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1、涤纶短纤维新产品开发涤纶短纤维新产品开发摘要：介绍了涤纶短纤维新产品增白系列、复合仿毛型、复合芳香系列、负氧离子系列、抗紫外线系列涤纶短纤维的性能特征，随着棉纺织工程的发展，纺织品趋向于高档化和多功能化方向发展，涤纶短纤维新产品有广阔的市场前景，可替代进口产品。 关键词：棉纺织工程；涤纶；短纤维；差别化；功能化；开发 聚酯短纤维的最主要用于棉纺织行业。20 世纪 80 年代，我国生产的化学纤维主要用于解决人们的穿衣问题，80% 的聚酯熔体用于生产涤纶短纤维。对我国的经济发展和社会进步起到了非常重要的作用，但是在品种和质量上与国外相比已有非常大的距离。随着世界经济日趋一体化，我国进入世界经济主流
2、已经是发展的必然趋势，因此，继续振兴我国的棉纺织行业仍是我们责无旁贷的任务。从 1998 年起，上海石化用小型设备试验开发生产了适合棉纺行业的涤纶短纤维新产品。1999 年细特高强低伸棉型涤纶短纤维等新产品投入工业化批量生产，并取得国家级新产品认定，累计产量达到 3 万吨以上；并且在纤维改性和功能性方面着手进行开发和研究，复合纺丝法纺制皮芯复合芳香系列短纤维功能性产品的产业化为纺织行业提供了有力的技术支持。为寻找新的应用领域和市场进行了有益的尝试。1 涤纶短纤维新产品的开发根据产品的应用领域和特点，开发的涤纶短纤维新产品可归纳为 4 大系列，主要是用于棉纺织工程提高产品质量和提高生产效率的升级
3、换代产品；作为可持续发展的绿色产品，可降低产品加工过程的总体成本，大大减少环境污染；为棉纺织工程配套开发的细特高强低伸型短纤维、复合仿毛型短纤维、易染、深染等新产品短纤维；可用于棉纺业的具有特殊功能的复合纺丝芳香系列短纤维、负氧离子系列短纤维、抗紫外线短纤维等。 1.1 普通棉型涤纶短纤维的升级换代产品 20 世纪 80 年代末，国外纺织业的新产品应用领域已经发生巨大变化。棉纺织行业消耗的纤维平均细度由 1.55 dtex 逐步转为 1.38 dtex 1.44 dtex。而纤维的应力-应变性能的均匀性大为改善，因此，在纺织特别是纺纱工艺基本不作大调整的前提下，可以生产出高质量的纱线和织物。我
4、国从 1999 年起开始生产这种常规的升级换代产品，并且已经在用户的使用过程中不断加以改进和完善。进一步提高纤维的均匀性，为进一步降低细度打下良好的基础；进一步提高纤维的可纺性，使之适合国内不同加工设备的要求；进一步提高纤维的白度，采用美国伊士曼化工公司的特殊光学增白剂，可以大大提高纤维的白度和染色性能。采用自己的软件技术，生产的 1.50 dtex 升级换代涤纶短纤维，在国内销售形势良好。将国内外样品主要测试指标比较，我国生产的 1.50 dtex 涤纶短纤维其平均断裂强度达到 5.6 cN dtex，平均断裂伸长小于 26% ，180 干热收缩率小于 7.0% ，重量 CV 值、断裂强度
5、CV 值、断裂伸长 CV 值均小于国外样品，该产品完全可以替代进口产品。1.2 增白系列短纤维在涤纶纤维中添加增白剂，可以提高纤维的白度，同时可以有效地提高染色的鲜艳度，提高印染加工效率，节约用水，减少织物在印染和整理时的废水排放。生产含 OB-1 增白剂的光学增白纤维，其细度的范围可以根据用户的要求生产，并可以根据用户的要求提供不同白度的产品。采用光学增白和在整理过程中增白两种方法相比，光学增白纤维可以有效地节约成本（ 见表 1）。从总体成本看，采用纤维增白的方法可以节约 60% 以上的加工成本，同时可以有效的降低废水排放和由此产生的环境污染问题。采用 OB-1 光学增白剂还可以赋于纤维的抗
