第三章新型纖維20150929

1、第三章 新型纖維及其特征由于石油危機(jī)以及由石油產(chǎn)品帶來(lái)的環(huán)境污染日益嚴(yán)重，可再生資源的研究與開(kāi)發(fā)已逐漸受到人們的重視。纖維素是自然界儲(chǔ)量最大的可再生植物資源，利用纖維素生產(chǎn)再生纖維素纖維是纖維素應(yīng)用較早和非常成功的應(yīng)用實(shí)例。但工業(yè)上利用纖維素生產(chǎn)再生纖維的粘膠法對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。纖維素作為一種天然高聚物，具有特殊的分子纖維素作為一種天然高聚物，具有特殊的分子結(jié)構(gòu)，其基本結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)，其基本結(jié)構(gòu)是D-D-葡萄糖酐葡萄糖酐(1-5)(1-5)通過(guò)通過(guò)1-41-4甙鍵連接而成的線形大分子，每個(gè)結(jié)構(gòu)單元有甙鍵連接而成的線形大分子，每個(gè)結(jié)構(gòu)單元有三個(gè)游離羥基，三個(gè)游離羥基，2 2、3 3位有仲羥基，位

2、有仲羥基，6 6位上有伯羥位上有伯羥基。基。新型纖維素纖維新型纖維素纖維生產(chǎn)方法生產(chǎn)方法：第一，采用纖維素新溶劑直接溶解纖維素，其溶液經(jīng)紡絲成形制得纖維素纖維。 溶劑如：N-甲基嗎琳-N-氧化物、LiCl/DMAc、氨/無(wú)機(jī)鹽、S02/胺/極性溶液、NH3/鹽/極性液體等。 近年來(lái)Zhang等人用NaOH/尿素和NaOH/硫脲溶液體系，制備了再生纖維素纖維（Novel fiber）。采用離子液體溶解纖維素制備纖維素纖維也獲得成功。這些溶劑與纖維素的相互作用機(jī)理各不相同，如生成纖維素的絡(luò)合物、和纖維素形成分子化合物等。第二，尋找能夠形成紡絲溶液的新纖維素衍生物，如纖維素氨基甲酸酯（CC）法。第三

3、，通過(guò)新的方法和現(xiàn)代手段使纖維素溶解或熔融紡制成纖維素纖維。如蒸汽閃爆法和熔融增塑紡絲法。粘膠工藝與粘膠工藝與Lyocell工藝流程比較工藝流程比較 粘膠工藝粘膠工藝 Lyocell工藝工藝 NMMO（N-甲基嗎啉甲基嗎啉-N-氧化物）分子式氧化物）分子式ONCH3OLyocell工藝和粘膠工藝所需主要原料消耗量工藝和粘膠工藝所需主要原料消耗量（噸/噸纖維素纖維成品）工藝工藝漿粕漿粕NaOHH2SO4CS2ZnSO4NMMOH2O粘膠粘膠工藝工藝1.06-1.120.62-0.850.95-1.120.11-0.400.05-0.13/300-450Lyocell工工藝藝1.05-1.10/0

4、.05-0.08100 棉與棉與Lyocell的生態(tài)學(xué)比較的生態(tài)學(xué)比較 棉花棉花Lyocell纖維纖維土地使土地使用用農(nóng)耕地農(nóng)耕地20,000m2/噸纖維噸纖維（世界平均）（世界平均）天然森林天然森林6700m2/噸纖維噸纖維（奧地利）（奧地利）水耗量水耗量29,000m3/噸纖維噸纖維100m3/噸纖維噸纖維 Lyocell纖維與其它纖維的性能比較纖維與其它纖維的性能比較 Lyocell聚酯聚酯棉棉一般粘一般粘膠膠高濕模量粘膠高濕模量粘膠MODAL纖度纖度（dtex）1.71.7/1.71.7干強(qiáng)干強(qiáng)(cN/dtex)424442522325232538干伸（干伸（%）61425357920

5、2511濕強(qiáng)濕強(qiáng)(cN/dtex)374142522731101226濕伸（濕伸（%）161825351214253012濕模量濕模量(cN/dtex）27021010050110吸濕性吸濕性（%）11.50.581312.5保水率保水率（%）653509090纖維素的纖維素的溶解技術(shù)溶解技術(shù)特殊的特殊的紡絲技術(shù)紡絲技術(shù)溶劑回收溶劑回收技術(shù)技術(shù)染整技術(shù)染整技術(shù)Lyocell纖維開(kāi)發(fā)的四大技術(shù)纖維開(kāi)發(fā)的四大技術(shù)Schematic diagram of Lyocell fibers process Coagulation bathSpin line incoagulation bathGodetr

6、ollerxWindingrollerGodet rollerSpin line in air gapSpinneret一、新型纖維分類一、新型纖維分類1.新型天然纖維新型天然纖維 2.新型再生纖維素纖維新型再生纖維素纖維 3.新型合成纖維新型合成纖維 4.差別化纖維差別化纖維5.高性能纖維高性能纖維 6.功能性纖維功能性纖維 新型天然纖維天然彩棉蜘蛛絲木棉纖維菠蘿葉纖維1.1 1.1 天然彩棉天然彩棉 目前規(guī)模化生產(chǎn)的彩色棉纖維是利用生物基因工程等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)培養(yǎng)出來(lái)的新型棉花，即給棉花插入不同顏色基因，使其在吐給棉花插入不同顏色基因，使其在吐絮時(shí)就產(chǎn)生色彩的新型棉花絮時(shí)就產(chǎn)生色彩的新型棉花

