複合纖維

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複合纖維(Composite Fiber/Composite Fibre)

　　複合纖維是指由兩種或兩種以上高聚物，或具有不同分子量的同一高聚物經複合紡絲法製成的化學纖維。

　　隨著人們生活水平的提高和環保意識的增強，消費市場出現了對高感性化、高功能化紡織品的需求。為瞭解決這些需求，必須對傳統的纖維製造進行變革，開發出高功能纖維、高感性纖維、智能纖維以及可降解纖維等，以提高紡織品的科技含量和人們的生活質量。複合纖維的開發則是實現纖維高感性化、高功能化的一個重要手段。它可以通過噴絲板形設計、聚合物的配選設計以及紡絲纖維的截面設計等多種方式，獲得各種性能、風格的新型紡織材料。

　　複合纖維是指由兩種或兩種以上的高聚物或同種不同性能的聚合物，以一定的方式沿纖維軸向複合而成的纖維。這類纖維可集多種組分的優點於一身，如滌/錦複合纖維，它既具有錦綸耐磨性好、高強、易染、吸濕的優點，又具有滌綸彈性好、模量高、織物挺括等特點。可以說，複合紡絲法是一種日益重要和普遍應用的使化學纖維模擬並超過天然纖維的物理改性技術。

　　複合纖維的概念最早是在20世紀40年代由Aviseo公司的Sisson等提出的。而將複合纖維第一次商業化應用的則是美國杜邦公司，1959年，美國杜邦公司發明瞭聚丙烯腈複合纖維“OrlonSayelle”，至此，開始了複合纖維的工業化生產。1963年，杜邦公司又開發出聚酰胺/聚酯複合纖維“Cantrece”。受此影響，日本也開始了複合纖維的研製工作。1965年，日本鐘紡公司研製出了併列型自卷曲複合纖維，自此以後，其他各種形式的併列型複合纖維不斷涌現。20世紀60年代中期，日本東麗、鐘紡、帝人、可樂麗等公司在雙組分複合纖維的基礎上發展了多層複合纖維，併發現利用這種纖維製成的織物在後整理時纖維內各個組分間發生分裂剝離，能形成更多更細的纖維。由此，織物性能發生了質的變化，其柔軟性、懸垂性、光澤度甚至吸水陛、透氣性都大大超過常規產品。1970年，東麗公司研製出了溶解型複合超細纖維，併成功開發了人造麂皮等迎合時裝潮流的高檔面料。與此同時，各種皮芯型、併列型複合導電纖維也研製成功並投入了工業化生產，從此揭開了複合纖維作為高性能纖維新品的帷幕。

　　20世紀80年代初期，由於超細纖維紡織品如高級仿絲綢、超高密織物、仿皮革製品等在日本、歐美市場屢獲成功，在國際紡織品市場掀起一股“超細熱”，從而進一步刺激了複合紡絲技術的發展。1995年全世界產量已達16.0萬噸，1998年達17.5萬噸，其中美國為4.5萬噸，西歐為3.9萬噸，日本6.0萬噸，其他地區為3.1萬噸。2001年底j世界複合纖維產量突破年產21萬噸。

　　我國20世紀70年代就已開始了複合纖維的技術研究，併成功地研製了腈綸類併列型複合纖維。到20世紀80年代中期，已相繼研製出滌／錦皮芯複合纖維、錦綸類併列型複合纖維、偏心皮芯型複合纖維、三角皮芯型複合纖維等產品。

　　20世紀90年代，我國複合纖維生產技術得到了很大的發展，剝離型複合超細纖維和海島型複合超細纖維生產技術均已得到了很大的提高，生產的複合超細纖維平均單絲線密度在0.26～0.39dtex之間，該類產品的主要技術指標和剝離度已接近國際水平。近年來，隨著複合纖維生產技術的進步，複合纖維設備的研製工作在我國也已取得了很大的進步。1998年中國紡織科學院化纖機械廠成功地研製出了可以生產超細纖維的複合紡絲機，該紡絲機現已陸續在全國推廣。與此同時，國內許多企業採用引進或嫁接技術方式先後從國外引進了許多先進的技術和生產設備。目前，部分生產企業已能夠生產0.04～0.13dtex的複合超細纖維。

