化学纤维纺丝方法

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化学纤维纺丝方法范文第1篇

【关键词】视觉日记 动画 设计方法

视觉表达是一种开发视觉信息的能力，这种信息能力在设计专业学生身上表现得尤为突出。视觉敏锐与我们接收的视觉信息有关，而视觉表达则与我们发出的视觉信息有关。在视觉修养中，记录视觉日记最为重要。

1 视觉日记概述

视觉日记就是与文字记录相对应的图形记录。记视觉日记是指记录以视觉信息为主的信息，这些视觉信息用文字是不能描述清楚的[1]。写日记是对不完善记忆的有效补充，把观察结果和体验记在日记本上，对于动画专业的学生来说，记视觉日记锻炼学生手绘基本功的主要途径，同时也是学习过程的重要组成部分。

2 视觉日记设计思维方法

2.1 记录

设计的基础与视觉日记的基础都是收集信息。一个好的动画设计工作难以展开的原因在于没有分析问题和解决问题的实践，也没有对解决这些问题的方法进行测试。但是，假如没有关于具体的问题，那么设计也不可能完成[2]。设计过程的质量确实是通过实践提高的，而设计成果的质量同样也要依靠我们对环境和生活的体验深度和多样性。所以，培养动画专业学生养成记视觉日记的习惯显得尤为重要。

（1）观察。在开始记录视觉日记之前，首先要观察被记录的对象，在动画教学中笔者发现部分同学不善于观察事物，观察事物不够敏锐。在没有观察的基础上，部分同学就无从开始搜集设计元素，这就造成设计思维比较空，没有灵感来源。

（2）感知。在动画教学中发现，当同学善于观察事物并很快能够捕捉记录时，就会发现对所见事物的信息了解更多了。比如，当观察到一个椅子的造型后，就会注意到不同类型的椅坐、椅背等，这种信息的捕捉不仅可以作为真实的视觉日记素材，而且其自然形式和对日记体验的贡献来说也是重要信息。日记的目的在于表达而不是画的漂亮，因此，记录这些新感知有许多方法。例如可以加文字说明，并用箭头指出信息，特殊物体的视觉日记则可以用大比例，以获得更细致、更准确的记录。最初的构思完全可以用线条勾勒出想表达的日记图形。

（3）辨别。辨别是对加强感知力的补充。当教学完成观察步骤后，需要学生对观察的多种信息进行辨别，找到作为视觉日记最合适的信息元素，以此形成本次视觉日记主题[3]。

2.2 分析

在教学中，对视觉日记的第二步就是研究所收集的信息。一个人的洞察力可以通过思考和观察而获得加强[4]。通常第二次观察一个物体，会产生新的思想或反馈出新的意义，记录这些信息本身对动画的学生有很大的帮助。

2.3 提炼

通常仔细修改视觉日记有利于分析。一种提炼方法是只选择一个或几个特征来表现。比如通过画一幢简单的动画场景组合，就可以更清楚地发现元素之间的关系，以及元素对主要场景物体构图的影响[5]。另一种是概括的方式，是把视觉笔记变成较特殊的形式，变成视觉代号或语言符号，这种过程可揭示普遍性与结构性的东西，从而能够被传递到其他相关事物或设计问题上。符号化的图像有助于我们忽略设计的特殊风格，而关注到形体的构图，它也能暗示设计的更多意义或功能。

2.4 设计

在前两步的基础上，动画专业学生可以进行最后一步设计日记的设计。通常选用一种高度象征和抽象的视觉语言形式来表达它们，也叫做视觉日记符号化。符号化是对提取元素的总结和概括，用简单的线条勾勒出事物本身，视觉日记即成为所要代表的主题的一种符号。做视觉日记有助于灵活思考，它可以通过提供视觉的线索或提供能引起人们反应的刺激物来转变观念，开辟速写的新途径[6]。视觉笔记本是一种永久的记录。它还可以在将来的某一天被人捡起来，并把现在涌现的思想继续下去。

参考文献

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[4]沈颖.集腋成裘――视觉日记的教学实践[J].教学研究，2012.