7、，在纖維的生產(chǎn)加工過(guò)程中無(wú)需漂白、印染等化學(xué)加工處理，不會(huì)影響人體健康，是一種綠色環(huán)保型纖維。 適合制作毛巾,床上用品等與皮膚直接接觸的家紡產(chǎn)品。1.2 1.2 木棉纖維木棉纖維 錦葵目木棉科幾種植物的果實(shí)纖維，纖維附著于錦葵目木棉科幾種植物的果實(shí)纖維，纖維附著于木棉殼體內(nèi)壁，附著力小木棉殼體內(nèi)壁，附著力小不需軋棉加工不需軋棉加工具有中空截面，中空度可達(dá)具有中空截面，中空度可達(dá)90%90%左右左右最輕、最細(xì)、中空度最高、最保暖。最輕、最細(xì)、中空度最高、最保暖。木棉纖維應(yīng)用木棉纖維應(yīng)用絮料填充物絮料填充物浮力材料浮力材料隔熱、吸音、吸油隔熱、吸音、吸油1.3 1.3 菠蘿葉纖維菠蘿葉纖維 外觀類

8、似麻纖維。外觀類似麻纖維。結(jié)晶度和取向度較麻纖維高。結(jié)晶度和取向度較麻纖維高。表面有突起，突起上存在許多孔洞。表面有突起，突起上存在許多孔洞。菠蘿葉纖維應(yīng)用菠蘿葉纖維應(yīng)用紡紗紡紗服裝及裝飾用布服裝及裝飾用布土工布土工布1.4 1.4 蜘蛛絲蜘蛛絲 天然高分子蛋白纖維和生物材料天然高分子蛋白纖維和生物材料高強(qiáng)度、高彈性、高柔韌性、高斷裂性能高強(qiáng)度、高彈性、高柔韌性、高斷裂性能可生物降解和回收，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染可生物降解和回收，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染生產(chǎn)方法生產(chǎn)方法微生物合成蜘蛛絲微生物合成蜘蛛絲蠶吐蜘蛛絲蠶吐蜘蛛絲牛、羊乳蜘蛛絲牛、羊乳蜘蛛絲轉(zhuǎn)基因植物合成蜘蛛絲轉(zhuǎn)基因植物合成蜘蛛絲蜘蛛絲纖維的開(kāi)發(fā)

9、應(yīng)用蜘蛛絲纖維的開(kāi)發(fā)應(yīng)用軍事及民用防護(hù)領(lǐng)域軍事及民用防護(hù)領(lǐng)域航空航天領(lǐng)域航空航天領(lǐng)域醫(yī)用領(lǐng)域醫(yī)用領(lǐng)域 新型再生纖維素纖維新型再生纖維素纖維ModalModal纖維纖維甲殼素和殼聚甲殼素和殼聚糖纖維糖纖維LyocellLyocell纖維纖維竹漿纖維竹漿纖維 皮芯型結(jié)構(gòu)，皮層較厚。皮芯型結(jié)構(gòu)，皮層較厚。改善了普通黏膠纖維濕強(qiáng)低的特點(diǎn)。改善了普通黏膠纖維濕強(qiáng)低的特點(diǎn)。產(chǎn)品吸濕透氣，尺寸穩(wěn)定性好產(chǎn)品吸濕透氣，尺寸穩(wěn)定性好2.1 Modal2.1 Modal纖維纖維2.2 Lyocell 2.2 Lyocell 纖維纖維以季胺類氧化物以季胺類氧化物N-N-甲基嗎啉甲基嗎啉-N-N-氧化物（氧化物（NMM

10、O)NMMO)為溶劑，將為溶劑，將纖維素漿粕溶解后進(jìn)行紡絲。纖維素漿粕溶解后進(jìn)行紡絲。在制造過(guò)程中幾乎沒(méi)有污染物排放，所有溶劑幾乎全部回收。在制造過(guò)程中幾乎沒(méi)有污染物排放，所有溶劑幾乎全部回收。高聚合度、高結(jié)晶度、高取向度高聚合度、高結(jié)晶度、高取向度原纖化特征原纖化特征可紡性好可紡性好 2.3 2.3 竹漿纖維竹漿纖維 竹纖維就是從自然生長(zhǎng)的竹子中提取出的一種纖維素纖維，竹纖維竹纖維就是從自然生長(zhǎng)的竹子中提取出的一種纖維素纖維，竹纖維具有良好的透氣性、瞬間吸水性、較強(qiáng)的耐磨性和良好的染色性等特具有良好的透氣性、瞬間吸水性、較強(qiáng)的耐磨性和良好的染色性等特性，同時(shí)又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和

