[科普中国]-超细纤维- · 科普中国网

国际上没有统一的说法，美国PET居委会将单丝细度为0.3～1.0 dtex的纤维定义成超细纤维，日本将单丝细度在0.55 dtex以下的纤维定义为超细纤维，意大利将单丝细度在0.5 dtex以下的纤维定义为超细纤维，但是大多数人认为单丝细度小于1 dtex的为超细纤维，而小于0.1 dtex的认为是极细纤维。我国的纺织行业认为单丝细度小于0. 44 dtex的纤维定义为超细纤维。大部分合成纤维均可制备超细纤维，如聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚丙烯腈等纤维。1

分类超细纤维主要分为超细天然纤维和超细合成纤维。超细天然纤维主要有动物纤维（蜘蛛丝、蚕丝、皮革、动物绒毛等）、植物纤维等；超细合成纤维主要有聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯、聚四氟乙烯以及玻璃纤维等纤维品种，行业内产量较大的是聚酯和聚酰胺两种超细纤维。2

超细天然纤维1．动物纤维自然界的生物体为了生存和发展，在外部环境的推动下，创造了一系列最优的组成和结构，使生物体具有特殊的结构与功能以适应大自然的环境变化。例如，蜘蛛在通常环境下吐出的丝直径为0.5-1.0μm，韧性好（断裂伸长率达到14%），承受重物或者强外力冲击的能力较强，可用于制备战士穿着的防弹衣和军事机械的防护罩，也可用于航空航天、建筑、医学和保健等领域，具有巨大的潜在应用价值。蚕丝是另一类重要的天然蛋白质类纤维，由丝素和包覆在丝素外围的丝胶组成，每根蚕丝由两根单纤维并列而成，脱胶后纤维线密度为1.1~1.3 dtex，蚕丝的强度高，断裂伸长率可达15%~25%，且耐磨性也优于其他天然纤维，在医学、纺织以及军事领域中同样有着重要的应用。另外，动物皮毛（羊毛纤维的微原纤直径为10~15nm）以及皮质中的原纤维线密度均不足1.1dtex，是天然皮性能优异的主要原因，成为仿生研究以及人造皮质制造的首选对象。2

2．植物纤维除了动物纤维外，植物纤维是另外一种性能优异的天然纤维，主要分布在种子植物的厚壁组织，基础组成成分是纤维素，由7000~10000个葡萄糖分子经糖苷链连接起来的聚合物。作为超细天然植物纤维的杰出代表，棉纤维的直径为10-17μm，构成棉纤维的最小单元--微原纤的直径约为6nm，广泛分布于植物种子表面，为纺织工业理论研究与工业化应用的重要原料。另外，在植物茎秆中，一些麻类草本茎。比如苎麻、黄麻、亚麻等，具有较发达的纤维束，纤维直径在10~ 40μm之间，为工业纺织品原料的重要来源。2

超细合成纤维人类从大自然生物体的发展进化中找到了许多灵感，开发出众多超细合成纤维，它们手感柔软，悬垂性优异，且穿着舒适，是目前世界各国超细纤维研发的重点。行业内各大品种的合成纤维，如聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯等，都可通过一定的技术手段得到超细纤维品种。目前，超细涤纶的工业化推广较其他纤维成熟，在纺织用纤维中占有主导地位。2

特点超细纤维最为显著的特点是其单丝线密度大大低于常规普通纤维，其中最细的能达到0.0001 dtex。由于超细纤维的这一显著特点，使其具有许多不同于普通纤维的性能，主要表以下几个方面：1

（一）手感柔软而细腻且柔韧性好1

超细纤维的单丝截面直径与单丝的细度均比天然纤维小，因而其卷曲模量较低，故织物手感柔软性能较好；其单丝的抗弯硬挺度低，因而其织物具有良好的悬垂性能；相对于普通纤维而言，超细纤维的结晶度与取向度较高，提高了纤维的相对强力，因此纤维的弯曲强度与重复弯曲强度提高，使其柔韧性大，平滑，且手感柔软。然而，这些性能也与其织物组织结构与混纤组分、混纤比等有关，同时，对于变形纱来说，单丝细度下降会导致其蓬松性变差。1