化学纤维纺丝方法范文第2篇

3月底，国家工业和信息化部消费品司联合中国化学纤维工业协会、东华大学、国家纺织化纤产品开发中心了“2013/2014中国纤维流行趋势”。在其的十大流行纤维品种中“无染纤维”和“易染、深染纤维”的上榜给纺织品的绿色印染提供了新的方向和模式。

从纤维入手 实现“无水”+“常温常压”

印染行业一直以来都是我国纺织行业内的高能耗、高水耗和高污染大户。其中印染加工过程中产生的废水是最受诟病的污染大户。据介绍，印染废水水量较大，印染加工每1吨纺织品耗水100～200吨，其中80%～90%为废水。印染废水具有水量大、色度深、有机污染物含量高、碱I生大等特点，属于较难处理的工业废水，且随着纺织印染工业的迅速发展，印染废水排水量和污染程度呈现大幅度上升的趋势。

如果能实现“无水印染”岂不是解决了一大难题？无染纤维的出现即是宣告这一命题的成立。无染纤维是指使用原液着色技术生产的有色纤维。国家纺织产品开发中心技术总监陈宝建告诉记者：“‘原液着色’是指聚酯熔体（或切片）在进入纺丝箱体之前，注入经过干燥、熔融、过滤、计量后的色料（色母粒），与聚酯熔体一起经过高效静态混合器充分均匀混合后，共同进入纺丝箱体进行纺丝。”

中国化学纤维工业协会的负责人表示，使用原液着色技术生产，将色母粒直接作用在纤维，在熔融纺丝过程中，不会产生废水，是一种无水染色工艺。因此无染纤维的生产意味着大幅节省用水与化学品，大量减少二氧化碳与COD的排放，实现丰富色彩与清洁生产的高度融合，不仅减少了印染过程，节约能源减少排放，而且在纤维产品的消费和使用中，织物颜色鲜艳、色泽均匀、经久耐用、不易褪色，对人体亲和友好，其整个生产流程符合当今世界对环境保护的要求。

但是“无染纤维”的问世也并不能完全取代常规印染环节，毕竟纺织品终端产品多种多样，单从纤维入手不能满足所有需求，常规印染环节依然有其存在的必要性。而对于在纺织品加工中使用较多的聚酯涤纶来说，一直以来的染色都需要在高温（120℃～135℃）高压下进行，而其中的原因主要是其化学分子结构紧密，结晶度和取向度高，缺乏极性基团。

而“易染、深染纤维”恰好解决了这个问题。易染、深染纤维是阳离子可染纤维的升级版，即采用共聚、接枝等方法，在PET大分子链上加入第三单体组份。中国化学纤维工业协会的负责人对此向记者做了详细解释：“易染、深染纤维由于在大分子链上增加了新的基团，破坏了纤维的原有结构，使纤维的熔点、玻璃化温度、结晶度有所降低。纤维的无定形区增加，有利于染料分子渗透到纤维内部，使其在常压下进行阳离子染料染色，或在PET大分子链上加入第四单体组份，如引入聚乙二醇柔性链段，使分子结构更为疏松，无定形区增大，有利于染料分子渗透到纤维内部，并与纤维中的阴离子基团结合，可常温常压染色。”