11、抗紫外線功能。性，同時(shí)又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外線功能。以竹為原料開(kāi)發(fā)的紡織產(chǎn)品以竹為原料開(kāi)發(fā)的紡織產(chǎn)品：原生竹纖維：又稱竹原纖維。原生竹纖維：又稱竹原纖維。是將天然的竹材通過(guò)機(jī)械、物理的方法去除竹子中的木質(zhì)素、果膠等雜質(zhì)，從竹材中直接分離出來(lái)的纖維。其生產(chǎn)工藝與麻纖維相類似。再生竹纖維再生竹纖維：又稱竹漿纖維，有時(shí)企業(yè)中常稱為竹纖維。又稱竹漿纖維，有時(shí)企業(yè)中常稱為竹纖維。屬于化學(xué)纖維中的再生纖維素纖維，竹子先制成漿粕，再經(jīng)類似粘膠生產(chǎn)的方法制取纖維，其生產(chǎn)工藝與粘膠的生產(chǎn)類似 。竹炭纖維竹炭纖維：將高溫炭化技術(shù)燒制的竹炭，利用納米技術(shù)微粉化，再通過(guò)熔融紡絲程序把竹炭次納米級(jí)微粉

12、均勻地融入化學(xué)纖維中，嚴(yán)格講應(yīng)稱為“含炭纖維”，如含炭滌綸纖維。 2.4 2.4 甲殼素纖維和殼聚糖纖維甲殼素纖維和殼聚糖纖維甲殼素：甲殼質(zhì)，廣泛存在于甲殼類動(dòng)物的殼體及菌類、藻甲殼素：甲殼質(zhì)，廣泛存在于甲殼類動(dòng)物的殼體及菌類、藻類的細(xì)胞壁中的天然高聚物類的細(xì)胞壁中的天然高聚物殼聚糖：甲殼質(zhì)經(jīng)濃堿處理后脫去乙?；蟮幕瘜W(xué)產(chǎn)物殼聚糖：甲殼質(zhì)經(jīng)濃堿處理后脫去乙?；蟮幕瘜W(xué)產(chǎn)物甲殼素和殼聚糖纖維：由甲殼質(zhì)和殼聚糖溶液再生改制甲殼素和殼聚糖纖維：由甲殼質(zhì)和殼聚糖溶液再生改制形成的纖維形成的纖維甲殼質(zhì)纖維用途甲殼質(zhì)纖維用途生物醫(yī)學(xué)功能生物醫(yī)學(xué)功能分離功能分離功能吸附分離用膜吸附分離用膜離子交換織物離子交

13、換織物衛(wèi)生保健功能衛(wèi)生保健功能 新型再生纖維素纖維聚乳酸纖維聚酯纖維水溶性維綸纖維PBT纖維PET纖維3 3 聚乳酸纖維聚乳酸纖維 3.1 聚乳酸的原料 聚乳酸（PLA）是以乳酸為基本原料制得的。所有碳水化合物富集的物質(zhì)，例如糧食、有機(jī)廢棄物（如玉米芯或其它農(nóng)作物的根、莖、葉、皮，城市有機(jī)廢物等）都是乳酸生產(chǎn)的原料。 我國(guó)發(fā)酵乳酸工業(yè)主要采用玉米、大米、薯干粉等為發(fā)酵原料。 乳 酸 菌35 452OHC6H12O6CH3CHCOOH生產(chǎn)原料乳酸是從玉米淀粉制得，稱為玉米纖維生產(chǎn)原料乳酸是從玉米淀粉制得，稱為玉米纖維PLAPLA纖維是以淀粉制得乳酸為原料，屬于完成自然纖維是以淀粉制得乳酸為原料，

14、屬于完成自然循環(huán)型，具有生物降解性的纖維。循環(huán)型，具有生物降解性的纖維。聚乳酸的自然循環(huán)系統(tǒng)聚乳酸的自然循環(huán)系統(tǒng)聚乳酸屬于合成脂肪族聚酯，是一種用途非常廣泛的聚乳酸屬于合成脂肪族聚酯，是一種用途非常廣泛的完全可生物降解的聚合物。它采用淀粉原料經(jīng)發(fā)酵轉(zhuǎn)完全可生物降解的聚合物。它采用淀粉原料經(jīng)發(fā)酵轉(zhuǎn)化成乳酸，然后經(jīng)聚合、紡絲成聚乳酸化成乳酸，然后經(jīng)聚合、紡絲成聚乳酸纖維，熔點(diǎn)達(dá)纖維，熔點(diǎn)達(dá)170170以上，聚乳酸纖維物理性能與滌綸類似，外觀透以上，聚乳酸纖維物理性能與滌綸類似，外觀透明，性能更優(yōu)越。明，性能更優(yōu)越。聚乳酸纖維側(cè)面圖聚乳酸纖維橫截面圖 3.2 3.2 聚乳酸的合成聚乳酸的合成 聚乳酸

15、的單體是乳酸,其分子式為：聚乳酸的合成原理：聚乳酸的合成方法通常有兩種，即丙交酯（乳酸的環(huán)狀二聚體）的開(kāi)環(huán)聚合開(kāi)環(huán)聚合和乳酸的直接聚合直接聚合。 利用乳酸直接縮聚制備PLA生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，但得到的聚合物分子量低，且所得聚合物分子量分布較寬，其力學(xué)性能、降解性能等不能滿足生物醫(yī)學(xué)的需要。聚乳酸及其共聚物的最大問(wèn)題是價(jià)格相當(dāng)高價(jià)格相當(dāng)高。分子量超過(guò)100000的聚乳酸通常由價(jià)格很貴的丙交酯聚合制得，因此其在塑料和纖維方面的應(yīng)用受到限制。- 聚乳酸目前合成的方法主要有：1、開(kāi)環(huán)聚合 20世紀(jì)50年代，美國(guó)杜邦公司首先把乳酸制得丙交酯，然后進(jìn)行開(kāi)環(huán)聚合。丙交酯的開(kāi)環(huán)聚合可用陰離子聚合、陽(yáng)離子聚合及配位聚

