超細纖維

超細纖維主要分為超細天然纖維和超細合成纖維。超細天然纖維主要有動物纖維（蜘蛛絲、蠶絲、皮革、動物絨毛等）、植物纖維等；超細合成纖維主要有聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯、聚四氟乙烯以及玻璃纖維等纖維品種，行業內產量較大的是聚酯和聚酰胺兩種超細纖維。 ^[2] 

1．動物纖維 自然界的生物體為了生存和發展，在外部環境的推動下，創造了一系列最優的組成和結構，使生物體具有特殊的結構與功能以適應大自然的環境變化。例如，蜘蛛在通常環境下吐出的絲直徑為0.5-1.0μm，韌性好（斷裂伸長率達到14%），承受重物或者強外力衝擊的能力較強，可用於製備戰士穿着的防彈衣和軍事機械的防護罩，也可用於航空航天、建築、醫學和保健等領域，具有巨大的潛在應用價值。蠶絲是另一類重要的天然蛋白質類纖維，由絲素和包覆在絲素外圍的絲膠組成，每根蠶絲由兩根單纖維並列而成，脱膠後纖維線密度為1.1~1.3 dtex，蠶絲的強度高，斷裂伸長率可達15%~25%，且耐磨性也優於其他天然纖維，在醫學、紡織以及軍事領域中同樣有着重要的應用。另外，動物皮毛（羊毛纖維的微原纖直徑為10~15nm）以及皮質中的原纖維線密度均不足1.1dtex，是天然皮性能優異的主要原因，成為仿生研究以及人造皮質製造的首選對象。 ^[2] 

2．植物纖維除了動物纖維外，植物纖維是另外一種性能優異的天然纖維，主要分佈在種子植物的厚壁組織，基礎組成成分是纖維素，由7000~10000個葡萄糖分子經糖苷鏈連接起來的聚合物。作為超細天然植物纖維的傑出代表，棉纖維的直徑為10-17μm，構成棉纖維的最小單元--微原纖的直徑約為6nm，廣泛分佈於植物種子表面，為紡織工業理論研究與工業化應用的重要原料。另外，在植物莖稈中，一些麻類草本莖。比如苧麻、黃麻、亞麻等，具有較發達的纖維束，纖維直徑在10~ 40μm之間，為工業紡織品原料的重要來源。 ^[2] 

人類從大自然生物體的發展進化中找到了許多靈感，開發出眾多超細合成纖維，它們手感柔軟，懸垂性優異，且穿着舒適，是目前世界各國超細纖維研發的重點。行業內各大品種的合成纖維，如聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯等，都可通過一定的技術手段得到超細纖維品種。目前，超細滌綸的工業化推廣較其他纖維成熟，在紡織用纖維中佔有主導地位。 ^[2] 

超細纖維最為顯著的特點是其單絲線密度大大低於常規普通纖維，其中最細的能達到0.0001 dtex。由於超細纖維的這一顯著特點，使其具有許多不同於普通纖維的性能，主要表以下幾個方面： ^[1] 

（一）手感柔軟而細膩且柔韌性好 ^[1] 

超細纖維的單絲截面直徑與單絲的細度均比天然纖維小，因而其捲曲模量較低，故織物手感柔軟性能較好；其單絲的抗彎硬挺度低，因而其織物具有良好的懸垂性能；相對於普通纖維而言，超細纖維的結晶度與取向度較高，提高了纖維的相對強力，因此纖維的彎曲強度與重複彎曲強度提高，使其柔韌性大，平滑，且手感柔軟。然而，這些性能也與其織物組織結構與混纖組分、混纖比等有關，同時，對於變形紗來説，單絲細度下降會導致其蓬鬆性變差。 ^[1] 

（二）抗皺性與耐磨性較好 ^[1] 

超細纖維細度的下降使其絕對強力降低，但是，對於相同紗號而言，其紗截面的纖維根數比常規紗多，因而紗的強度仍然比較高；同時，有利於對織物進行砂洗或起絨處理，從而製備仿天鵝絨、仿麂皮及桃皮絨等檔次較高的織物，而且具有較好的抗皺性和耐磨性。 ^[1] 

（三）蓬鬆性好且光澤柔和 ^[1] 

超細纖維細度小，纖維的密度高，增加了纖維的比表面積與毛細效用，在提高織物的覆蓋性與蓬鬆性的同時，對光線的反射也比較分散，從而使纖維內部反射光分佈更為細膩，因而光澤柔和，使其具有真絲般的光澤。 ^[1] 

