。通常醋酯纤维即指二醋酯纤维。
醋酯纤维做卷烟过滤嘴材料，弹性好、无毒、无味、热稳定性好、吸阻小、截滤效果显著；
醋酸短纤制成的无纺布可以用于外科手术包扎，与伤口不粘连，是高级医疗卫生材料。
4.再生蛋白质纤维：
以动物或植物蛋白质为原料制成的性质类似羊毛的纤维。主要品种有酪蛋白纤维、大豆蛋白质纤维、玉米蛋白质纤维、花生蛋白质纤维等。比天然羊毛优越之处在于不易皱缩，不易虫蛀，易保存；缺点是保暖性及柔软性较天然羊毛差些，而且强度较低，湿强更差。
（2）合成纤维
普通合成纤维：
聚酯纤维（PET）： (涤纶)
聚酰胺纤维（PA）：（锦纶）
聚丙烯腈纤维（PAN）：（腈纶）
聚乙烯醇缩甲醛纤维（PVA）：（维纶）
聚丙烯纤维（PP）：（丙纶）
聚氯乙烯纤维（PVC）：（氯纶）
聚乙烯纤维（PE）：（乙纶）
特种纤维:
氨纶 （莱卡）：弹性纤维。
芳纶：耐高温、高绝缘、高强度
氟纶：耐腐蚀纤维
导电纤维：金属纤维、复合纤维
碳纤维：复合材料的骨架增强材料
1.涤纶：
涤纶的学名叫聚对苯二甲酸乙二酯，简称聚酯纤维。涤纶外观光滑，横截面一般为圆形。为改变纤维的吸湿性能、染色性能，出现了各种异形的截面。
制衣业：长丝——常作为低弹丝，制作各种纺织品；短纤——棉、毛、麻等均可混纺，涤纶纱线或织物经过定形后生成的平挺、蓬松形态或褶裥等，在使用中经多次洗涤，仍能经久不变。
工业上：轮胎帘子线，渔网、绳索，滤布，缘绝材料等。是目前化纤中用量最大的 。涤纶具有极优良的定形性能。
雪纺连衣裙
轮胎帘子线
涤纶的特点：
熔体纺丝法纺丝，截面接近于圆形，纵面平直光滑，也可制成各种异形纤维。
耐酸性优于耐碱性，对酸（尤其是有机酸）很稳定，大分子上的酯基（—C—O—）受碱作用易水解，耐微生物性好，不受虫蛀，霉菌等作用。
抗皱性、保形性非常好，耐热性和热稳定性好，耐磨性仅次于锦纶，耐晒性仅次于腈纶。
涤纶短纤维干强度为4.2-6.7cN/dtex，干、湿强度和伸长变化不大。易起毛起球。密度1.38g/cm3。
吸湿性差，Wk=0.4%，易洗快干免烫，但透气性差，穿着闷热，染色困难。
涤纶纤维纵、横截面
2.锦纶：
锦纶是最早进行工业化生产的合成纤维品种，属于脂肪族聚酰胺纤维。锦纶的主要品种有锦纶6和锦纶66。锦纶性能好、产量高，用途广，是仅次于涤纶的主要合成纤维品种。
锦纶以长丝为主，另外还有少量的锦纶短纤维。锦纶长丝主要用于制造强力丝，供生产袜子、内衣、运动衫等。锦纶短纤维主要是与粘纤、棉、毛及其他合纤混纺，用作服装布料。锦纶还可在工业上用作轮胎帘子线、降落伞、渔网、绳索、传送带等。
锦纶的特点：
熔体纺丝，截面、纵面和涤沦相似。
主要组成为聚酰胺。较耐碱而不耐酸，耐微生物。
耐磨性居所有纤维之首，弹性好，初始模量较低，锦纶6短纤维干(湿)强度为3.8-6.2(3.2-5.5)cN/dtex，干(湿)伸长率35-50(27-63)%。密度1.14g/cm3。易起毛起球。
吸湿性：锦66的Wk=4.2-4.5%，锦6的Wk=3.3-5.0%（在合纤中仅次于维纶），染色性合纤中较好，一般用酸性染料，分散染料和其它染料染色。