16、合。用于陽(yáng)離子聚合的引發(fā)劑主要包括質(zhì)子酸、路易斯酸及烷基化試劑，如三氟甲磺酸、甲基三氟甲磺酸等，陽(yáng)離子外消旋不可避免，難以得到高相對(duì)分子質(zhì)量的聚乳酸。陰離子開(kāi)環(huán)聚合的引發(fā)劑有苯甲酸鉀、苯酚鉀、硬脂酸鉀。 丙交酯合成原理： 2、直接縮聚 把乳酸單體進(jìn)行直接縮合已經(jīng)成為制備聚乳酸的重要方法，其直接縮聚反應(yīng)過(guò)程如下：開(kāi)始人們認(rèn)為，直接縮合法只能得到相對(duì)分子質(zhì)量低的低開(kāi)始人們認(rèn)為，直接縮合法只能得到相對(duì)分子質(zhì)量低的低聚物。如今在反應(yīng)過(guò)程中及時(shí)除去產(chǎn)生的小分子水，已有聚物。如今在反應(yīng)過(guò)程中及時(shí)除去產(chǎn)生的小分子水，已有所突破。所突破。最近，國(guó)外正嘗試用生物合成法生物合成法制取聚乳酸，即培養(yǎng)、篩選合適的微生

17、物，在體內(nèi)直接合成聚乳酸，并通過(guò)一定的方法提取聚乳酸。該法可達(dá)到清潔生產(chǎn)，同時(shí)可進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品的各種性能指標(biāo)，擴(kuò)大市場(chǎng)應(yīng)用范圍。由于聚乳酸均聚物為疏水性物質(zhì)，降解周期不易控制，因此聚乳酸共聚物的合成成了近年來(lái)醫(yī)用生物降解性高分子材料的研究熱點(diǎn)之一。 3.3 聚乳酸的結(jié)構(gòu)與性能 聚乳酸也稱為聚丙交酯，是一種線型聚酯類高分子。由于原料乳酸是光活性物質(zhì)，有D型和L型兩種光學(xué)結(jié)構(gòu)體，因此聚乳酸亦有聚D-乳酸（PDLA）、聚L-乳酸（PLLA）和聚D，L-乳酸（PDLLA）之分。 PLAPLA的基本性能的基本性能 PLA類型類型PDLAPLLAPDLLA固體結(jié)構(gòu)固體結(jié)構(gòu)結(jié)晶性結(jié)晶性結(jié)晶性結(jié)

18、晶性非結(jié)晶非結(jié)晶性性熔點(diǎn)熔點(diǎn)/0C180180 Tg/0C 56 熱分解溫度熱分解溫度/0C200200180200拉伸率拉伸率/%20302030 斷裂強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度/g.d-14.05.05.06.0 水解性（水解性（370C生生理鹽水中強(qiáng)度減理鹽水中強(qiáng)度減半時(shí)間）半時(shí)間）46個(gè)月個(gè)月46個(gè)月個(gè)月23個(gè)個(gè)月月 聚乳酸可發(fā)生水解反應(yīng)水解反應(yīng)。降解首先發(fā)生在聚合物無(wú)定型區(qū)，降解形成的較小分子鏈可能重排成結(jié)晶，故聚合物的結(jié)晶度在降解開(kāi)始階段有時(shí)會(huì)升高，材料的外形和質(zhì)量無(wú)明顯變化。 隨后（約21d），結(jié)晶區(qū)大分子開(kāi)始降解，隨著分子量的降低和一些疏水性甲基從大分子鏈上斷裂，聚合物的機(jī)械強(qiáng)度減弱，親水性

19、和溶解性增加，隨著水分子擴(kuò)散進(jìn)入材料的速度加快，水解反應(yīng)自動(dòng)加速，50d后，結(jié)晶區(qū)完全消失，隨后，材料明顯失重和溶解直至完全消失。聚乳酸制成的塑料和纖維，廢棄在自然界中能在六個(gè)月內(nèi)六個(gè)月內(nèi)被常見(jiàn)的微生物完全分解而消失。 聚乳酸水解的中間產(chǎn)物為乳酸，它是體內(nèi)糖的正常代謝產(chǎn)物，可循乳酸的代謝途徑參與體內(nèi)生化代謝，最終生成無(wú)害的小分子水和二氧化碳。故該聚合物無(wú)毒、無(wú)刺激性、體內(nèi)可吸收，具良好的生物相容性生物相容性。而且其降解產(chǎn)物二氧化碳和水通過(guò)光合作用又可變成淀粉，這樣可在自然界中循環(huán)。因此，聚乳酸被公認(rèn)為是一種優(yōu)異的“綠色”聚合物，具有可持續(xù)發(fā)展的廣闊使用前景。 3.4 3.4 聚乳酸纖維的制備技

