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再生纤维素纤维的发展历程 随着资源和环境的问题，人们越来越关注。在这一背景下,天然纤维素再次得到了重视。自然界纤维素年产量约1000亿吨,大约只有2.5%是通过再生途径制作成纤维等加以利用的。纤维素资源十分丰富,纤维素是可再生的自然资源,具有可持续性;纤维素具有环保性,可参与自然界的生态循环。作为纺织纤维,纤维素纤维具有优良的吸湿性、穿着舒适性,一直是纺织品和卫生用品的重要原料。所以纤维素纤维是新世纪最理想、最有前途的纺织原料之一。近年来,出现了Modal、Tencel等新一代再生纤维素纤维。随着新型再生纤维素纤维在生产中的大量应用,需要对其性能特点有进一步的认识,以便更好地用于生产,开发新产品。 1 粘胶短纤维的开发 在再生纤维素纤维之中,粘胶纤维是仅迟于纤维素硝酸酯纤维的最古老的化学纤维品种之一。1891年,克罗斯(Cross)、贝文(Bevan)和比德尔(Beadle)等首先制成纤维素黄酸钠溶液,由于这种溶液的粘度很大,因而命名为“粘胶”。粘胶遇酸后,纤维素又重新析出。根据这个原理,在1893年发展成为一种制备化学纤维的方法,这种纤维被命名为粘胶纤维。到1905年,米勒尔(Muller)等发明了一种稀硫酸和硫酸盐组成的凝固浴,实现了粘胶纤维的工业化生产。 一个世纪以来,粘胶纤维生产不断发展和完善。在20世纪30年代末期,出现了强力粘胶纤维;50年代初期,高湿模量类粘胶纤维实现工业化;到了60年代初期,粘胶纤维的发展达到了高峰,其产量占化学纤维总产量的80%以上。从60年代中期起,粘胶纤维的发展趋于平缓。 普通粘胶短纤维虽具有优良的服用性能和广泛的适用范围,但也存在一些严重缺点,主要是在湿态时剧烈溶胀,使纤维的断裂强度显著下降,在较小的负荷下就容易伸长(即湿模量很低)。因此,织物洗涤时受到揉搓力容易变形,干燥后强烈收缩,尺寸很不稳定。又由于普通粘胶短纤维不耐碱,经碱溶液处理后,强度和湿模量明显下降,断裂伸长上升,纤维素剧烈溶胀并有部分溶解。因此,普通粘胶短纤维与棉的混纺织物不能经受改善织物外观的丝光处理。普通粘胶短纤维的另一缺点是,织物进行染色加工时必须采取松式,因为湿模量较低,如在张力下进行染色加工,织物在使用时剧烈收缩,因此,染色加工不便连续进行。 为了克服上述缺点,人们研制出高湿模量粘胶短纤维。这种纤维除具有高强力、低伸长和低膨化度外,其主要特点是具有较高的湿模量,因此有高湿模量粘胶纤维之称。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。主要有两个品种: (1)波里诺西克(Polynosic)纤维,亦称为经典高湿模量纤维。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。 (2)变化型高湿模量粘胶纤维,简称为高湿模量纤维(或称为HWM纤维)。这类纤维的干强力和湿强力略低于波里诺西克纤维,但断裂伸长较高,勾结强度特别优良,湿模量低于波里诺西克纤维,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,而且克服了波里诺西克纤维勾强较差、脆性较大的缺点。 Modal纤维是奥地利兰精(Lenzing)公司生产的新一代再生纤维素纤维。是以中欧森林中的山毛榉木浆粕为原料制成。Modal纤维采用高湿模量粘胶纤维的制造工艺,从其性能看它属于变化型高湿模量纤维。 Lyocell纤维采用的是一种全新的制造工艺,这是再生纤维素纤维生产中的一次重大突破。Lyocell纤维是以N—甲基氧化吗啉(NMMO)—H2O为溶剂,用干湿法纺制的再生纤维素纤维。1980年由德国Akzo-Nobel公司首先取得工艺和产品专利,1989年由国际人造纤维和合成纤维委员会(BISFA)正式命名。Tencel是英国Courtanlds公司生产的Lyocell纤维的商品名称,在我国称其为天丝。目前工业化生产的还有奥地利Lenzing公司生产的Lyocell纤维和德国Akzo-Nobel公司生产的Newcell纤维。Lyocell纤维采用的制造工艺生产周期短,生产过程无污染,所生产的纤维较普通粘胶纤维性能有很大优势。 2 不同种类纤维的性能 从生产工艺看,目前再生纤维素纤维基本可分为两类:一类是以粘胶纤维为代表的传统型生产工艺,这其中包括普通粘胶纤维、高湿模量粘胶纤维、Modal纤维等;另一类是以Lyocell纤维为代表的新型溶剂法生产工艺,包括英国Courtanlds公司生产的Tencel、奥地利Lenzing公司生产的Lyocell、德国Akzo-Nobel公司生产的Newcell纤维等。从大分子结构看,几种再生纤维素纤维均是由纤维素大分子构成。它们的结构特征见表1。 Lyocell纤维与富强纤维的聚合度高于普通粘胶纤维和高湿模量粘胶纤维。L