因此，易染、深染纤维实现了易染、深染、低温染色，克服常规涤纶染色困难，以及高温高压条件下染色的缺点，染色成本大大降低，起到了节能减排的效果。

以上两种纤维都是在纤维喷丝之前就对纤维进行了染色加工，改变了常规染整的作用对象——纱线或者坯布，从纤维入手，将作用对象改变使得许多印染环节中的问题迎刃而解。

应用顺畅 前景广阔

目前，无染纤维和易染、深染涤纶的生产已经进入了成熟阶段，无染纤维已经从无染涤纶拓展到锦纶、粘胶、维纶领域。这为传统的染整工艺提供了极具价值的参考途径，互为补充。

在纤维的制备中，无染涤纶、锦纶是采用熔体在纺丝之前直接着色的工艺方法所生产的有色纤维。按其纺丝工艺流程不同可分为切片纺丝法和熔体直接纺丝法；按着色原料形态不同可分为母粒法和母液法。粘胶和维纶纤维纺前着色，是指将着色剂在喷丝板前均匀混合、分散到纺丝原液中。这些工艺方法不仅染色均匀，而且避免了常规染色易产生色差、色斑、色花等染色缺陷。无染纤维的品种丰富、实现了功能化、差别化与高色牢度、高鲜艳度，发展趋势还将功能性、弹性、生态亲和、舒适性有效结合。广泛应用于家用纺织品、产业用纺织品、服饰纺织品。

随着市场对于绿色环保的呼声越来越高，这种从纤维直接入手的原液着色纤维的市场潜力越来越被看好。浙江华欣新材料股份有限公司、江苏霞客环保色纺股份有限公司、浙江古纤道新材料股份有限公司、浙江海利得新材料股份有限公司等几家企业，是第一批看准市场进行研发的企业，目前已开始进行市场推广工作。

古纤道技术中心主任高琳接受媒体采访时称，公司2008年就开始对有色涤纶工业丝生产技术进行研究和开发，目前单个纺位头数已达到12头，年产能已增至7000吨左右。“全球有色涤纶工业丝的总产能不超过3万吨，国内产能约1.2万吨，而全球市场需求量不低于5万吨，因此，有色涤纶工业丝还有着良好的发展空间。但是与国外相比，目前国内所生产的有色涤纶工业丝的断裂强度普遍偏低，限制了其在一些特殊领域的应用，如汽车安全带、工业吊装带，国内企业还需不断进行技术升级，以期在这些领域占据一席之地。”高琳说。

海利得在高强有色涤纶工业长丝的研发方面也取得了长远的发展和进步，主导制定了FZ/T54022-2009《有色涤纶工业长丝》行业标准。浙江华欣新材料股份有限公司相关负责人告诉记者：“企业的涤纶色纱产品表面看上去较普通染色纱线贵，但是整体算下来还是有成本优势。”他算了一比账，假设华欣的产品13000元/吨，常规纱线11000元/吨，他们的产品已经上色，而常规纱线还需染色与产品周转等费用，加起来也会高于多出的2000元。

化学纤维纺丝方法范文第3篇

Abstract： Taking the production of polyester nylon 264dtex /12f monofilament as an example， the one-step and two-step fiber separating （monofilament） spinning machine and the technique is introduced. This device can complete spinning forming， drawing fiber orientation， fiber heat styling and winding and other process at one time on a same machine. The winding mother wire spinning cake is separated by the wire separating machine and then the monofilament fiber is got.

关键词： 一步法；分纤母丝（单丝）；纺牵联合机；工艺

Key words： one-step method；fiber separating mother wire （monofilament）；spinning machine；process

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）26-0123-05

0 引言

目前全世界生产单丝的企业主要集中在中国、韩国、日本和法国。由于分纤母丝及单丝具有总产量小但利润高的特点，因此单丝具有广阔的应用前景。

单丝通常是从化学纤维中利用单孔喷丝头所制得的线密度（纤度）较小的单根长丝。但随着技术的不断进步，取得单丝的渠道越来越多了，不再仅限于化学纤维中，从涤纶、锦纶等中也可以得到单丝。

单丝纤度（dpf）为 22～33 dtex，具有高技术、高效益、高附加值等特点。由于使用单丝织造的衣料具有很多良好的性能，比如悬垂性好、半透明的朦胧效果、轻薄柔软等，民用上可以用来织造蝉翼布面料，工业上可以用来织造高密度滤网、印刷筛网等。

