粘膠纖維是以天然纖維素(漿粕)為基本原料,經(jīng)纖維素黃酸酯溶液紡制而成的再生纖維素纖維。
粘膠纖維的問世僅遲于纖維素硝酸酯纖維,是最古老的化學(xué)纖維品種之一。1891年,克羅斯(Cross)、貝文(Bevan)和比德爾(Beadle)等首先制成纖維素黃酸鈉溶液,由于這種溶液的粘度很大,因而命名為“粘膠”。粘膠遇酸后,纖維素又重新析出。根據(jù)這個(gè)原理,在1893年發(fā)展成為一種制備化學(xué)纖維的方法,這種纖維被命名為粘膠纖維。到1905年,米勒爾(Muller)等發(fā)明了一種稀硫酸和硫酸鹽組成的凝固,實(shí)現(xiàn)了粘膠纖維的工業(yè)化生產(chǎn)。
粘膠纖維的特性
性能指標(biāo) | 普通粘膠短纖維 | 普通粘膠長絲 | 高濕模量粘膠短纖維 | |
拉伸強(qiáng)度/cN·dtex-1 | 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) | 2.2~2.7 | 1.5~2.0 | 3.4~4.6 |
濕潤狀態(tài) | 1.2~1.8 | 0.7~1.1 | 2.5~3.7 | |
干濕強(qiáng)力比/% | 60~65 | 45~55 | 70~80 | |
斷裂伸長率/% | 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) | 16~22 | 18~24 | 7~14 |
濕潤狀態(tài) | 21~29 | 24~35 | 8~15 | |
密度/g·cm-3 | 1.50~1.52 | |||
含水率/% | 公稱 | 11.0 | ||
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) (20℃ ,65%RH) | 12.0~14.0 | |||
(20℃ ,20%RH) | 4.5~6.5 | |||
(20℃ ,95%RH) | 25~30 | |||
耐熱性及燃燒狀態(tài) | 軟化二不熔融,260~300℃開始著色、分解,殘留少量柔軟的白色灰燼 | |||
耐酸性 | 在熱稀酸和冷濃酸中降解,并進(jìn)而分解,在5%鹽酸或11%硫酸中強(qiáng)度幾乎不降 | |||
耐堿性 | 在強(qiáng)堿中溶脹,強(qiáng)度降低,但在2%的NaOH溶液中強(qiáng)度幾乎不降 | 在強(qiáng)堿中溶脹,強(qiáng)度降低,但在4.5%的NaOH溶液中強(qiáng)度幾乎不降 | ||
耐其他化學(xué)藥品性能 | 不耐強(qiáng)氧化劑,在次氯酸鹽和過氧化物中漂白而不損傷,溶于銅氨溶液和銅乙二胺溶液 | |||
染色性能 | 通常使用反應(yīng)型染料、直接染料、還原染料、硫化染料、堿性染料及顏料染色 | |||
防蛀蟲及防霉性能 | 不易蟲蛀,但易霉變 |
△來源:《圖解紡織材料》
粘膠纖維橫截面呈腰圓形或無規(guī)狀,內(nèi)部有孔洞,縱向表面顯示出無規(guī)的溝槽狀。
粘膠纖維的耐堿性較好,但不耐酸。其耐酸堿性均較棉纖維差。
粘膠纖維大分子的聚合度為250~500,大分子結(jié)晶度較棉纖維低,一般在30%左右,系統(tǒng)較為松散,使其斷裂強(qiáng)度較棉纖維小,為16~27cN/tex;其斷裂伸長率比棉纖維大,為16%~22%;其濕態(tài)時(shí)的強(qiáng)力下降很大,僅為干強(qiáng)的50%左右,并且其濕態(tài)身長增加約50%左右;其模量較棉低,彈性恢復(fù)力差,尺寸穩(wěn)定性差,織物易伸長,耐磨性差。富強(qiáng)纖維對粘膠纖維的以上缺點(diǎn)有較大的改善,特別是濕態(tài)時(shí)的強(qiáng)力有較大的提高。
粘膠纖維結(jié)構(gòu)松散,其吸濕能力由于棉,是常見化學(xué)纖維中吸濕能力最強(qiáng)的纖維。吸濕后顯著膨脹,以其織制的織物下水收縮大、發(fā)硬。
粘膠纖維的染色性能好,染色色譜全。
粘膠纖維的耐熱性和熱穩(wěn)定性好。
因粘膠纖維的稀釋能力強(qiáng),比電阻較低,抗靜電性能好。
粘膠纖維的耐光性與棉纖維相近。
由于采用不同的原料和紡絲工藝,可分別制得普通粘膠纖維、高濕模量粘膠纖維、高強(qiáng)力粘膠纖維和改性粘膠纖維等。
普通粘膠纖維又可分為棉型(人造棉)、毛型(人造毛)、中長型、高卷曲和長絲型(人造絲)。
普通粘膠纖維橫截面外邊緣呈不規(guī)則的鋸齒形,有明顯的皮—芯結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)的規(guī)整性和均一性較差;物理機(jī)械性能較差,干強(qiáng)低,濕態(tài)強(qiáng)度低,延伸度大;纖維素分子鏈取向度較低,側(cè)序低,具有中等結(jié)晶程度,結(jié)晶粒子粗大。
高濕模量粘膠纖維具有較高的強(qiáng)力、濕模量,濕態(tài)下強(qiáng)度為22cN/tex,伸長率不超過15%。
高濕模量纖維可以分為兩類:
一類為波里諾西克(polynosic)纖維,為日本開發(fā)在日本稱之為虎木棉,于上世紀(jì)五十年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。我國在20世紀(jì)60年代生產(chǎn)的富強(qiáng)纖維即屬同一類型。
另一類為變化型高濕模量纖維,簡稱為高濕模量纖維(HWM)。這類纖維的強(qiáng)力和濕模量低于波里諾西克纖維,但斷裂伸長較高,勾結(jié)強(qiáng)度特別優(yōu)良,基本克服了波里諾西克纖維纖維勾強(qiáng)較差、脆性較大的缺點(diǎn)。經(jīng)典產(chǎn)品為上世紀(jì)70年代奧地利Lenzing公司開發(fā)的莫代爾(Modal)纖維。
△性能比較
強(qiáng)力粘膠纖維具有較高的強(qiáng)力和耐疲勞性能。
強(qiáng)力粘膠:外緣鋸齒狀,皮層增厚;
超強(qiáng)力粘膠:變性劑,表面平滑,接近全皮層結(jié)構(gòu);
二超和三超:截面接近圓滑的圓形,全皮層結(jié)構(gòu),截面結(jié)構(gòu)比較均一。
纖維特性
結(jié)構(gòu)的規(guī)整性和均一性較好;
較高的取向度,較低的結(jié)晶度、晶區(qū)小而均勻,側(cè)序較低,側(cè)序分布集中;
機(jī)械性能良好,斷裂強(qiáng)度高,斷裂延伸度也較高,模量較低,耐疲勞性能優(yōu)良。
改性粘膠纖維有接枝纖維、阻燃纖維、中空纖維、導(dǎo)電纖維等。
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來源:紡織印染整