6、紫外线辐射功能，因此，该纤维还是具有一定特殊用途的功能性纤维。.1.3 差别化短纤维(1)用于纺制特细号纱的 0.89 dtex1.1 dt-x 的棉型短纤维。20 世纪 80 年代末，日本非常流行所谓的细特产品。采用细特（0.55 dtex1.11 dtex）短纤维，可以生产出非常高档的纺织品，其中主要的纺织品为桃皮绒和高密度织物，也可以和棉混纺做成高档的衬衣面料和内衣面料。与细特长丝所不同的是，短纤维的特殊风格和天然棉感使之具有广阔的市场前景。1998 年起上海石化开始批量生产的 0.95 dtex 短纤维，主要用于特细号纱（7.3 tex以下）。低于 1.11 dtex 的短纤维其生产成
7、本和技术难度将大大提高。而目前国内对细特加工和后整理的技术难关尚没有完全攻克，因此在市场上还有不少的面料仍然依靠进口。(2)具有天然纤维卷曲的仿毛型短纤维。常规合成纤维的卷曲形状是锯齿状的二维卷曲，在纺纱和织造过程中，这种卷曲状况将被消耗殆尽。对于希望纱线具有天然羊毛（ 羊绒）风格和良好手感的织物，希望短纤维在加工后仍能保持一定的天然卷曲。为此采用两种不同的原料，用并列复合纺丝的方法，纺制成具有天然卷曲的仿毛涤纶短纤维。由于该纤维的二种组分可以采用 CO-PET 与 PET 复合，因此该纤维还具有一定的抗起毛起球功能。如果采用具有亲水基团的 CO-PET，还可以使纤维具有易染和抗静电特性。从某
8、种意义上讲，是合成纤维中最有可能代替腈纶的产品。（3）具有改善染色性能的短纤维。涤纶纤维和其他合成纤维相比，染色性能较差。国外在 20 世纪 70 年代已经完全成熟化生产具有阳离子可染、分散性染料可深染的涤纶短纤维，并且已经形成适合不同织物和后加工要求的系列产品。我国在 1997 年开始批量生产该产品，但该类纤维在我国没有形成良好的市场效应和较大发展空间。原因之一是纺织和后加工尚没有形成利益一致的加工链，对于可深染和阳离子可染的短纤维，其纤维的断裂强度和 10% 伸长条件下的强度有较大幅度的降低，因此在涤棉混纺的条件下，相对普通高强低伸型短纤维显得缺少竞争力。1.4 复合纺丝的芳香系列短纤维芳
9、香纤维是用皮芯复合的纺丝方法，在芯层加入由特殊塑料为载体的香料，由于芯层以较低的温度进行纺丝，因此香味在纺丝过程中的挥发可减小到最低限度，纤维成形后香味沿纤维轴向切断的横截面逐渐逸出，达到持久的芳香效果。纤维可以洗涤、可以熨烫，当复合成功率达到 80% 以上后，其香味可以保持 1 年以上。具有一定的催眠作用和天然的驱虫效果。采用熔体染色的技术手段，在纤维的皮层进行染色。可根据用户的要求染红、黄、绿等色，解决了芳香纤维在染色过程中香味的损失，扩大了产品的使用领域。1.5 多功能负氧离子短纤维作为高附加值的化纤产品，在涤纶熔体中添加特殊的无机添加剂（ 电气石 tourmaline），可以赋予涤纶纤
10、维具有 4 大特性和功能。一是可以使纤维具有远红外保暖功能；二是具有除臭效果；三是具有负氧离子发射功能，能在室温条件下产生负氧离子；四是具有一定的抗菌效果。电气石是以含硼为特征的铝、钠、铁、锂离子环状结构的硅酸盐，因其热电性和压电性，使其极性离子在平衡位置振动而引起偶极矩变化产生远红外波段的电磁辐射，并有较强的辐射宽带。红外辐射可使人体产生热效应和共振吸收效应，对人体有保健作用，使新陈代谢加速，组织再生能力加强，功能恢复加快；可以引起血管扩张，血流加快，改善微循环，提高免疫力，起到防病抗病的作用。电气石具有热电性和压电性，在温度和压力变化的情况下，能引起电石晶体的电势差，使周围空气发生电离，被