1 工艺流程和设备技术特点

现阶段单丝的生产工艺主要包括两种，分别是二步法和一步法。

1.1 二步法

通常采用二步法生产单丝的方法有以下两种：

①利用常规的 UDY 工艺路线纺丝，每个喷丝板出一根丝，然后拉伸卷绕（如图1所示）。

②由常规的 UDY 设备生产出未拉伸母丝，再经拉伸机拉伸成分纤母丝，最后经分丝得到成品单丝（如图2所示）。

二步法工艺路线，尽管可以得到单丝，但是采用该方法不仅工序复杂，而且得到的单丝质量不高，正是由于采用该方法得到单丝的代价太大，并且质量不良，目前新上项目已不再采纳此工艺。

1.2 一步法

1.2.1 工艺流程图

目前新上项目大多采用这种技术先进的生产路线，它不仅有效解决了上述二步法中存在的弊端，工序简单、生产效率和稳定性高，而且设备占地面积小，具有广阔的应用前景。

1.2.2 设备布置图

一步法分纤母丝（单丝）纺牵联合机布置如图3所示，在这台机器上可以纺丝成形、初生纤维的拉伸取向、纤维的热定形和卷绕等工序，得到分纤母丝，再经分纤后得到单丝。

1.2.3 设备主要技术参数

1.2.4 主要设备特征

①螺杆挤压机。将切片放入螺杆进料口内，然后切片会在螺杆各区加热和螺杆旋转挤压下被被熔融挤压成熔体，这时机头会存在一定的压力，若设备采用的是LTM销钉螺杆，得到的熔体将会更加满足生产要求。为了保证最终的产品符合相关的规范标准和设计要求，通常螺杆挤出机采用多区分段加热和独立的控制系统。

②纺丝箱体。由于生产分纤母丝时采用的通常都是高压纺丝，所以为了保证最终的产品符合相关质量要求，在设计纺丝箱体时会加大该设备的管壁厚度，使其能够承受熔体的巨大压力，不仅如此，这种设计还改善了熔体的流动性，确保了每个纺丝部位都以相等的时间获得了熔体（如图5所示）。箱体采用联苯蒸汽循环供热和性能优异的材料保温，如此可有效保证箱体受热均匀，而且可有效节省能耗。热媒加热系统采用汽液分离型热媒加热系统，该系统的温差在1 ℃之间，符合相关的设计要求。每位安装 2 个计量泵，12-16 块喷丝板。

③纺丝组件。圆形下装式高压自密封组件，内部分配板采用特殊分布方式，确保熔体分配均匀。分配板采用斜孔分布方式，确保了熔体的分配均匀，流动无死角。纺丝压力通常在 14～20MPa。

④丝条冷却装置。本文采用的是侧吹风方式，该方式需将丝条冷却装置安装在纺丝箱下部，同时为了保证丝条冷却装置真正的发挥作用，起到良好的冷却作用，应将丝条冷却装置吹风高度设计为 1900 mm；风网必须方便拆卸和清洗；多孔板的开孔分布能够自由调整；出口装有挡风板和泄压孔等。

⑤上油。如图8所示是油轮上油系统，其作用是减少生产单丝过程中的静电，增加丝束抱合，如此一来，在冷却单丝时可避免单丝粘连。通过控制油轮转速就可以实现对上油量的有效管理。

⑥牵伸定形。牵伸系统如图9所示，丝束经油轮、剪丝器、预网络、导丝器后进入第三对热辊依次牵伸。采用3对速度、温度不同的热牵伸辊进行牵伸和热定形。如此只需调整热牵伸辊就可以得到满足不同要求的单丝。

⑦卷绕成形。采用北京中丽制机工程技术有限公司自主研发的 BWA55T-1380型全自动换筒高速卷绕头，保证了丝束成卷（见图10）。

⑧分丝设备。分丝机：与用户共同研制（见图11）。

3.2 产品质量

国内单丝目前尚无国家标准。经检测，本项目纺制的264dtex/12f单丝产品，其质量可以达到与国外同等丝优等品标准值的要求，投入使用后用户的满意度很高。264dtex/12f单丝的产品质量检测指标参见表7。