20、術(shù)聚乳酸纖維的制備技術(shù) 聚乳酸及其共聚物的紡絲可采用溶液紡絲溶液紡絲和熔融熔融紡絲紡絲來(lái)實(shí)現(xiàn)。 聚乳酸的溶液紡絲主要采用干紡-熱拉伸工藝。通過(guò)干紡制得的纖維的機(jī)械性能要優(yōu)于熔紡纖維。但由于溶液紡絲法的工藝較為復(fù)雜，溶劑回收困難，紡絲環(huán)境惡劣。同時(shí)所采用的溶劑有毒，這在聚乳酸合成的成本較高的情況下，使其最終產(chǎn)品成本更高，從而限制了其應(yīng)用。由于熔紡?fù)芤杭徑z相比具有經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)，因此熔紡領(lǐng)域的研究非?；钴S。熔融紡絲法生產(chǎn)聚乳酸纖維的工藝和設(shè)備正在不斷地改進(jìn)和完善，它已成為乳酸紡絲成形加工的主流。 。 (1)(1)有較好的親水性、毛細(xì)管效應(yīng)和水的擴(kuò)散性有較好的親水性、毛細(xì)管效應(yīng)和水的擴(kuò)散性; ;(2

21、)(2)模量和彎曲剛度是滌綸的一半，故手感柔軟模量和彎曲剛度是滌綸的一半，故手感柔軟; ;(3)(3)有良好的回彈性、抗皺性和保形性有良好的回彈性、抗皺性和保形性; ; (4)(4)限氧指數(shù)較高，燃燒后自滅性好、燃燒發(fā)煙量低，有較限氧指數(shù)較高，燃燒后自滅性好、燃燒發(fā)煙量低，有較好阻燃性好阻燃性; ;(5)(5)有防紫外線能力，紫外線吸收率低有防紫外線能力，紫外線吸收率低; ;(6)(6)折射率低、染色制品顯色性好折射率低、染色制品顯色性好; ; (7)(7)易染性，染色溫度低于滌綸。易染性，染色溫度低于滌綸。 3.5 聚乳酸纖維的特性纖維纖維品種品種TmTm()()TgTg()()密度密度(g

22、/cm(g/cm3 3 ) )抗張強(qiáng)度（抗張強(qiáng)度（cN/dtexcN/dtex）模量（模量（cN/dtexcN/dtex）PLAPL271.273-53-540-6040-60PETPET25625669691.381.383-83-890-100 表表1 聚乳酸纖維的物理性能聚乳酸纖維的物理性能 3.6 聚乳酸的應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)域舉例舉例服裝服裝運(yùn)動(dòng)服、制服、內(nèi)衣、汗衫等運(yùn)動(dòng)服、制服、內(nèi)衣、汗衫等建筑材料建筑材料種植業(yè)用網(wǎng)和無(wú)紡織物、地面覆蓋增強(qiáng)材料、催熟膜、種植業(yè)用網(wǎng)和無(wú)紡織物、地面覆蓋增強(qiáng)材料、催熟膜、沙袋等沙袋等農(nóng)業(yè)、林業(yè)用農(nóng)業(yè)、林業(yè)用材料材料防雜草袋和網(wǎng)、奶酪包布

23、、綁帶、種子袋、農(nóng)用化學(xué)品防雜草袋和網(wǎng)、奶酪包布、綁帶、種子袋、農(nóng)用化學(xué)品和化肥袋和化肥袋漁業(yè)用材料漁業(yè)用材料魚(yú)網(wǎng)、海帶養(yǎng)殖網(wǎng)、魚(yú)線魚(yú)網(wǎng)、海帶養(yǎng)殖網(wǎng)、魚(yú)線造紙業(yè)用材料造紙業(yè)用材料包裝材料包裝材料家用制品家用制品普通用具、室外休閑用具普通用具、室外休閑用具衛(wèi)生醫(yī)療制品衛(wèi)生醫(yī)療制品尿布、個(gè)人衛(wèi)生用品、手術(shù)縫合線、衛(wèi)生紗布和海綿尿布、個(gè)人衛(wèi)生用品、手術(shù)縫合線、衛(wèi)生紗布和海綿 表表 2 聚乳酸纖維的應(yīng)用聚乳酸纖維的應(yīng)用 外科手術(shù)縫線 PLA及其共聚物由于具有生物降解性和體內(nèi)可吸收性，用作外科手術(shù)縫線能夠促進(jìn)傷口愈合并隨后降解吸收。理想的手術(shù)縫線材料應(yīng)具有較強(qiáng)的初始抗張強(qiáng)度和與傷口愈合時(shí)間相吻合的降解速