　　複合纖維目前已達數百個品種，根據組分的數目可分為雙組分和多組分複合纖維。目前開發的多為雙組分纖維(共軛纖維)。雙組分纖維按橫截面的形態又可分為四類：併列型、皮芯型、海島型和原纖分散型。

　　(一)併列型複合纖維

　　併列型複合纖維是由不同性能或結構的聚合物併列排列並沿纖維軸向複合而成的纖維。各組分的比例可對稱，也可不對稱。這種纖維最重要的特征就是可利用各組分收縮性質的不同而產生類似羊毛的理想的螺旋形三維卷曲，由此可生產出永久性的、具有自卷曲性質的化學纖維。

　　目前開發的併列型複合纖維，主要是PBT/PET與CDP/PET等併列型複合纖維。PBT與PET都是聚酯類聚合物，大分子結構極為相似，兩者有良好的相容性和黏合性，可製成併列型複合纖維而不發生剝離。併列複合後，由於兩組分不對稱分佈，並且收縮率不同，在拉伸和熱定型後產生三維卷曲，不必經變形加工，即可達到高彈性，這樣就縮短了工藝流程，降低了成本，又避免了纖維在變形加工過程中的強力損失。PBT/PET複合纖維兼具PBT的高彈性和PET纖維的特點。該纖維不僅彈性好、．上色快、色澤鮮艷，而且手感柔軟，柔中有剛，有優良的耐熱性、耐氯性及耐鹼性。不同線密度的複合長絲已在絲綢、針織、色織、線帶、毛麻行業中得到應用，適宜製作各類連褲襪、緊身褲、彈力牛仔褲、游泳衣褲及各類中、高檔運動服和風格別緻的新型絲綢。

　　(二)皮芯型複合纖維

　　皮芯型複合纖維是由不同性能或結構的聚合物以一種組分包圍另一種組分或相互間層層包覆並沿纖維軸向複合而成的。皮芯型複合纖維可分為同心圓型、偏心圓型、異形截面型等數種。這種纖維可利用各組分不同的性質而產生不同的形態和效果。如聚酰胺/聚酯皮芯複合纖維，主要以聚酰胺為皮，聚酯為芯，兼具錦綸和滌綸的優點。

　　該纖維彈性模量好，手感柔中有剛，由於充分發揮了錦綸易於上染的優點，因此具有優良的染色性，可以使用常壓染色設備，操作較方便。該類複合纖維通常採用色譜較全、色澤鮮艷、染色牢度好的酸性染料和勻染性好的分散性染料染色。

　　聚酰胺/聚酯偏心複合長絲，由於兩種高聚物的熱收縮性不同，使纖維呈現三維空間卷曲，其卷曲性能介於錦綸高彈絲和滌綸低彈絲之間，可以不經加彈直接應用於針織行業。高支數的錦/滌偏心複合纖維織物手感柔軟、富有彈性，又有較好的尺寸穩定性，產品輕盈、滑爽，可與真絲媲美，同時具有良好的透氣、吸濕、抗皺、防污、耐磨性能，穿著舒適，具有明顯的絲綢感。

　　聚酰胺/聚丙烯皮芯複合纖維，採用聚酰胺為皮、聚丙烯為芯的複合形式，可以保持錦綸回彈性好、耐磨性好、易染色等優點，剋服丙綸染色困難、吸濕低、易老化等弱點，而且丙綸原料價格低廉，又是合成纖維中密度最小的一種。此外，通過複合紡絲，芯層聚丙烯母粒著色，從而省去染色工序，降低成本。

　　如果在皮層或芯層添加各種功能助劑如抗菌、芳香、抗紫外、光敏變色及導電物質等，則可制得各種功能性纖維。例如，以聚酯(抗靜電聚酯或半消光聚酯)為一組分，以炭黑導電介質與高聚物為另一組分，採用複合紡絲技術制得皮芯型導電纖維。含炭黑高聚物可以作皮層，也可作芯層，且均具有良好的導電性能，現已用於防爆服、防塵服CuI為導電組分的皮芯型白色導電滌綸也已研製成功。