3.3 讨论

①组件、喷丝板。根据项目的实验结果，在纺制264dtex/12f的单丝时，适宜采用微孔？准0.45×1.1，长径比选择2.5，生产效果很好。

②纺丝温度p缓冷器温度。纺丝温度的选择对生产也有重要影响。适宜的温度可以得到好的熔体流变性，小的粘度降，同时熔体有好的流动性，丝束冷却缓慢，纺丝张力减小，可纺性得到改善。纺丝温度一般应控制在270～290 之间，若温度太高，则丝条无法结晶冷却；若温度太低，则结晶过度，无法正常取向。

③侧吹风。由于单丝太粗，丝条冷却慢，所以风速不宜过大，风温也不宜太高，以减缓纺程张力。还要防止骤冷，产生皮芯效应。另外，风湿不易低于80%，否则静电过大，可纺性下降，断头增多。

④纺丝油剂与上油。在选择油剂时，最好选用抗静电好、发烟少、扩散性好的油剂，如此可确保上油均匀，有效避免生产过程中有可能出现的各种意外情况，确保整个生产过程的顺利进行。

⑤热辊温度与速度。为了保证单丝正常分丝需要的足够强度，一般选择三对热辊，其中，GR1用于均化丝条的受热程度，减少牵伸过程中可能的单丝断裂。要求GR1的温度适宜，因为GR1的温度过高或者过低都不利于整个单丝的生产流程，都会给整个流程的顺利实施带来阻力。GR2对拉伸后丝束定型起着关键作用，丝束经过GR2加热后，可消除拉伸应力，得到稳定的取向度和结晶度。但也需要注意丝束的温度应适宜，过高或者过低都不利于整个单丝的生产流程。GR3是用于保持拉伸定型、消减丝束内部应力的。

⑥卷绕。为保证产品符合相关规范标准，在选择卷绕机时应保证其能够满足成型良好、控制简单、切换成功率高等要求，鉴于此，选用全自动卷绕机BWA55T-1380，不仅可满足上述条件，其采用精密卷绕控制方式也符合相关质量要求。

⑦分丝。由于成本需求原因，分丝机一般以被动为主，分丝速度500～1000m/min，单丝分丝张力控制在10～50c N，若过高，易拉断；若过低，无法分丝。

4 结束语

本文重点介绍了一步法分纤母丝纺丝工艺，发现该工艺与传统的二步法工艺相比具有很多优势，不仅工序简单、能耗低，而且生产效率高，可有效降低投资和运行成本，促进生产企业的经济效益，更重要的是该工艺推动了我国单丝生产的产业化和国产化进程，为我国的单丝产业做出了巨大贡献。

参考文献：

[1]董纪震，赵耀明，陈雪英，等.合成纤维生产工艺学（下册） [M].二版.北京：中国纺织出版社，1994，42.

[2]徐新华，李允成.涤纶长丝生产[M].北京：中国纺织出版社，1995.

化学纤维纺丝方法范文第4篇

The historical and mechanism of photochromic fabrics were introduced, as the production methods and research progress in photochromic fabrics. The application of photochromic fabrics was described. It was pointed out that inorganic photochromic materials using in photochromic fabrics should be reserched in the future.

光致变色织物就是具有光致变色功能的织物，它的出现最初是为了满足军事作战的需要，目的是实现军事伪装。

1光致变色织物的变色机理

目前光致变色织物都是通过某种处理手段使有机光致变色化合物附着在织物表面或者纤维里面，使其具有光致变色功能。虽然机理复杂，但是光致变色的主要原因是由于分子结构的改变而发生变色。

鉴于绝大部分有机光致变色体系，其光致变色都是基于单分子的反应。我们可以通过光致变色反应公式和紫外可见光吸收光谱图来讨论其变色过程。

光致变色指一种化合物A受波长为λ1光的照射，进行特定化学反应生成产物B，其吸收光谱发生明显的变化，而在另一波长为λ2的光照射下或热的作用下，又恢复到原来的形式。即在光诱导下物质A向其异构体B转化而发生变色。物种A和B具有不同的吸收光谱和能级结构。通常光照使物种A吸收能量转化为能量较高的物种B，一般情况下B可自发或在另一波长的光照下再转化为A。