耐光性较差，长时间日照，强度下降，颜色发黄，通常需在纤维中加耐光剂以改善耐光性能，耐热性不够好，150度以下经5h即变黄，强度、延伸度显著下降，收缩率增加，故近几年在纤维中加热稳定剂以改善其耐热性能，但导电性很差。
3. 腈纶：
腈纶是聚丙烯腈纤维在我国的商品名。是仅次于涤纶和锦纶的合成纤维品种。它柔软、轻盈、保暖、耐腐蚀、耐光似羊毛的短纤维，有“人造羊毛”之称。它虽比羊毛轻10％以上，但强度却大2倍多。腈纶不但不会发霉和被虫蛀，并对日光的抵抗性也比羊毛大1倍，比棉花大10倍。因此它特别适合制造帐篷、炮衣、车篷、幕布、窗帘等室外织物。可纯纺（如腈纶毛线）或与羊毛混纺制毛线、毛织物等。
腈纶的特点：
湿法纺丝。截面为圆形或哑铃形，纵面平滑或有1—2根沟槽。
腈纶大分子中含有氰基，能吸收日光中的紫外线而保护分子主链，因而腈纶的耐光性是最好的，经日晒及大气作用一年后，强度仅下降20%。
强度为2.5-4.0(1.9-4.0)cN/dtex，干(湿)伸长率25-50(25-60)%。密度为1.14-1.17g/cm3。易起毛起球,弹性较涤、锦差，Wk=1.2%-2.0%。
具特殊的热收缩性--生产膨体纱，小负荷任用下变形大，尺寸稳定性差于羊毛，蓬松性，保暖性好，手感柔软，防霉防蛀。
腈纶纤维纵、横截面
4. 维纶（以短纤维为主）合成棉花。
维纶是我国对聚乙烯醇缩甲醛纤维的简称，英文缩写（PVA），1924年德国化学家W·O赫尔曼（W·O·Hermann）和W·汉勒尔W·Hanned，在实验室制得水溶性的聚乙烯醇纤维，1935年德国的布诺（Braun）首先将其用于手术缝合线，并在市场上销售，第二次世界大战中，美国海军用于制作铺设水雷的降落伞，使水雷落下后伞便溶于海水不留下痕迹，1939年日本化学家樱田一郎和川上博、朝鲜的李什基等三人，采用热处理和缩醛化的方法制造出耐热水性优良，收缩率低而具有服用价值的维纶，直到1950年维纶工业化生产为止，经过了26年才作为工业化产品进入纺织市场。
维纶的特点：
湿法纺丝，截面为腰圆形，纵向有1-2根沟槽，平直光滑,外观接近于棉,俗称合成棉花。
耐碱性好，耐酸性较好，耐晒性较好，耐热性较好。
维纶短纤维强度为4.0-5.7(2.8-4.6)cN/dtex，干(湿)伸长率12-26(12-26)%。密度为1.26-1.30g/cm3。
Wk=4.5%-5.0%，吸湿性在合纤中最好，但染色性能较差，色谱不全。
耐海水性腐蚀，但耐热水性差，须经缩醛化处理，否则在热水中收缩大，并会溶解于热水。维纶织物不够挺括，易产生折皱，且弹性不如涤纶，故其发展较缓慢。
超细麻织物
水溶性花边
5. 丙纶：
学名为聚丙烯纤维。丙纶具有生产工艺简单，产品价廉，强度高，相对密度轻等优点，所以丙纶发展得很快。
丙纶的生产包括短纤维、长丝和裂膜纤维等。丙纶膜纤维是将聚丙烯先制成薄膜，然后对薄膜进行拉伸，使它分裂成原纤结成的网状而制得的。
民用用途：可以纯纺或与羊毛、棉或粘纤等混纺混织来制作各种衣料。可以用于织各种针织品如织袜、手套、针织衫、针织裤，洗碗布，蚊帐布，被絮，保暖填料、尿不湿等。
工业用途：地毯、渔网，帆布，水龙带，混凝土增强材料，工业用织物、非织造织物等。如地毯、工业滤布、绳索、渔网、建筑增强材料、吸油毯以及装饰布等。此外，丙纶膜纤维可用作包装材料。