24、率。1975年上市的聚乙交酯-丙交酯手術(shù)縫合線Vicryl手感好，具有良好的力學(xué)性能及組織相容性。近年的研究主要集中在：近年的研究主要集中在： 合成高分子量的合成高分子量的PLAPLA，改進(jìn)縫線加工工藝，提高，改進(jìn)縫線加工工藝，提高縫線機(jī)械強(qiáng)度縫線機(jī)械強(qiáng)度 合成光活性聚合物合成光活性聚合物PDLAPDLA、PLLAPLLA，因?yàn)榘虢Y(jié)晶的，因?yàn)榘虢Y(jié)晶的PDLAPDLA、PLLAPLLA比無(wú)定形比無(wú)定形PDLAPDLA具較高的機(jī)械強(qiáng)度、較具較高的機(jī)械強(qiáng)度、較大的拉伸比率及較低的收縮率，更適合作手術(shù)縫大的拉伸比率及較低的收縮率，更適合作手術(shù)縫線；線； 設(shè)計(jì)多功能化的縫合線。設(shè)計(jì)多功能化的縫合線。 l

25、骨內(nèi)固定裝置骨內(nèi)固定裝置 PLAPLA纖維可用來(lái)增強(qiáng)纖維可用來(lái)增強(qiáng)PLAPLA，大幅度提高固，大幅度提高固定材料的初始強(qiáng)度。定材料的初始強(qiáng)度。 l組織工程材料組織工程材料 以以PLAPLA纖維為原料可以編織或組織工程支纖維為原料可以編織或組織工程支架，通過(guò)對(duì)支架微環(huán)境的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)架，通過(guò)對(duì)支架微環(huán)境的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和功能的控制，從而開(kāi)發(fā)可移細(xì)胞生長(zhǎng)和功能的控制，從而開(kāi)發(fā)可移植組織和部件或體外裝置，以達(dá)到可修植組織和部件或體外裝置，以達(dá)到可修復(fù)和重建缺失功能的目的。復(fù)和重建缺失功能的目的。l牙周再生片牙周再生片 牙周片是一種引導(dǎo)性組織再生器具，即采用牙周片是一種引導(dǎo)性組織再生器具，即采用

26、膜狀物作為屏障，阻膜狀物作為屏障，阻控控齦組織與根面的接觸，齦組織與根面的接觸，騰出空間供骨膜韌帶及（或）齒槽的原有細(xì)騰出空間供骨膜韌帶及（或）齒槽的原有細(xì)胞生長(zhǎng)，達(dá)到牙周病痊愈的效果。以胞生長(zhǎng)，達(dá)到牙周病痊愈的效果。以PLAPLA纖纖維為原料可以編織為人體吸收的牙周再生片。維為原料可以編織為人體吸收的牙周再生片。l神經(jīng)導(dǎo)管神經(jīng)導(dǎo)管l其他其他 由于由于PLAPLA纖維具有很好的力學(xué)性能和生物可纖維具有很好的力學(xué)性能和生物可降解性，因此用作尿布、繃帶和用即棄工作降解性，因此用作尿布、繃帶和用即棄工作服等，其廢棄物埋入土壤后可在服等，其廢棄物埋入土壤后可在6 6個(gè)月內(nèi)被個(gè)月內(nèi)被分解掉。分解掉。 3

27、.7 聚乳酸纖維的定性鑒別 鑒別方法采用燃燒試驗(yàn)法、顯微鏡法、熔點(diǎn)試驗(yàn)法、紅外吸收光譜法、化學(xué)溶解試驗(yàn)法對(duì)聚乳酸纖維進(jìn)行物理、化學(xué)性能的研究。 對(duì)聚乳酸纖維進(jìn)行顯微鏡觀察，其橫截面為近似圓形，縱截面纖維光滑、有明顯斑點(diǎn)。其橫向、縱向截面圖形見(jiàn)圖1、圖2。 3.8 聚乳酸纖維的缺點(diǎn)聚乳酸中有大量的酯鍵,親水性差,降低了它與其它物質(zhì)的生物相容性;聚合所得產(chǎn)物的相對(duì)分子量分布過(guò)寬,聚乳酸本身為線型聚合物,這都使聚乳酸材料的強(qiáng)度往往不能滿足要求,脆性高,熱變形溫度低,抗沖擊性差;降解周期難以控制;價(jià)格太貴,乳酸價(jià)格以及聚合工藝決定了PLA的成本較高。這都促使人們對(duì)聚乳酸的改性展開(kāi)深入的研究。3.9 聚

28、乳酸的發(fā)展前景聚乳酸產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景巨大，它作為原材料的生產(chǎn)在歐美日等國(guó)家已初步形成產(chǎn)業(yè)，年生產(chǎn)量超過(guò)2.6萬(wàn)噸。我國(guó)發(fā)布的2005-2010年國(guó)家紡織行業(yè)科技發(fā)展項(xiàng)目指南中，“聚乳酸的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用”項(xiàng)目是一個(gè)非常重要的方向。聚乳酸作為糧食深加工中的一項(xiàng)重要技術(shù)創(chuàng)新，其發(fā)展將為后石油時(shí)代帶來(lái)蓬勃生機(jī)！4 4 水溶性維綸纖維水溶性維綸纖維水溶性纖維是聚乙烯醇（水溶性纖維是聚乙烯醇（PVAPVA）纖維，由于其大分子鏈上有許）纖維，由于其大分子鏈上有許多羥基，因此具有水溶性，在一定溫度的水中纖維能全部溶解。多羥基，因此具有水溶性，在一定溫度的水中纖維能全部溶解。水溶維綸廣泛用于造紙、醫(yī)用無(wú)紡布、女用衛(wèi)生