光致变色是一种可逆的化学反应。如果某物质在光作用下发生不可逆反应而导致的颜色变化，则其属于一般的光化学范畴，而不属于光致变色范畴。

光致变色反应原理可用图 1 来定性描述，在图 1 中，λA，λB分别代表化合物A和化合物B的最大吸收波长。当使用λA波长的光照射化合物A时，化合物A会发生一定的反应生成化合物B，表现在紫外可见光谱上，就会出现A的吸收逐渐减弱，而B的吸收逐渐增强。这个过程在外观上一般都会伴有颜色的加深，一般称为光呈色过程。反过来，当使用λB波长的光照射化合物B时，会出现相反的过程，这个过程一般称为光消色或光褪色过程。

2光致变色织物的生产方法

光致变色化合物应用在纺织品上就可制得具有光致变色功能的光致变色纺织品，目前光致变色纺织品的制备途径主要是以下 4 种。

2.1涂料印花法

涂料印花法是将光致变色染料粉末混合于树脂液等粘合剂中，而后用色浆对织物进行印花，经过固着、水洗、干燥等程序，获得光致变色织物。该方法对纤维和织物无选择性，对机织物和针织物都适用。用于印花加工的变色涂料应满足手感柔软、耐洗涤性好、摩擦牢度好等要求。

2.2原液着色法

原液着色指通过将光致变色化合物均匀地分散在各类化学纤维的纺丝液中来制取光致变色纤维的方法。根据纺丝液的不同，又可分为 2 类。

（1）熔融纺丝

将光致变色化合物与聚酯、聚丙烯等聚合物熔融共混纺丝，或把光致变色化合物分散在能和抽丝高聚物混熔的树脂载体中制成色母粒，再混入聚酯、聚丙烯等聚合中熔融纺丝，制得光致变色纤维。

（2）溶液纺丝

与常规溶液纺丝法相近，但要在成纤的纺丝液中加入具有可逆变色功能的染料和防止染料转移的试剂，即将光致变色化合物和防止其转移的试剂直接添加到纺丝液中进行纺丝。

2.3接枝聚合法

接枝聚合法主要采用接枝聚合技术使纤维具有变色性能。例如，将纤维或织物用含螺毗喃衍生物的单体浸渍，单体（一般为苯乙烯或醋酸乙烯）在纤维内进行接枝，使纤维具有光致变色性能。

2.4油墨印刷法

这是建立在微胶囊技术基础上的一种应用方法。所谓微胶囊，就是将光致变色化合物与其他助剂（溶剂、光稳定剂等）放在一起，用天然或合成的聚合物或微生物皮膜，经过相分离、界面反应法、物理法等包裹成几微米到几十微米的小球，以避免高温及其他杂质的影响，并加强与其他助剂的接触。然后采用油墨印刷的方法，将这种变色微胶囊固着于织物表面上，得到光致变色织物。

3光致变色织物的研究进展

3.1国外研究进展

目前国际上研究开发光致变色织物的国家主要有日本、美国、英国和韩国等，其中又以日本的研究最为成熟，并且已申请了很多专利。美国等一些欧美国家在光致变色服装的研究方面也取得许多进展，早在20世纪70年代初，美国就将光致变色化合物应用到衣物中，以达到军事伪装的目的。美国太阳活性公司销售的太阳活性线在室内没有紫外线照射时呈白色，当放到室外时，则紫外线活化了光致变色化合物，使线变化而产生出特定的色泽。当将线离开紫外线约 1 ～ 1.5 min时，它又能回复到白色。澳大利亚的Tong Cheng、Tong Lin等人研究出了变色快、耐水洗次数达 1 000 次的光致变色织物。当前海外市场上销售的主要是日本钟纺和东丽生产的光致变色服装，取得了很好的市场效应。