丙纶的特点 ：
熔体纺丝，截面、纵面形态与涤相似。
主要组成物质：聚丙烯，有较好的耐化学腐蚀性，除了浓硝酸，浓的苛性钠外，丙纶对酸和碱抵抗性能良好，故适于用作过滤材料和包装材料。
短纤维干强度为2.6-5.7cN/dtex，干伸长率20-80%，干、湿强度和伸长变化不大。密度最小，为0.90-0.91g/cm3。
吸湿能力极差，WK=0.0%几乎不吸湿，但有芯吸作用，染色困难，色潽不全。
耐光性较差，易老化，可加防老剂改变。耐磨性较好，保暖性好,导热性较低，导热系数比羊毛相似。
丙纶防水土工布
6. 氯纶(聚氯乙烯)
利用聚氯乙烯(PVC)制取纤维始于1913年，当时F·Klatte用热塑挤压法制得第一批聚氯乙烯纤维，1930年E·Hnbert把聚氯乙烯溶于环已酮中，进而在10%醋酸的水溶液中用湿法纺丝制得，可供衣料用的聚氯乙烯纤维为最早的合纤，然而这种生产方法在当时的技术条件下难度较大，故未获得发展，它作为工业产品出现是在本世纪40年代末和50年代初。
氯纶的特点：
湿法纺丝或干法纺丝，截面接近圆形，纵面平滑或有1--2根沟槽。
主要组成：聚氯乙烯，大分子链中至少有50％的聚氯乙烯链节，分子式为[-CH2－CH(Cl)-] n，耐碱耐酸性都很优良。
短纤维干强度为1.8-2.5cN/dtex，干伸长率70-80%，干、湿强度和伸长变化不大。密度1.39g/cm3。
耐日晒性能优良，耐热性差，60-70℃时开始收缩。 氯纶不吸湿，难以染色，易产生静电。
氯纶大分子含有氯取代基，纤维具有难燃性，离开火源后，火焰会自行熄灭。
氯纶织物不仅耐磨性很好，保暖性也很好，其保暖性比棉和羊毛分别高出50%和10-20%。
7. 聚氨酯弹性纤维(氨纶)
聚氨酯弹性纤维是一种以聚氨基甲酸酯为主要成分的嵌段共聚物制成的纤维，指像橡胶那样的弹性纤维，而其某些性能又比橡胶丝好，如纤度较细，强度较高，弹性模量较大，比重较小，染色性和耐久性优良。1958年研制成功，1970年产量达6800t，1982年全世界氨纶的年产量约为20000t。它有聚酯型弹性纤维和聚醚型弹性纤维两类。我国商品名为氨纶，美国杜邦公司生产的弹性纤维叫莱卡(Lycra)。氨纶纤维一般不单独使用，而是少量地掺入织物中，如与其他纤维合股或制成包芯纱，用于织制弹力织物。
氨纶的特点：
聚酯型弹性纤维截面呈蚕霉状，而聚醚型弹性纤维截面呈三角形。
纤维干(湿)强度为0.4-0.9(0.4-0.9)cN/dtex(是橡胶丝的2-4倍)，伸长率450-800%，纤维强度在常见纺织纤维中最低，所以多做包芯纱。最大特点是具有高弹性和高伸长。
吸湿性差，Wk=0.4-1.3%,密度小于橡胶丝,为1.0-1.3g/cm3(橡胶丝0.95g/cm3)，染色性尚可。
聚酯型弹性纤维耐碱、耐水解性稍差，聚醚型弹性纤维耐水解性好 。
耐光性、耐热性、耐磨性均较好。
练习：常见化纤特性
粘胶 质轻保暖
涤纶 弹性纤维
锦纶 合成棉花
腈纶 仿毛耐晒
维纶 挺括不皱
丙纶 吸湿易染
氨纶 结实耐磨
