纤维

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纤维

  纤维材料包括两大类:一类是天然纤维,包括植物纤维棉、麻等和动物纤维羊毛、蚕丝等;另一类是化学纤维,包括人造纤维和合成纤维。

  我国的丝绸很早就闻名于世。从公元前2世纪起,我国的丝绸沿着横贯中亚的“丝绸之路”出口到欧、亚、非洲,促进了我国和世界各国的交往和交流。到了北宋时期,著名的女纺织革新家黄道婆改进了纺织技术,使棉纺织业在我国得到了发展。

  天然纤维资源有限,每亩良田年产皮棉不过50公斤左右,一只蚕茧只能抽生丝0.5克左右,而世界人口不断增加,对纤维的需求也在增加,但又不能用大量的良田去种植桑麻棉,因为人们要种粮吃饭。解决粮棉争地矛盾的出路就在于发展化学纤维。现代的合成纤维工业以石油、天然气为原料,产品性能优异,花样繁多,深受广大消费者喜爱。

  (1)人造纤维

  人造纤维也叫再生纤维,是用一些本身含有纤维的物质,如木材、棉籽短绒、棉秆、甘蔗渣等,或含有蛋白质的物质,如大豆、花生、玉米等,经过化学处理和一系列的机械加工制成的。人造纤维具体指人造棉、人造丝、人造毛等。

  最早出现的人造纤维是粘胶纤维,它是1891年人们用木材、棉绒等为原料加工得来的。用它制成的衣服穿着舒服,透气性好,但缩水率大,不耐磨也不耐晒。

  后来人们又研制出铜氨纤维、醋酸纤维等,但人造纤维原料有限,产品性能不太优越,因而逐步让位于后起之秀——合成纤维。

  (2)合成纤维

  合成纤维是把一些本身并不含有纤维素或蛋白质的物质,如煤、石油、天然气、水、空气、食盐、石灰石等,经过化学处理制成的纤维。合成纤维跟橡胶、塑料同属高分子化合物,不同之处表现在:

  作纤维的树脂多属线型分子链,没有或少有支链。

  这类树脂能溶于溶剂而抽成丝,或者能加热熔融而抽丝,但加热时其结构并不被破坏。这类树脂的分子间内聚力是所有高分子中最大的。

  合成纤维生产的第一道工序是纺丝。纺丝工序的关键是喷丝头,它一般采用耐高温耐磨的材料制成。在一个喷丝头上钻有几十个到几万个直径为0.04~1毫米的小孔。熔融纤维从小孔喷出经冷却就得到很细的丝,抽出的丝再经过牵伸和热定型工序就可用于生产各种产品。

  合成纤维具有天然纤维所没有的一系列优良性能。它强度高,耐磨、耐虫蛀,比重轻,保暖性好,一般能耐酸碱腐蚀。

  合成纤维以六大纶为主:

  ①聚酰胺纤维。我国称为锦纶,是最早上市的合成纤维。主要品种有尼龙66,尼龙6,尼龙610等。1940年第一批尼龙丝袜上市,就震动了纺织市场。锦纶纤维耐磨,强度大,回弹性能好,但耐热耐光性能差。锦纶大多用于制造袜子、衬衫等。工业上用作重型汽车和飞机轮胎的帘子线、绝缘材料,也用于制造缆绳、渔网、降落伞、高级地毯等。

  ②聚脂纤维。我国又称为涤纶(的确良),早在1940年英国就已能合成,但直到1946年才实现工业生产。涤纶纤维强度高、耐磨,混纺后制成的衣服耐穿,抗皱好洗,因而发展迅速。到70年代初,产量居合成纤维第一位。

  ③聚丙烯腈纤维。我国又称为腈纶、合成羊毛。它是1950年问世的,它的耐光性、保温性、弹性都很好,手感柔软,强度比羊毛高,价格比羊毛低,不怕虫蛀,耐晒又耐洗,适宜于制作衣料,针织外衣、毛毯、工业用织物等。

  ④聚乙烯醇纤维。我国又称为维纶,它的性能近似于棉纤维,耐磨性强于棉纤维,是合成纤维中吸水性最高的一种,但耐热性和弹性较差。

  ⑤聚丙烯纤维。又叫丙纶,比重小,强度较高,耐光照。

  ⑥聚氯乙烯纤维。又称氯纶,它耐化学腐蚀力强,保暖性好,难燃烧。

  合成纤维主要用于民用消费品,但也有一部分用于工程技术。宇航、冶金、化工等部门,不仅要求纤维综合性能优良,而且需要耐高温和抗强腐蚀。合成纤维的出现,正好填补了这一空缺。人们经过多年研究,已取得不少成果。

  芳纶—1313纤维,能在200℃下长期使用,它的强度是强力锦纶的2倍。它首先被用于制造宇航服,还大量用作登山索具、高温过滤袋、飞机轮胎帘子线等。

  芳纶—1414纤维,能在290℃下长期使用,560℃才分解。它的强度是合成纤维中的冠军,断裂强度是锦纶的3倍,手指粗的一条纤维绳,就可以吊起两辆解放牌汽车。因此多采用它作复合材料的增强纤维,特别适合于生产飞机、导弹的雷达罩。

  聚酰亚胺纤维能在-273℃的超低温下使用,也能在400℃的高温中正常工作,能承受冷热剧变而不影响强度。

  用聚皿氟乙烯抽丝制得的氟纶纤维,能耐王水的腐蚀。在-160℃~280℃的温度范围内都可使用,用它增强的复合材料作自润滑轴承在飞机上使用非常合适。

  (3)合成皮革和合成纸

  从显微结构看,皮革和纸张都属于平面型的纤维交织物。皮革纤维是强韧的胶原蛋白纤维,经鞣革剂作用而形成强固的网状结构。纸张的纤维是植物性纤维,在造纸过程中,这些植物纤维互相纠结而形成网络结构。

  合成革就是把树脂涂在底物布上制造出来的树脂薄膜。但它没有微气孔,不透汗,穿起来不舒服。后来人们在合成革中加入聚氨脂,聚氨脂在凝固过程中就会产生微气孔。这种合成皮革具有像天然皮革一样的透气性,但比天然皮革耐用得多,它又可装饰成各式各样的真皮外表,因而很受欢迎。

  普通纸的强度一般不高,且易被虫蛀,又不耐酸碱。人们用人造纤维为原料制成聚合薄膜,再经纸化工艺,就可得到合成纸。目前已有用于描图的描图纸,用于印刷制版的铜版纸,不怕日晒雨淋的广告纸问世,用这种纸生产的军用地图和防水海图,抗折抗皱,不怕水,战场使用很方便。如果用合成纤维为原料,按传统的造纸法就可造出合成纤维纸,它强度高,抗腐蚀,抗撕折,抗霉蛀,用作电池隔膜纸,既能提高电池寿命,又能改进电池性能。