　　皮芯型複合纖維還可以採用低熔點(110～130℃)聚乙烯為皮，熔點(160～170℃)較高的聚丙烯作芯，製成用於生產非織造布的熱黏纖維，即ES纖維。

　　(三)海島型複合纖維

　　海島型複合纖維也稱多芯型複合纖維，是由一種聚合物作為母體(即海的組分)，另一種聚合物以細纖維(島)形式分佈於母體纖維中。其“島”和“海”成分在纖維軸向上是連續、密集、均勻分佈的，如圖7—1所示。從整根纖維來看，它具有常規纖維的線密度。但是如果用溶劑把“海”成分去掉，則可以得到集束狀的超細纖維束，用於製作合成皮革、擦布、超細過濾介質、人造動脈和其他的許多特殊應用；如果把“島”成分溶解掉，則可以得到多孔中空纖維，再利用膨潤作用便可使“海”成分微纖化。如日本可樂麗公司開發的PET長絲產品“K-21”，纖維的中空率可達40％以上，密度只有0.859/cm3，比聚丙烯的密度還小，用這種纖維製成的織物可以浮在水面上。

　　海島纖維的島組分一般採用聚酯(PET)或聚酰胺(PA)，與其複合的海組分可以用聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA6或PA66)、聚丙烯(PP)、聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯(PS)以及丙烯酸酯共聚物或改性聚酯等。島的數目從16、36、64到200甚至可以達到900或900以上。

　　(四)原纖分散型複合纖維

　　原纖分散型複合纖維也稱天星型或雙成分纖維，是一種組分的高聚物以原纖的狀態分散於另一組分中形成的。在這類纖維的橫截面上，原纖的大小和分佈位置都是隨機的；原纖沿纖維的軸向呈不連續分佈。

　　這些原纖的存在會增加纖維的模量，例如Allied Chemicals Ltd生產的雙成分纖維“Source”，是將PET分散在PA熔體中，PET原纖的存在增加了纖維的模量，降低了纖維的吸濕回潮率和可染性能，提高了變形能力，並且賦予纖維獨特的光澤和外觀。用其製成的帘子線既能保持與橡膠的黏合力，又能改善輪胎的“平點”現象。

　　一般的熔紡複合纖維的生產工藝流程如下：

　　複合纖維的生產工藝流程基本上與常規纖維的生產工藝流程相似，但由於複合纖維是一種多組分的纖維，所以紡制複合纖維的組件不同於常規纖維。複合紡絲組件是製造複合纖維的關鍵部件，絕大多數複合纖維的截面形態都是通過複合紡絲組件來形成的。複合紡絲組件通常由過濾系統、分配板和噴絲板組成。一塊或多塊分配板組成分配系統，分配系統決定了複合纖維的複合狀態。

　　複合纖維作為一種具有特殊風格和性能的纖維品種，已廣泛應用於人們的生活、工業、醫療、光電通信等領域，成為一種不可缺少的纖維材料。

　　(一)服用

　　複合纖維織物正以其細緻精巧的風格、柔軟豐滿的手感、良好的懸垂性、覆蓋性、耐磨性、吸濕性、絲質感以及華麗的外觀、獨特的光澤迎合了人們對高檔服飾的追求。可用作仿麂皮、普通桃皮絨、MOSS桃皮絨、人造羽絨等秋冬季流行服裝，高爾夫夾克衫、網球服、棒球服、滑雪服等優質運動服，具有防雨透氣、疏水疏油、抗菌防塵等功能的防護服，還可用作“呼吸性”泳衣、內衣、襯衫以及便攜便貯存的壓縮型服裝。

　　(二)產業用

　　產業用紡織品是一個新興的充滿活力的領域，今後大有發展潛力。利用複合紡絲技術，可為高檔人造革基布、高檔人造麂皮基布、高級潔凈布、襯墊材料、滑雪縮合膜材料、離子交換材料、遮陽傘、汽車彩色外罩、衛生用品(尿不濕、衛生巾等)、紙類(高強紙、超柔紙等)等產品提供優質的原料。

　　(三)生物用

　　生物功能紡織品的研製已成為21世紀紡織工業的突出主題之一。複合纖維由於其單位重量的比錶面積特別大，可加工成任意形狀、線密度，具有優良的持久性、機械強度等特點，可廣泛用於生物工程、醫療的各個領域，如可為人造動脈、人造血細胞分離器、酶支持物、貝類及海藻抑製劑等生物製品提供原料。

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