（四）織物高密度的結構與高清潔能力 ^[1] 

超細纖維的纖維細，在織造中經緯絲很容易相互粘緊與擠壓變形，從而很容易形成高密織物，其經緯密度是普通織物的數倍，經過後整理後，即使不作任何塗層等處理也可製備防水織物，該織物可應用於雨衣、風衣、休閒服、運動服、無塵衣料、時裝和鞋靴面料等。同樣，由於其較小的單絲密度，用其織造的織物擦拭物體時，纖細的纖維好像鋒利的刮刀，從而很容易颳去污物，同時，超細纖維與污物的接觸面較大，因而更加容易貼緊，並且具有很強的毛細芯吸效用，從而容易將附着的污物吸入織物中，避免由於污物散失對物體的再次污染，故其具有高清潔能力，是理想的擦拭布與潔淨布的首選。 ^[1] 

（五）保暖性好 ^[1] 

超細纖維細度小，在纖維集合體內存在的靜止空氣較多，因此超細纖維是一種較好的保暖材料。若將一些較粗的纖維混入纖維集合體內作為支架，便可使其壓縮彈性和蓬鬆性大大增加。 ^[1] 

（六）較高的吸水性與吸油性 ^[1] 

超細纖維其細度變細，比表面積變大，從而形成了尺度更小、數量更多的毛細孔洞，不僅大大提高了織物的吸濕性，而且也大大提高了其毛細芯吸能力，使其可以更多地吸收和儲存液體（油污或水）。因此，超細纖維可以應用於高吸水產品的開發，如高吸水筆芯、高吸水毛巾等產品。這些空隙可以大量吸收水分，因此超細纖維具有很強的吸水性，而且所吸附的大部分水分保存在空隙中，能夠較快地被幹燥，從而有效地防止了細菌的滋生。 ^[1] 

（七）生物酶和離子交換利的良好載體 ^[1] 

由於超細纖維的比表面積大．因而是生物酶和離子交換劑等活性劑的良好載體，能夠提高其活性效率，而且還可應用於滲透膜、生物醫學（如人造皮膚、人造血管）等領域。 ^[1] 

此外，超細纖維還具有抗微生物附着和抗貝類、海藻腐蝕等性能特點。然而，超細纖維在加工和使用中也存在一定的問題。如：摩擦係數大、單絲強力低、抗彎剛度下降，從而使所製備織物硬挺性降低、蓬鬆性下降；比表面積大，使其加工時存在退漿難、吸漿多、染料用量大、染色易不均勻等問題，因此，在加工製備過程中需要適當地調整染整設備和相關的工藝條件。 ^[1] 

常規超細纖維主要分長絲與短絲兩種類型，纖維類型不同，紡絲形式也有所區別。常規超細纖維長絲的紡絲形式主要有直接紡絲法與複合紡絲法，常規超細纖維短絲的紡絲形式主要有常規纖維鹼減量法、噴射紡絲法、共混紡絲法等。 ^[2] 

1、直接紡絲法該法是利用傳統的熔融紡絲工藝，使用單一原料（滌綸、錦綸、聚丙烯等）製備超細纖維的紡絲技術，工藝簡單，操作方便，但是製備纖維過程中容易產生斷頭，噴絲孔易堵塞。 ^[2] 

2、複合紡絲法該法是利用複合紡絲技術來製得複合纖維，然後利用物理或者化學處理的方法使得複合纖維多相分離，進而得到超細纖維，複合紡絲技術的成功標誌着超細纖維發展的真正開始。 ^[2] 

3、常規鹼減量法 該法主要針對聚酯纖維，利用稀鹼液處理聚酯纖維以達到細化纖維的目的。 ^[2] 

4、噴射紡絲法該法主要以聚丙烯為紡絲對象，通過噴射氣流將低黏度的聚合物熔體噴灑成短纖維。 ^[2] 

5、共混紡絲法該法是將兩種或兩種以上的聚合物材料熔融共混以進行紡絲，由於不同組分含量以及黏度等物理特徵之間存在差異，利用溶劑可實現組分間的分離，得到不連續的超細短纖維。 ^[2] 

隨着研究的不斷深入和檢測表徵手段的不斷提高，纖維直徑得以進一步細化（ <100nm），達到納米級水平。相對於常規超細纖維的製備工藝，納米纖維的製備方式則多種多樣。納米纖維分為無機納米纖維與有機納米纖維，兩種不同組分的納米纖維製備方式差異較大。 ^[2] 

