人造纖維:化學纖維的一種-中文百科頻道

簡介

人造纖維是用木材、草類的纖維經化學加工制成的粘膠纖維；是一種再生纖維。根據人造纖維的形狀和用途，分為人造絲、人造棉和人造毛三種。重要品種有粘膠纖維、醋酸纖維、銅氨纖維等。具體又可分為：再生纖維素纖維、纖維素酯纖維、蛋白質纖維和其他天然高分子物纖維。

其性能與合成纖維相比，纖維強度稍低，吸濕性好，染色比較容易。産品形式有長絲（人造絲）和短纖維。是由提純得到的某些線型天然高分子物為原料，經直接用溶劑溶解或制備成衍生物後用溶劑溶解，之後再經紡絲加工制得的多種化學纖維的統稱。具體又可分為：再生纖維素纖維、纖維素酯纖維、蛋白質纖維和其他天然高分子物纖維。其性能與合成纖維相比，纖維強芳稍低，吸濕性好，染色比較容易。産品形式有長絲（人造絲）和短纖維。化學纖維的兩大類之一。用某些天然高分子化合物或其衍生物做原料，經溶解後制成紡織溶液，然後紡制成纖維，竹子、木材、甘蔗渣、棉子絨等都是制造人造纖維的原料。

發展史

18世紀以前，東方絲綢制造術比歐洲先進得多。東方織物精細、華美，深受歐洲貴族們的喜愛，因此隻能大量從東方高價購買。終于，歐洲人決心發明能夠替代絲綢的紡織物。

第一位立志要制造出人造絲的是一位瑞士科學家，名叫喬治.安德瑪斯。1855年，安德瑪斯使用硝化纖維素溶液模仿蠶吐絲的過程，制取了拉延的纖維。人工抽絲的成功使安德瑪斯獲得了專利。但這種纖維短而脆弱，還不具有實用價值。

1884年，著名細菌學家巴斯德的學生，法國化學家查唐納特利用洗照片的溶液，進行小孔擠壓實驗。他把硝化纖維素放在灑精和乙醚裡溶解後，制成一種粘稠的，叫作火棉膠的液體、把這種液體從直徑1毫米的小孔中擠壓出來，當灑精和乙醚揮發之後，就凝固成細長而美麗的絲了，這就是最早的人造絲。

查唐納特的發明在1889年倫敦國際博覽會上展出後，極受好評。然而，那時的人們不了解，硝化纖維素是一種易燃物質，這一點，查唐納特也疏忽了。在一次宴會上，一位婦人穿着人造絲紡制的美麗服裝，博得全場的贊賞。不料，與會者吸煙的火星濺到她的身上，瞬時，衣服燃起火來。在場的人們尚未來得及采取營救措施，那位婦人全身已被烈火吞噬，悲慘地死去了。這一幕使查唐納特受到了沉重的打擊。但他沒有放棄，繼續深入研究，終于從硝化纖維素中把易燃物質提取出來，制成了“保險的絲”。l891年，查唐納特在法國貝桑松建起了人造絲工廠，開始大批生産。但是，由于産品價格較貴，銷路一直不好，原因之一是更廉價的人造絲已經面世。

1890年，德國布倫内和弗雷梅利用在銅氨溶液中溶解纖維素的方法，制成銅氨人造絲，并獲得發明專利。用銅氨法要比查唐納特的硝化纖維素法生産成本低得多。

1891年，英國化學家克魯斯和貝文将纖維素用強堿和二硫化碳分解後，制成為易溶于水的粘稠物質，他們把這種物質叫作“粘膠”。然而用此法制出的人造絲永遠帶水而不凝固。兩位科學家又研究出利用旋箱在離心力作用下邊脫水邊紡絲的方法，粘膠法是現在應用最廣的生産人造纖維的方法。粘膠人造絲既安全又便宜，在各類纖維産量中僅次于棉花。

