超细纤维的发展现状及展望

张笑笑，赵立环，牟红瑛

(天津工业大学，天津 300387)



超细纤维的发展现状及展望

张笑笑，赵立环，牟红瑛

(天津工业大学，天津 300387)

文章综述了超细纤维含义、种类、性能，并且系统阐述了其在各领域的应用情况及发展，探讨了超细纤维目前发展的局限性，揭示了超细纤维的研究方向及今后的发展趋势，为相关研究人员与企业提供一定参考。

超细纤维；种类；性能；应用

超细纤维又称微纤维，细特纤维，极细纤维。一般把纤度0.3 dtex(直径5 nm)以下的纤维称为超细纤维，但业内多数人认为只要细度小于1.0 dtex的纤维就是超细纤维，而细度小于0.1 dtex的纤维则可称为超极细纤维[1]。国外已制出0.0001 dtex的超细丝，我国已能生产0.14 dtex～0.3 dtex的超细纤维。超细纤维的成分主要由涤纶、锦纶两种构成[2]。随着现代纤维技术的迅速发展以及生活水平的提高，人们对日常生活中所用纤维的功能性提出了更高的要求，更加强调和追求舒适性、休闲性和多功能等，同时非服装行业对织物性能的改进也存在潜在要求，进而拓宽了高科技纤维的应用范围，超细纤维纺织品在信息、医学、能源、环保、人体防护和卫生保健等领域已得到了较为广泛的应用[3]。本文在阐述超细纤维的种类、性能、应用、局限性的基础上，提出了纤维发展的方向，为相关研究提供一定参考。

1 超细纤维的种类

目前生产超细纤维的方法主要是用复合纺丝技术，其制造的超细纤维可分为：剥离型、海岛型和多层型超细纤维，此外还有随机(短纤维)型。不同的生产技术，可制造出不同线密度、不同种类及用途的超细纤维。

剥离型超细纤维是将两种不相容但粘度相近的高聚物，各自沿纺丝组件中预定的通道流过，并相互汇集复合，通过同一喷丝孔挤出而成形；丝条在冷却、拉伸、织造过程中保持原有的截面形状，当加工成织物后，采用物理或化学处理方法使纺制的复合纤维中的各个组分相互剥离分割开来，得到超细纤维。

海岛型超细纤维，又称基质原纤型纤维，它是由一种聚合物以极细的形式(原纤)包埋在另一聚合物(基质)之中形成的，又因分散相原纤在纤维截面中呈岛屿状态，因此又称为海岛型纤维，海岛型纤维有长丝和短丝两种。长丝是原纤有规则地连续分布在基质中；短丝是原纤不连续地分布在基质中，其主轴与纤维轴一致。

多层型运用了两种不相溶的高聚物，纺丝前将高聚物熔体由一个静态分离器多层化，然后进行分离或剥离。日本可乐丽公司开发的第一个多层型超细纤维工业产品，是把聚酯和聚酰胺-6纺制成具有椭圆形截面的多层结构复合纤维，然后在染色过程中微细化成长丝[4]。

2 超细纤维的性能

超细纤维的单丝细度和单丝截面直径比真丝或其他天然纤维都小，卷曲模量低，因此织物的手感柔软、细腻。单丝弯曲刚性小，手感柔软，织物悬垂性好，但这也影响了其变形长丝的卷缩率。弯曲刚性越小，则卷缩率越小，蓬松性越差，也会使织物不够挺括。超细纤维的绝对强力较低，但由于其线密度小，相同细度的纱线的截面纤维根数比常规纱多，因此纱的总强度较高。这有利于在后加工中对织物进行起绒或砂洗处理，来制备仿麂皮、仿天鹅绒等高档织物，又使产品具有较好的耐磨性和抗皱性。超细纤维的比表面积大，同样线密度的超细纤维纱线表面积大约是普通化纤纱的两倍，从而提高了织物的蓬松性、覆盖性和吸收能力,它还具有良好的集束性和可织性，适应于喷水、喷气、有梭、片梭、剑杆及针织等多机种生产。