29、棉、紡高支紗、水溶維綸廣泛用于造紙、醫(yī)用無(wú)紡布、女用衛(wèi)生棉、紡高支紗、制無(wú)捻紗、作繡花底布等方面。制無(wú)捻紗、作繡花底布等方面。 水溶性水溶性PVAPVA纖維性能纖維性能水溶性和高吸濕性水溶性和高吸濕性環(huán)保性能環(huán)保性能水溶性水溶性PVAPVA纖維的應(yīng)用纖維的應(yīng)用水溶性水溶性PVAPVA纖維伴紡產(chǎn)品纖維伴紡產(chǎn)品伴紡羊毛纖維伴紡羊毛纖維伴紡棉纖維伴紡棉纖維利用水溶性利用水溶性PVAPVA纖維開(kāi)發(fā)無(wú)捻棉紗纖維開(kāi)發(fā)無(wú)捻棉紗在水刺法非織造布中的應(yīng)用在水刺法非織造布中的應(yīng)用5 5 新型聚酯纖維新型聚酯纖維PETPET、PBTPBT纖維和纖維和PTTPTT纖維纖維高彈性高彈性染色性能優(yōu)于染色性能優(yōu)于PETPE

30、T纖維纖維良好的手感和懸垂性良好的手感和懸垂性差別化纖維異形纖維易染纖維高吸水吸濕纖維復(fù)合纖維超細(xì)纖維高收縮纖維三角（三葉、T型）形纖維多角（五星、五葉、六角、支型）形纖維扁平、帶狀（狗骨、豆形）纖維中空（圓形、三角、梅花）形纖維并列型、皮芯型、海島型復(fù)合纖維多層型、放射型復(fù)合纖維易染聚酯纖維酸性染料可染聚丙烯睛纖維易染聚丙烯纖維6 6 差別化纖維差別化纖維差別化纖維是指在原來(lái)纖維組成的基礎(chǔ)上進(jìn)行物理的或化學(xué)的改性處理，差別化纖維是指在原來(lái)纖維組成的基礎(chǔ)上進(jìn)行物理的或化學(xué)的改性處理，使其在性能上獲得一定程度改善的纖維。使其在性能上獲得一定程度改善的纖維。6.1 6.1 異形纖維異形纖維 異形纖

31、維是指這種化學(xué)纖維的橫截面異形纖維是指這種化學(xué)纖維的橫截面成特殊的形狀，而不像一般化學(xué)纖成特殊的形狀，而不像一般化學(xué)纖維那樣為圓形或近似圓形。維那樣為圓形或近似圓形。 異形纖維具有如下一些優(yōu)良特性：異形纖維具有如下一些優(yōu)良特性： 風(fēng)格特性優(yōu)異、光澤好、蓬松性和透風(fēng)格特性優(yōu)異、光澤好、蓬松性和透氣性好、抗起球性和耐磨性好、耐氣性好、抗起球性和耐磨性好、耐折皺性和抗抽絲性好、吸水性強(qiáng)、折皺性和抗抽絲性好、吸水性強(qiáng)、染色性好。染色性好。6.2 6.2 復(fù)合纖維復(fù)合纖維 將兩種或兩種以上的高聚物或性能不同的同種聚合物，通將兩種或兩種以上的高聚物或性能不同的同種聚合物，通過(guò)一個(gè)噴絲孔紡成的纖維。過(guò)一個(gè)噴

32、絲孔紡成的纖維。復(fù)合纖維按照組分?jǐn)?shù)分為雙組分纖維和多組分纖維兩大類，復(fù)合纖維按照組分?jǐn)?shù)分為雙組分纖維和多組分纖維兩大類，目前開(kāi)發(fā)的主要是雙組分纖維。而雙組分纖維又可根據(jù)纖維目前開(kāi)發(fā)的主要是雙組分纖維。而雙組分纖維又可根據(jù)纖維內(nèi)兩種組分相互間的位置關(guān)系再分為并列型、皮心型、海島內(nèi)兩種組分相互間的位置關(guān)系再分為并列型、皮心型、海島型和剝離型四種。型和剝離型四種。6.3 6.3 超細(xì)纖維超細(xì)纖維 理論上，將細(xì)度小于理論上，將細(xì)度小于0.44 dtex0.44 dtex的纖維稱為超細(xì)纖維，的纖維稱為超細(xì)纖維，細(xì)度大于細(xì)度大于0.44 dtex0.44 dtex而小于而小于1.1 dtex1.1 dte

33、x的纖維稱為特細(xì)纖維。的纖維稱為特細(xì)纖維。超細(xì)纖維(a)(b)分裂剝離法分裂剝離法(a)(a)和溶解去除法和溶解去除法(b)(b)示意圖示意圖6.4 6.4 其他差別化纖維其他差別化纖維高收縮纖維是指纖維在熱或熱濕作用下，長(zhǎng)度有規(guī)律彎曲收縮或復(fù)合收縮的纖維。易染色纖維是指可用不同染料染色，且色澤鮮艷，色普齊全，色調(diào)均勻，色牢度好，染色條件溫和等。吸水吸濕纖維是指具有吸收水分并將水分向臨近纖維輸送能力的纖維。高性能纖維有機(jī)高性能纖維無(wú)機(jī)高性能纖維芳香族聚酰胺雜環(huán)聚合物聚四氟乙烯纖維超高分子量聚乙烯超高分子量PVA、PAN纖維碳纖維硼纖維硅-碳纖維陶瓷纖維硅-鈦-碳-氧纖維主要是指高強(qiáng)、高模、耐高