1865年，德國的秀吉貝爾發明了醋酸纖維素制造法，這也是生産人造絲原料的一種方法。

天然纖維和化學纖維的區别

天然纖維是指自然界中天然的纖維材料，像雪白的棉花、強韌的苎麻、卷曲的羊毛、光亮的蠶絲等等，都是天然纖維。

化學纖維是用化學方法加工制成的纖維。按照所用的原料和化學加工方法的不同，化學纖維又分成人造纖維和合成纖維兩大類。

人造纖維一般是用不能直接紡紗的纖維素材料（木材、棉籽短絨、甘蔗等）作原料，經過化學處理和機械加工而生産出來的。像粘膠纖維、銅氨纖維、醋酸纖維和富強纖維等，都是人造纖維。人造纖維實質上都是天然纖維素經過溶解後“再生”的，所以也稱為“再生”纖維。

合成纖維是人工合成的高分子物質紡制成的纖維，即先從簡單的低分子物質，如天然氣、石油、煤、石灰石等物質或棉籽殼、玉米芯、蓖麻油、糠醛等農副産品中提煉出簡單的有機化合物，經過複雜的化學“合成”作用，制成高分子物質，再利用紡絲設備紡成各種纖維。合成纖維品種很多，有滌綸、錦綸、腈綸、維綸、丙綸、氯綸等等。

天然纖維、人造纖維、合成纖維不但所用的原料和化學加工的方法不同，在性質方面也有許多不同之處。

天然纖維是人類傳統的服用纖維。它們有着許多化學纖維所沒有的優良品性。像棉花，吸濕性能好，穿着透氣、吸汗、舒适，所以人們在選購内衣時，都喜歡選擇純棉紡織品。麻沒有棉花那樣柔軟，但韌性比棉好，是天然纖維中的強者，尤其是苎麻，品質最好。麻織品一般都是用來做夏季服裝，特别是苎麻。因為苎麻布具有涼爽、吸濕、透氣的特性，而且強度高、硬挺、不沾身，所以很受人們歡迎。麻還具有耐磨性和極優良的耐黴抗蝕性。所以人們用麻來做繩索、織漁網。羊毛的優點也很多，毛織品堅牢耐穿，保暖性好，隔熱也好。毛料服裝經過熨燙，泥面平整，褲線折痕持久挺直。毛織品也有良好的透氣性和吸濕性，還有手感柔軟和不易沾污等優點。那纖細閃光的蠶絲，有着許多優異的特性：吸水性和耐熱性較強，保溫性也很好。絲織品精美華貴，被人們譽為“纖維皇後”。

但天然纖維也有缺點。棉纖維長期和空氣接觸并受日光照曬就會逐漸被氧化，強力降低，失去柔軟性而變脆。羊毛怕堿，遇堿會溶解，也怕太陽曬，太陽光中的紫外線可以破壞羊毛的化學組成，使羊毛強力下降，失去光澤。蠶絲怕堿、怕陽光，絲制品在日光下曝曬，易老化脆損。

人造纖維的性能一般近似天然纖維———棉花，但粘膠纖維（人們稱為“人造棉”或“人造絲”）最大缺點是受濕後強度降低，不耐久穿。

合成纖維可說是方興未艾，天天要和我們打交道。合成纖維有許多獨到之處：除具有強力高、不黴爛的通性外，還各有特點，如錦綸耐磨性能特别好，大約要高于棉纖維好幾倍；滌綸纖維彈性最好，抗皺性和保形性也特别好；維綸纖維性能與棉纖維相近，但耐磨性能比棉好；腈綸纖維性能與羊毛相近，而耐光性極好，比羊毛也輕；丙綸輕盈堅牢；氯綸保暖性很好，具有“特異功能”，若是得了關節炎，在治療的同時，買件氯綸内衣穿上，有助于健康的恢複。合成纖維的主要缺點是透氣性、吸濕性和耐熱性都較差。