3.2国内研究进展

我国光致变色纺织品的研究则相对滞后。涂赞润等合成了一种具有良好性能的螺环类光致变色染料，该产品变色灵敏、色泽鲜艳、耐水、耐酸碱，可用于各种纤维织物印花整理。姜惠娣等采用绿色环保型螺环类微胶囊变色染料及低温型粘合剂配制了一种能够用于真丝绸印花的印花浆。孟继本等采用螺环类光致变色化合物和元明粉、黄源胶、山梨醇及增稠剂等助剂制成光致变色染料，适合于生产各种纤维面料、毛线以及服装。东华大学采用共混熔融纺丝法制得了两种具有较好光致变色能力的光敏变色聚丙烯纤维，一种经阳光照射后会由白色变为蓝色，另一种纤维经阳光照射后由黄色变为绿色。蒋莹莹利用印花涂层技术将螺嗪光致变色化合物处理在织物上，使其具有光致变色功能。

4光致变色织物的应用前景

目前国内外对光致变色材料的研究主要是有机光致变色材料，其变色机理还有待深入研究。有机光致变色材料具有变色灵敏、色泽鲜艳的特点，但织物容易氧化劣变、耐疲劳性差，同时价格也较高。而且大部分染料对纤维的亲和力不够，很难通过常规的染色和印花工艺进行加工，限制了光致变色织物的应用推广。克服有机光致变色材料的这些缺点，应是下一步研究的重点方向。同时也应该注意到无机光致变色材料虽然变色较为缓慢，但是不易受环境影响，耐光性、耐疲劳性也较好。所以利用无机光致变色物质开发光致变色织物是值得研究的方向。

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化学纤维纺丝方法范文第5篇

纳米纤维主要包括两个概念：一是严格意义上的纳米纤维，它在径向方向为纳米尺度、长度方向为宏观尺寸的纳米纤维，以涤纶、锦纶超细纤维为主体的“新合成纤维”，使化学纤维的品质得到了大幅提高。这种直径为纳米级的纳米纤维可以通过静电纺丝、多组分复合纺丝法以及分子技术来制备。另一概念是将纳米粒子填充到纤维中，对纤维进行改性，或是将纳米粒子采用一定的方法处理到纤维上，赋予纤维某种功能，也就是我们通常意义上的纳米功能纤维，这类纤维的直径不一定是纳米级。采用性能不同的纳米粒子，可开发阻燃、抗菌，抗静电、防紫外线、抗电磁屏蔽等功能性纤维及纺织品。本文将重点讨论该类通常意义上的纳米功能纤维及纺织品。

一、纳米功能纤维及纳米功能纺织品的生产方法

具有特殊功能的纳米材料与纤维聚合物及纺织品复合后，纳米粒子将以纳米尺寸分散在纤维及纺织品中形成聚合物纳米复合材料。可以制备各种纳米功能纤维及纳米功能纺织品。通常依据产品的最终用途来选择功能性纳米粒子，这已成为一个新的研究平台。

1.纳米功能纤维的制备

由于纳米粒子粒径小，可以减轻传统添加法纺丝时外加粒子所带来的纺丝液压力升高，断头率高，可纺性差，对纺织设备有磨损的缺点。纳米粒子的量子尺寸效应和表面效应能显著减少纤维内部在生产中所造成的裂缝、气泡等缺陷，能促进大分子侧链之间、原纤之间的结合。一些纳米粒子能在纤维表面形成纳米级几何结构，有助于提高纤维的功能。