11、击中的电子附着于邻近的水和氧分子并使它转化为空气负离子即负氧离子。负氧离子在空气中移动，将负电荷输送给细菌、灰尘、烟雾微粒以及水滴等，电荷与这些微粒相结合聚集成球而下沉，从而达到净化空气的目的。负离子含量分布与人体健康的关系见表 2。在纤维内添加电气石超细粉末的添加剂后，其纤维动态和静态的负氧离子数分别为 1500 个 m3 3500 个 cm3。相当于在都市公园环境下的负氧离子含量。该产品可以作为填充料，以单中空的多中空的特殊异形截面形式提高纤维与空气接触的面积，提高和强化医疗效果，可用于医疗纺织品的内芯等，也可以用于室内的床上用品、汽车的座椅等。以棉型、中长型和毛型短纤维纺成纱线，可以用于
12、室内装潢、服装等产品。1.6 抗紫外线纤维紫外线是波长为 200 nm 400 nm 的光波，具有杀菌、促进维生素 D 的合成等作用。人们接受适量的紫外线照射可以增加人体抵抗疾病的能力。但过量的紫外线照射会引发皮肤炎症甚至引发皮肤癌。对人体有危害的紫外线波长在 200 nm320nm 之间，因此所谓的防紫外线纤维是在纤维中添加抗紫外线添加剂或在纤维的表面涂覆抗紫外线剂，以阻碍紫外线直接与皮肤接触。在纤维中添加抗紫外线添加剂主要有作为屏蔽材料的纳米级超细粉末，主要有 ZnO2、TiO2 以及含上述无机物的混合体。采用在熔体中添加一定量的抗紫外线超细粉末，已经批量生产了具有抗紫外线功能的涤纶纤维，
13、通过和其他纱线的交织，基本上达到了抵抗紫外线有害波段的效果。对于含抗紫外线纤维为 50% 的普通织物，其 200 nm 380 nm 的波段内紫外线的透过率小于 10% ，即遮蔽率达到 90% 。如果紫外线纤维的含量增加，其遮蔽率还可以提高。除紫外线屏蔽剂外，还可以采用紫外线吸收剂添加在纤维中以达到防紫外线的作用。吸收剂在吸收紫外线的能量后，转变为活性异构体，随之以光和热的形式释放这些能量恢复原分子结构。美国伊司曼化学公司的光学增白剂（ OB-1）是最有代表性的抗紫外线添加剂，其抗紫外线的基本原理是 OB-1 光学增白剂含有共轭双键，在紫外线的照射下（300 nm 400 nm），共轭键中的
14、电子，从基态激发到激发态，然后在极短时间内又回到基态，同时释放 420 nm 500 nm 的兰紫色可见光，即将吸收的紫外线辐射能量转化为能量较低的可见光，从而提高了纤维的抗紫外线功能。采用 OB-1 作为抗紫外线添加剂的织物与普通织物相比，其抗紫外线的能力大大提高，280 nm315 nm（ UV-B）和 315 nm 400 nm（ UV-A）波段的紫外线透过率为 0.5% 1.3% ，而不含 OB-1 的织物为 1.3% 8.2% 。由于 OB-1 具有非常好的溶解性能，因此可以在聚酯反应过程中添加，也可以在纺丝过程中添加，具有良好的灵活性。同时最大的优点是最大限度地保留了涤纶纤维的纺织加工性能和纤维本身的物理机械性能。产品的细度可以从 0.88dtex 6.66 dtex，断裂强度和断裂伸长可以根据用户的要求，从高强低伸至低强高伸都可。抗紫外线涤纶短纤维已批量生产，除了该纤维具有光学增白可大大降低染整成本外，还具有良好的抗紫外线功能。相对无机粉末添加的纤维，生产成本可以大大降低。