分類

根據人造纖維的形狀和用途，分為人造絲、人造棉和人造毛三種。重要品種有粘膠纖維、醋酸纖維、銅氨纖維等。人造絲是一種絲質的人造纖維，由纖維素（cellulose）所構成，而纖維素是構成植物主要組成部分的有機化合物。人造棉，棉型人造短纖維的俗稱。主要品種為以纖維素或蛋白質等天然高分子化合物的原料經過化學加工紡制的如棉型黏膠短纖維。其規格與棉纖維相似。長度一般為35mm。纖度為1.5～2.2dtex。可在棉紡機上純紡，也可與棉花或棉型合成纖維（如滌綸、錦綸等）混紡。由天然纖維素紡制的棉型短纖維。主要是粘膠短纖維。其特點是可染性好、鮮豔度和牢度高、穿着舒适、耐稀堿、吸濕性與棉接近。缺點是不耐酸、回彈性和耐疲勞性差、濕力學強度低。可以純紡，也可以與滌綸等化學纖維混紡。棉與人造棉都是纖維素，與澱粉的構成是一樣的不同的是分子量更大。人造棉是将纖維素溶解在溶劑中再從很細的噴嘴中噴出形成細絲，類似蜘蛛拉絲。所以用燒是無法區分的，主要靠手感了。人造棉的應該更光滑些。

具體又可分為：

再生纖維素纖維、用纖維素為原料制成的、結構為纖維素II的再生纖維。由于耕地的減少和石油資源的日益枯竭，天然纖維、合成纖維的産量将會受到越來越多的制約；人們在重視紡織品消費過程中環保性能的同時，對再生纖維素纖維的價值進行了重新認識和發掘。如今再生纖維素纖維的應用已獲得了一個空前的發展機遇。再生纖維素纖維的發展總體上可以分為三個階段，形成了三代産品。第一代是20世紀初為解決棉花短缺而面世的普通粘膠纖維。第二代是20世紀50年代開始實現工業化生産的高濕模量粘膠纖維，其主要産品包括日本研發的虎木棉(後命名為Polynosic)和美國研發的變化型高濕模量纖維HWM以及蘭精公司80年代後期采用新工藝生産的Modal纖維。60年代後期開始，由于合纖生産技術的迅速發展，原料來源充足和成本低廉，合成纖維極大地沖擊了再生纖維素纖維的市場地位。許多研究機構和企業更多地關注了新合纖的開發和應用。在此期間，世界再生纖維素纖維的發展趨于停滞。第三代産品是以20世紀90年代推出的短纖Tencel(天絲)、長絲newcell為代表。受健康環保意識、崇尚自然等因素的影響，人們對再生纖維素纖維有了新的認識，新一代再生纖維素纖維的理化性能也有了充分的改進，因此，再生纖維素纖維的應用重新出現了迅猛的增長。

纖維素酯纖維，從天然蛋白質制成的性質類似羊毛的纖維。羊毛、蠶絲等為天然蛋白質纖維。1866年英國人E.E.休斯首先成功地從動物膠中制出人造蛋白質纖維。他将動物膠溶于乙酸，在硝酸酯的水溶液中凝固抽絲，然後以亞鐵鹽溶液脫硝，進一步加工得到蛋白質纖維，但未工業化。1935年意大利弗雷蒂才用牛乳内提取的奶酪素制成人造羊毛。天然蛋白質制成的蛋白質纖維與羊毛的性質差不多。基本結構單元都是氨基酸，以酰胺鍵（肽鍵）結合在一起的高分子。比天然羊毛優越之處在于不易皺縮，不易蟲蛀，易保存；缺點是保暖性及柔軟性較天然羊毛差些。工業生産蛋白質纖維的主要原料是乳酪素、花生蛋白及大豆蛋白等。指從木材、棉短絨等植物材料中提取得到的纖維素，與有機酸等反應所生成的纖維素衍生物——纖維素酯為原料制得的、最終纖維大分子化學結構仍保持纖維素酯結構的纖維均屬之。