3 超细纤维的应用

超细纤维以涤纶、锦纶居多，此类用途最广，较多使用超细长丝纱，超细短纤维使用较少。超细纤维可以纯纺或与棉、毛和粘胶纤维等混纺，也可与常规纤维纱线交织，织成各种风格的针织物和机织物。此外，超细纤维也广泛用于非织造布的生产。其主要用途如下。

3.1 人造麂皮

天然皮革由于其自身资源有限，不能够无限制地生产、消费。因此，超细纤维为基布的PU革应运而生,它不仅具备与天然皮革相似的微观结构、良好的透湿性、透气性和尺寸稳定性，各项牢度也要优于天然皮革，而且避免了天然制品由于动物的种类、大小及部位的差别而造成的不匀度大、有效利用率小的缺陷。另外，以超细纤维为基布的PU革还克服了天然皮革由于自身蛋白纤维导致的易受潮发霉、发臭现象，深受广大消费者的欢迎。目前，韩国、日本、意大利等发达国家都已生产出了超细纤维PU革制品，其售价远在真皮之上。超细纤维为基布的PU革将最终成为人造皮革的发展方向[5]。

3.2 仿真丝绸

仿真丝绸产品继人造麂皮开发之后，掀起了超细纤维应用的第二代浪潮，现已成为超细纤维的主要用途之一。由于超细纤维纤度小，抗弯刚度低，使仿真丝绸织物手感柔软细腻。同时，超细纤维增加了丝的层次结构，纤维内部反射光变强，消除了合纤丝外观的蜡质感，使织物具有真丝般的光泽。仿真丝绸所用的纤维细度一般为0.5 dtex左右，所得制品的手感柔软，外观华贵，是制作高档礼服、外衣及内衣的良好材料[6]。

3.3 超高密织物

超高密织物是20世纪80年代初期研制成功的，它的广泛应用推动了超细纤维发展的第三代浪潮。由于超细纤维细度细，单纤维之间的间隙小，比表面积大，可织造结构紧密的超高密织物[7]。超高密织物具有优异的拒水、防风、透气等性能，不需要任何涂层或复合膜，即可加工成各类功能性服装。可用于制作高档运动服、便服、外套、羽绒夹克、滑雪衫、高尔夫球服、风雨衣等。

3.4 高效清洁布料

高效清洁布料是继超细纤维发展的第四代浪潮—第二代人造革产品的出现之后出现的，因此属于超细纤维发展的第五代产品[8]。用超细纤维制作的清洁布具有较复杂的空间三维结构和良好的毛细管效应，能吸收较多的液体或吸附大量灰尘，并且由于纤维线密度低，布料柔软，因而不会对擦拭物体的表面造成损坏，且无纤维碎屑残留。可用作高精密仪器、照相机镜头、光学仪器、电子零件及大规模集成电路板、医疗器皿、民用镜片等的清洁布。

3.5 其他用途

3.5.1 服装业上的应用

薄型起绒风格织物，即桃皮绒类织物。超细纤维手感柔软，配置在织物的表面，经砂洗整理后被磨断的短纤维耸立在织物表面，具有细腻、柔软的茸毛感，和人造麂皮绒相比，桃皮绒质地更为柔软，手感和外观更细腻，织物外观几乎看不出绒毛，但触摸时却能感觉到，类似“桃皮”而由此得名。其技术关键是纺纱和织物结构的设计以及织物磨毛和化学起绒等。桃皮绒织物所用纤维的细度在0.3 dtex～1.0 dtex左右，可用作运动服、衬衫、内衣、时装、床上用品等[9]。

精梳强捻风格织物，属于精梳仿毛型织物，是于20世纪90年代开发的，具有高密度、蓬松和超羊绒的手感。干爽感风格织物，触摸时有一种清爽、清凉的感觉，属于新合纤技术。

另外，静电纺超细纤维制成的非织造布，纤维与纤维之间排列杂乱无章，联系却很紧密，就像一根根细丝无序排列连成一张网，外力作用于非织造布一点时，能量可以迅速沿纤维扩散，从而减小在某一处造成的伤害[10]。使用超细纤维非织造布制成的防弹衣夹层，就是利用这一特点，国外在此方面的研究已取得一定成果。