34、溫和耐化學(xué)作用的纖維，是高承載能主要是指高強(qiáng)、高模、耐高溫和耐化學(xué)作用的纖維，是高承載能力和高耐久性的功能纖維。力和高耐久性的功能纖維。7 7 高性能纖維高性能纖維7.1 7.1 芳族聚酰胺纖維芳族聚酰胺纖維芳綸芳綸14141414強(qiáng)度高、模量高、密度小、柔性好，化學(xué)穩(wěn)定強(qiáng)度高、模量高、密度小、柔性好，化學(xué)穩(wěn)定性好，除無(wú)機(jī)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿外，能耐多種酸、堿及有機(jī)溶性好，除無(wú)機(jī)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿外，能耐多種酸、堿及有機(jī)溶劑的侵蝕；（對(duì)位）劑的侵蝕；（對(duì)位）kevlerkevler纖維纖維 高強(qiáng)度高模量高強(qiáng)度高模量芳綸芳綸13131313耐熱性能好，阻燃性好，能耐大多數(shù)酸的作用，耐熱性能好，阻燃性好，能耐大多數(shù)

35、酸的作用，除不能與強(qiáng)堿長(zhǎng)期接觸外，對(duì)堿的穩(wěn)定性也很好；還具除不能與強(qiáng)堿長(zhǎng)期接觸外，對(duì)堿的穩(wěn)定性也很好；還具有良好的抗輻射性能。（間位）有良好的抗輻射性能。（間位）NomexNomex纖維纖維 耐高溫耐高溫芳綸纖維的應(yīng)用領(lǐng)域示意圖芳綸纖維的應(yīng)用領(lǐng)域示意圖7.2 PBO7.2 PBO纖維纖維 PBOPBO是聚是聚P P亞苯丙二亞苯丙二噁噁唑，簡(jiǎn)稱聚苯丙唑，簡(jiǎn)稱聚苯丙噁噁唑。唑。 耐燃性好；熱穩(wěn)定性比芳綸耐燃性好；熱穩(wěn)定性比芳綸13131313更高；抗蠕變、耐化學(xué)和耐磨更高；抗蠕變、耐化學(xué)和耐磨性能非常好；性能非常好； 耐壓縮破壞性能好；耐壓縮破壞性能好；耐光或耐光熱復(fù)合作用的性能較差。耐光或耐光熱

36、復(fù)合作用的性能較差。 PBO PBO纖維的優(yōu)異性能決定了它的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊：纖維的優(yōu)異性能決定了它的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊： (1) (1)長(zhǎng)絲的應(yīng)用長(zhǎng)絲的應(yīng)用 (2) (2)短切纖維和和漿粕的應(yīng)用短切纖維和和漿粕的應(yīng)用 (3) (3)紗線的應(yīng)用紗線的應(yīng)用 (4) (4)短纖維的應(yīng)用短纖維的應(yīng)用 7.3 7.3 碳纖維碳纖維 碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。材料。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/41/4，碳纖維樹(shù)脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在碳纖維樹(shù)脂復(fù)

37、合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500M3500MPaPa以上，是鋼的以上，是鋼的7-7-9 9倍，抗拉彈性模量為倍，抗拉彈性模量為230-430Gpa230-430Gpa亦高于鋼。亦高于鋼。 目前它的制備方法可分為兩種：一種目前它的制備方法可分為兩種：一種是有機(jī)纖維前驅(qū)體法，另一種是氣相是有機(jī)纖維前驅(qū)體法，另一種是氣相生長(zhǎng)法。目前工業(yè)化生產(chǎn)的主要是前生長(zhǎng)法。目前工業(yè)化生產(chǎn)的主要是前種方法，由有機(jī)纖維（原絲）在一定種方法，由有機(jī)纖維（原絲）在一定的張力、溫度下，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的預(yù)的張力、溫度下，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的預(yù)氧化、炭化處理等過(guò)程制成。氧化、炭化處理等過(guò)程制成。 碳纖維的應(yīng)用碳纖維的應(yīng)用航空航天方面的應(yīng)用航空航天方面的應(yīng)用阻燃性和交通運(yùn)輸方面的應(yīng)用阻燃性和交通運(yùn)輸方面的應(yīng)用生物運(yùn)動(dòng)器材生物運(yùn)動(dòng)器材抑其他工業(yè)抑其他工業(yè)功能纖維分離纖維耐熱纖維其他纖維傳導(dǎo)纖維屏蔽纖維膜分離用中空纖維過(guò)濾介質(zhì)用纖維吸附分離纖維導(dǎo)光纖維導(dǎo)電纖維耐熱纖維防燃纖維新型纖維的分類電磁波屏蔽、中子吸收、噪聲隔絕纖維發(fā)光纖維醫(yī)用保健纖維生物降解纖維水溶性纖維變色纖維耐輻射纖維超導(dǎo)纖維8 8 功能纖維功能纖維功能纖維功能纖維(functional fiber)