（二）抗皱性与耐磨性较好1

超细纤维细度的下降使其绝对强力降低，但是，对于相同纱号而言，其纱截面的纤维根数比常规纱多，因而纱的强度仍然比较高；同时，有利于对织物进行砂洗或起绒处理，从而制备仿天鹅绒、仿麂皮及桃皮绒等档次较高的织物，而且具有较好的抗皱性和耐磨性。1

（三）蓬松性好且光泽柔和1

超细纤维细度小，纤维的密度高，增加了纤维的比表面积与毛细效用，在提高织物的覆盖性与蓬松性的同时，对光线的反射也比较分散，从而使纤维内部反射光分布更为细腻，因而光泽柔和，使其具有真丝般的光泽。1

（四）织物高密度的结构与高清洁能力1

超细纤维的纤维细，在织造中经纬丝很容易相互粘紧与挤压变形，从而很容易形成高密织物，其经纬密度是普通织物的数倍，经过后整理后，即使不作任何涂层等处理也可制备防水织物，该织物可应用于雨衣、风衣、休闲服、运动服、无尘衣料、时装和鞋靴面料等。同样，由于其较小的单丝密度，用其织造的织物擦拭物体时，纤细的纤维好像锋利的刮刀，从而很容易刮去污物，同时，超细纤维与污物的接触面较大，因而更加容易贴紧，并且具有很强的毛细芯吸效用，从而容易将附着的污物吸入织物中，避免由于污物散失对物体的再次污染，故其具有高清洁能力，是理想的擦拭布与洁净布的首选。1

（五）保暖性好1

超细纤维细度小，在纤维集合体内存在的静止空气较多，因此超细纤维是一种较好的保暖材料。若将一些较粗的纤维混入纤维集合体内作为支架，便可使其压缩弹性和蓬松性大大增加。1

（六）较高的吸水性与吸油性1

超细纤维其细度变细，比表面积变大，从而形成了尺度更小、数量更多的毛细孔洞，不仅大大提高了织物的吸湿性，而且也大大提高了其毛细芯吸能力，使其可以更多地吸收和储存液体（油污或水）。因此，超细纤维可以应用于高吸水产品的开发，如高吸水笔芯、高吸水毛巾等产品。这些空隙可以大量吸收水分，因此超细纤维具有很强的吸水性，而且所吸附的大部分水分保存在空隙中，能够较快地被干燥，从而有效地防止了细菌的滋生。1

（七）生物酶和离子交换利的良好载体1

由于超细纤维的比表面积大．因而是生物酶和离子交换剂等活性剂的良好载体，能够提高其活性效率，而且还可应用于渗透膜、生物医学（如人造皮肤、人造血管）等领域。1

此外，超细纤维还具有抗微生物附着和抗贝类、海藻腐蚀等性能特点。然而，超细纤维在加工和使用中也存在一定的问题。如：摩擦系数大、单丝强力低、抗弯刚度下降，从而使所制备织物硬挺性降低、蓬松性下降；比表面积大，使其加工时存在退浆难、吸浆多、染料用量大、染色易不均匀等问题，因此，在加工制备过程中需要适当地调整染整设备和相关的工艺条件。1

制备方法常规超细纤维制备常规超细纤维主要分长丝与短丝两种类型，纤维类型不同，纺丝形式也有所区别。常规超细纤维长丝的纺丝形式主要有直接纺丝法与复合纺丝法，常规超细纤维短丝的纺丝形式主要有常规纤维碱减量法、喷射纺丝法、共混纺丝法等。2

1、直接纺丝法该法是利用传统的熔融纺丝工艺，使用单一原料（涤纶、锦纶、聚丙烯等）制备超细纤维的纺丝技术，工艺简单，操作方便，但是制备纤维过程中容易产生断头，喷丝孔易堵塞。2

2、复合纺丝法该法是利用复合纺丝技术来制得复合纤维，然后利用物理或者化学处理的方法使得复合纤维多相分离，进而得到超细纤维，复合纺丝技术的成功标志着超细纤维发展的真正开始。2

3、常规碱减量法该法主要针对聚酯纤维，利用稀碱液处理聚酯纤维以达到细化纤维的目的。2

4、喷射纺丝法该法主要以聚丙烯为纺丝对象，通过喷射气流将低黏度的聚合物熔体喷洒成短纤维。2

5、共混纺丝法该法是将两种或两种以上的聚合物材料熔融共混以进行纺丝，由于不同组分含量以及黏度等物理特征之间存在差异，利用溶剂可实现组分间的分离，得到不连续的超细短纤维。2