3.5.2 过滤材料

超细纤维直径小，表面积大，吸附能力强，纤维之间孔尺寸小、分布广，控制制造工艺就可以控制孔的尺寸，从而可得到适用于不同粒径颗粒的过滤材料，也可进行不同相态间的分离，还可利用不同高聚物的选择性吸附，达到分离过滤的目的[11]。其制品可用作血液分离过滤器、油水分离器、空气过滤器、防尘布、精密操作用罩布及香烟过滤嘴等。

3.5.3 吸液材料

由于纤维细度细，纱线内纤维总比表面积大，利于吸收水分，织物中空隙率大，提高了织物的毛细效应，能够使水分迅速吸收并扩散。可用作吸水材料、吸油材料、墨水贮藏材料及化学电容纸等[12]。

3.5.4 保温材料

由于超细纤维之间空隙较多，可以储藏大量的空气，同时纤维较细，纤维间接触点多，使纤维间相互滑动困难，因此能够保持其中的空气静止稳定，有很好的保暖性能，可广泛用作保暖产品，如人造羽绒、冬装絮料和非织造织物的填充材料等。

3.5.5 生物工程材料

静电纺超细纤维非织造布还可以制成皮肤护理、伤口处理薄膜(代替目前纱布使用)，因为该种材料通透性好,吸附性强,能使伤口溢出血液短时间内凝结,避免了传统纱布处理不当造成的失血过多的现象[13]。在医疗领域,骨骼受损维护上,静电纺超细纤维非织造布制成骨、软骨、腱等组织的生物可降解性支撑体,与常用的金属支撑体相比质量轻,强度高,耐冲击,骨组织修复之后,非织造布在体内降解,避免了传统方法中,病人忍受二次手术将金属固定器从体内取出的痛苦[14]。

3.5.6 海洋用织物

此类织物具有防止与水接触的表面生长海洋生物的能力。在水闸、船体外壳上经常附着贝壳、海藻等生物，影响了设备的正常运转[15]。用超细纤维制成的覆盖物可以抑制它们的附着。此外，超细纤维滤布，可用于去除海水中的浮游生物。

3.5.7 电池隔膜

利用静电纺超细纤维非织造布孔尺寸小且分散分布，便于微量物质通过，将其制成电池隔膜，既能保证电池阳极与阴极的化学物质连续接触反应，又能使反应速度不是太快，延长电池使用寿命[16]。

4 超细纤维发展的局限性

超细纤维具有很多方面的卓越性能，甚至一度超越天然纤维，然而它们也有很多局限性。比如，海岛纤维虽然在开纤后能够达到极小的细度，但是开纤必须用碱处理，而这种开纤方式对环境污染比较大。另一种超细纤维—橘瓣超细纤维，不需要采用碱进行开纤(采用水刺或者针刺开纤)，这样对于环境污染小，但是它所能达到的细度不够细。很多其他种类的超细纤维也都存在一定的局限性，在不污染环境的基础上，开发更高应用价值的超细纤维，是当下的研究热点[17]。

5 结语

超细纤维具有较高附加值，应在逐步完善和创新已有技术、生产体系以及调研市场的情况下，逐步扩大产能。不应盲目新建或改建复合超细纤维项目，要努力提高自己的技术力量和产品研发能力，提高产品质量及其应用性，提升市场竞争力。同时将纳米技术、生物技术等新技术与纺织工业，尤其是功能性超细纤维的开发很好地结合，将会有重大意义，具有广阔的发展前景。

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Present Development Situation and Prospect of Superfine Fiber

ZhangXiaoxiao,ZhaoLihuan,MouHongying

(Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China)

This paper summarized the definition, types and performance of superfine fiber and expatiated its applications and developments in various fields. The limitations of the development of superfine fiber were discussed. The research direction of superfine fiber and its development trend were revealed. It provides references to relative researchers and enterprises.

superfine fiber; type; performance; application

2017-04-12

张笑笑(1995—)，女，安徽合肥人，学士。

TS102.6+4

A

1009-3028(2017)03-0044-04