對於無機納米纖維來講，主要的合成方法有電弧蒸發法、激光高温灼燒法以及化合物熱解法。我國自行設計製備的納米碳管直徑小於0. 4nm，具有優異的抗靜電性能。但是，無機納米纖維的加工性能較差，還需進一步研究與探索。 ^[2] 

有機納米纖維的製備對於有機納米纖維來講，主要分為兩種製備方式：複合紡絲法和靜電紡絲法。 ^[2] 

（1）複合紡絲技術是日本東麗公司於1970年開發的一種用於製造人造麂皮的超細纖維的方法，該方法利用不同組分的聚合物在熔融狀態下特殊分配，然後通過噴絲孔拉伸擠出成型，製得海島型纖維，纖維中的一種組分充當為“海”，另一種組分則為“島”，在利用這種纖維製成成品後，將“海”的成分溶解掉即可得到納米纖維。東麗公司已成功利用此方法制得直徑小於100nm的納米纖維。 ^[2] 

（2）靜電紡絲技術即聚合物噴射靜電拉伸紡絲法，是一種完全不同於常規紡絲的新型纖維製備技術。基本原理為，當外加電場作用於毛細管液體表面時，使得聚合物熔體或者溶液帶有大量的靜電電荷，隨着電場力的增大，聚合物熔體或者溶液克服其表面張力形成噴射細流。在噴射過程中，溶劑不斷揮發、固化，最終在接收裝置上形成超細纖維集合體，這些纖維的直徑一般小於100nm，且具有連續性結構。因操作簡單，適用較廣，成本低廉，使得靜電紡絲法在納米纖維紡絲領域成為研究熱點。 ^[2] 

（1）仿真絲織物：超細纖維的仿真絲及仿其他天然纖維（毛、棉、麻）的水平越來越高，仿真效果越來越逼真，甚至達到以假亂真的程度。 ^[3] 

（2）仿桃皮絨織物：這是一種品質優良、風格獨特的服裝面料。採用超細纖維織成的仿桃皮絨織物，表面有極短而手感很好的茸毛，猶如桃子表面的細短絨毛，手感柔軟、細膩而温暖。用這種面料織造的高檔時裝、夾克、T恤衫、內衣、裙褲等涼爽舒適，吸汗不貼身，富有青春美。 ^[3] 

（3）高吸水性材料：主要用於高吸水毛巾、紙巾、筆芯、衞生巾、尿不濕等。據報道，日本小材製藥公司研製的高吸水毛巾，其吸水速度比普通毛巾快5倍以上，而且吸水既快又多使用時觸感非常柔軟、舒適。 ^[3] 

（4）高密度防水透汽織物：由超細纖維織造的高密度織物，既有防水作用，又有透汽、透濕和輕便、易摺疊攜帶的性能。用超細纖維製作的滑雪、滑冰、游泳等運動服可減少阻力，有利於運動員創造良好成績。 ^[3] 

（5）潔淨布和無塵衣料：超細纖維可以吸附自身質量7倍的灰塵、顆粒、液體。用超細纖維製成的潔淨布具有很強的清潔性能，除污既快又徹底，而且不掉毛，洗滌後可重複使用，在精密機械、光學儀器、微電子、無塵室以及家庭等方面都得到了廣泛的應用，也是無塵衣料的理想選擇。 ^[3] 

（6）仿麂皮及人造皮革：採用超細纖維製成的針織布、機織布，經磨毛或拉毛加工後浸漬在聚氨酯溶液中，並經染色與整理，即可製得仿麂皮和人造革，具有強度高、質量輕、色澤鮮豔、防黴防蛀、柔韌性好等特點，以其輕、薄、軟、牢、晴雨兼用等優點而著稱於服裝業，而且價格低廉。 ^[3] 

（7）其他方面的應用：超細纖維在保温材料、過濾材料、離子交換、人造血管、人造皮膚等醫用材料、生物工程等領域得到了廣泛應用。在非織造布生產中，超細纖維除了已成功地應用於高級合成革基布和人造麂皮的織造外，還可用於熔噴法非織造布、水刺法非織造布、針刺法非織造布等產品。 ^[3] 

新聞報道：口罩的過濾層主要由聚丙烯熔噴超細纖維構成，它非常細，不耐高温，温度大於80度時會收縮變形，導致結構破壞，使防護效果降低。水的進入也會使過濾層中的電荷迅速消失，導致過濾效果大幅下降。 ^[4]