差别化纤维差别化纤维是外来语，来源于日本。一般泛指通过化学改性或物理变形使常规化纤品种有所创新或赋予某些特性的服用化学纤维。---通过改性的有：共聚、超有光、超高收缩、异染、易染、速染、抗静电、抗起毛起球、防霉、防菌、防污、防臭、吸湿、吸汗、防水、荧光变色等纤维。---通过调整纺丝、拉伸和变形工序的有：共混、复合、中空、异形、异缩、异材、异色、细旦、超细、特粗、三维卷曲、网络、混纤、混络、皮芯、并列以及竹节、混色、包覆等等都属于差别化纤维的范畴。差别化纤维主要用于服装及服饰织物，可提高经济效益、优化工序、节约能源、减少污染、增加纺织新产品。1、异形截面纤维（ShapedFibres）在合成纤维成型过程中，采用异形喷丝孔（非圆形孔眼）纺制的具有非圆形横截面的纤维或中空纤维，这种纤维称为异形截面纤维，简称异形纤维。异形纤维具有特殊的光泽，并且具有蓬松性、耐污性和抗起球性，纤维回弹性与覆盖性也可得到改善。如三角形横截面的涤纶具有闪光性；五叶形横截面涤纶有类似真丝的光泽、抗起球、手感和覆盖性好；某些中空纤维还具有特殊用途，如制作反渗透膜，用于人工肾脏、海水淡化、污水处理、硬水软化等。2、复合纤维复合纤维是将两种或两种以上成纤高聚物的熔体或浓溶液，利用组分、配比、粘度或品种的不同，分别输入同一纺丝组件，在组件中的适当部位汇合，在同一纺丝孔中喷出而成为一根纤维，称为复合纤维。复合纤维的品种很多，有并列型、皮芯型、散布型（海岛型）等。类型线密度（dtex）直径（μm）应用细旦丝0.55~1.47.2~11纺丝绸超细旦丝0.33~0.555.5~7.2高密防水织物、起绒织物、高仿真丝织物极细旦丝0.11~0.333.2~5.5高级起绒织物、拒水织物、人造皮革超极细旦丝＜0.11＜0.03过滤材料、人造皮革、仿麂皮、医用产品功能纤维是指在纤维现有的性能之外，再同时附加上某些特殊功能的纤维，如导电纤维，光导纤维，离子交换纤维，陶瓷粒子纤维，调温、保温纤维，生物活性纤维，生物降解纤维，弹性纤维，高发射率远红外纤维，可产生负离子纤维，抗菌除臭纤维，阻燃纤维，香味纤维，变色纤维，防辐射纤维等。
智能纤维运用材料科学、微电子学、现代控制理论、计算机科学、人工智能和神经网络等一系列高新技术 ,赋予纺织材料系统或纤维大分子链结构本身以智能性，形成类似生物材料那样具备自感知、自诊断、自适应、自修复等智能性功能。
4、功能性纤维和智能型纤维
分组任务：
2班各安排一次课进行PPT课堂汇报
要求：2人/组 制作PPT及现场5分钟汇报
内容：新型服装材料（背景、结构、性能、特点、应用等）
评价：根据PPT制作水平及汇报水平打分（学生打分）
打分类别 打分细则 打分分档
PPT制作（50%） 选题新颖、内容丰富、结构清晰有逻辑、排版美观整洁 50
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汇报（50%） 内容熟练、表达流畅有条理、声音洪亮、自然得体 50
内容较熟练、表达清晰流程 40
内容较熟练、表达较清晰 30
内容不熟练、表达不清晰 20
总结：
掌握各种化学纤维的形貌特点、性能和应用
观看视频预习下一课：服装用纤维性能和纤维鉴别

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