其性能與合成纖維相比，纖維強度稍低，吸濕性好，染色比較容易。産品形式有長絲（人造絲）和短纖維。

蛋白質纖維和其他天然高分子物纖維。

用途

基本化工原料、用于造紙、人造纖維、洗滌劑、醫藥、石油化工、水處理、精細化工、有機合成、紡織工業、印染、制皂、冶金、玻璃、陶瓷；性狀：白色或微帶顔色桶裝固堿或片狀固堿規格品級優等品一等品合格品指标 NaOH% 96.0 96.0 95.0 Na2CO3 1.3 1.4 1.6 NaCl% 2.7 2.8 3.2 Fe2O3% 0.008 0.01 0.02生産方法蒸镏法用途：基本化工原料、用于造紙、人造纖維、洗滌劑、醫藥、石油化工、水處理、精細化工、有機合成、紡織工業、印染、制皂、冶金、玻璃、陶瓷用于制作衣着用品和室内裝飾用品，也可用于制作輪胎簾子線、香煙過濾嘴等。

化纖行業的發展

化纖行業的發展主要受下遊原材料和上遊紡織行業的影響，從上遊原料供應看，我國合成纖維的原料進口量随着經濟的發展不斷下降。這為化學纖維行業的發展帶來了光明。2004年我國紡織品服裝出口額已經達到約900億美元。紡織行業的發展為化纖應用提供了更大的發展空間，且我國在不斷研究開發化學纖維在其他非紡織品的應用。

近幾年我國化學纖維出口數量增大，從2002年到2005年我國化學纖維進口的絕對數量下降，出口數量不斷增大。化纖長絲2004年和2005年分别實現貿易順差1358百萬美元和2119百萬美元，化纖短纖2004年和2005年分别實現貿易順差為134百萬美元和1133百萬美元。由此可見，我國化纖行業的發展總體來說是健康的。

工藝

以天然聚合物（如纖維素、蛋白質等）為原料，經化學處理和機械加工而制得的化學纖維。人造纖維一般具有與天然纖維相似的性能，有良好的吸濕性、透氣性和染色性能，手感柔軟，富有光澤，是一種重要的紡織材料。它可以純紡或與羊毛、絲等天然纖維、合成纖維混紡，制得各種衣料。粘膠纖維中的強力絲因強度高，抗多次變形性好，可用在工業方面。再生蛋白質纖維具有類似羊毛的性質，可代替羊毛。目前，可用蛋白質與其他纖維接枝共聚或共混以改善其他纖維的性質。1984年，人造纖維的産量約為3.1Mt，占化學纖維總産量的21.3％。

分類圖表

人造纖維按其化學組成可分為再生纖維素纖維、纖維素酯纖維、再生蛋白質纖維三類（見表）。再生纖維素纖維以含纖維素的農林産物，如木材、棉短絨、甘蔗粕、蘆葦等為原料制得，纖維的化學組成與原料相同，但物理結構發生變化。纖維素酯纖維也以纖維素為原料，經酯化後紡絲制得纖維，纖維的化學組成與原料不同。再生蛋白質纖維的原料則是玉米、花生、大豆以及牛乳酪素等蛋白質。

人造纖維的生産方法，是先将纖維素或蛋白質等天然高分子化合物溶解在一定溶液中，通過不同的方法制成紡絲液後，再進行紡絲。

人造纖維的性質及印花技巧

人造纖維是天然纖維經過化學方法、機械加工方法而制的的纖維。

由于人造纖維的基本原料本身也具有天然纖維的基本化學結構，化學加工的作用隻是改變纖維物理特性的再生産過程，因此，人造纖維亦稱作再生纖維。較多的稱呼是人造棉、人造絲。

乙酸酯纖維

乙酸酯纖維是由纖維素與乙酸酐反應，得到在一個葡萄糖單元導航具有2-3個乙酰基團的産品，硫酸作為反應的催化劑，加入過量水終止反應，而使乙酸纖維沉澱下來。所得到的片狀物質溶于丙酮或乙酸甲酯，這就是所謂的“幹抻拉”，即當溶解蒸發時，纖維就形成了。對于合成纖維，其交聯鍊段和形狀，可以進行控制。再抻拉可以增加強度，纖維可以得到所需要的扭曲性能。

乙酸酯纖維的密度很大，沒有空隙，抻拉紡織可能使纖維産生許多交聯結，纖維的抻拉可得到高結晶度，因此增加了強度。添加劑可混入粘性溶液，以增加不透明性，同樣，顔料也可以加入到“幹紡”纖維中。