共混纺丝法是当前纳米功能纤维制备的主要方法，即在纤维聚合、熔融阶段或纺丝阶段加入具有纳米尺度的功能性材料，使制备出的化学纤维具有某种特殊的性能。

2.纳米功能纺织品的制备

纳米功能纺织品除用纳米功能纤维制备外，还可以利用纳米粒子所具有的特性对纺织品进行功能性整理。

用纳米粒子对纺织品进行功能整理的方法主要有三种：一是吸尽法，即把纳米粒子作为固体物质直接加入到织物后整理剂中，将织物放入配好的整理液中，在规定的温度下浸泡一定时间，使纳米粒子均匀分散在后处理织物中，然后取出织物进行干燥或热处理；二是浸轧法，是指将纳米粒子的微乳液和织物后整理剂均匀混合后，将织物在整理液中浸湿，然后通过辊筒轧去余液，称一浸一轧，也可重复一次，称二浸二轧，使整理液通过机械力作用挤压到纤维中去，然后干燥或热处理；三是涂层法，指将含有纳米粒子的整理剂在一定的粘合剂存在下制成一定稠度的涂层液，然后均匀涂布到织物表面，再经一定的热处理，使织物表面形成一层功能性涂层。但通过功能性整理的纳米功能纺织品的耐洗牢度相对较差，功能不持久。

二、纳米功能纤维及纺织品的研究及现状

近十几年来，纳米粒子作为纤维及纺织助剂得到广泛应用，而且向多种纳米粒子复配、多种纤维添加、多种功能复合的方向迅速发展。人们利用纳米粒子开发的功能纤维和纺织品种类繁多，在市场上占有越来越重要的地位。

1.抗菌功能

抗菌的目的就是使纤维织物具有杀灭或抑制致病菌的功能，并防止微生物通过纺织品传播，保护使用者免受微生物的侵害。根据杀菌机理的不同，抗菌剂可以划分为以下三种类型；一是无机抗菌剂，如：Ag、cu、Zn、s、As、Ag+、CU2+等；二是光催化抗菌剂，如：纳米TiO2、纳米ZnO、纳米硅基氧化物等；三是以光催化抗菌剂为载体，将其吸附银、铜等离子。纳米抗菌技术在纺织行业的应用领域极为广泛，可开发各种类型的抗菌功能纺织品。如内衣、毛巾、床单、厨房用品等，应用于宾馆、医院、军队、工厂等各个行业，满足人们对健康的要求。

中国石化股份有限公司安庆分公司(以下简称安庆石化)、东华大学及中国纺织科学研究院的科研人员们在完成小试、中试和工业化试验后，在安庆石化成功试生产出“高活性纳米抗菌腈纶纤维”，并通过中石化总部专家委员会的鉴定。在不改变纺丝工艺和纺丝条件的前提下，生产出的腈纶纤维抗菌性能良好，基本物性(力学机械性能、色泽等)符合有关腈纶纤维和纺织品的产品质量标准。经上海市工业微生物研究所检测表明，该种纤维的织物经50次洗涤后24h抗菌率为91.6％，具有抗菌性强、上染性好的优点，在国际上处于领先水平。

2.防紫外功能

纳米粒子的量子尺寸效应可以对某种波长的光吸收带有“蓝移现象”和“宽化现象”，从而增强了对紫外光的吸收，保证了纤维及纺织品的紫外线屏蔽效果。研究表明，TiO2、Fe2O3、Al2O3、SiO2等纳米粒子在300～400nm波段具有很好的吸收紫外线能力，而滑石、高岭土、碳酸钙等纳米粒子则具有良好的反射紫外线能力。通常抗紫外线纤维中含有几种组分的复合纳米微粒，对于透明度要求高的防紫外线服装面料，通常添加纳米ZnO和TiO2微粒。防紫外线面料在遮挡紫外线的同时也能对可见光和远红外线起到一定的屏蔽作用。防紫外线产品不仅应用于服装产品，如运动服装、休闲装、衬衣、长短裤等，而且还适宜应用于窗帘、篷布、在户外进行作业的工装等。

天津工业大学用处理后的纳米TiO2抗紫外线整理剂对UVA和UVB波段的紫外线都有很好的屏蔽作用，整理后织物的UPF值等级由“较好防护”提到“非常优异的防护”，紫外线透过率明显降低，织物的抗紫外线性能得到显著提高。东华大学及上海工程技术大学利用用纳米TiO2和ZnO复合粉体与纤维或纺织品结合，增加了织物表面对紫外线的吸收。反射和散射作用，改善其抗紫外线性能。

3.远红外吸收、反射功能

人体每时每刻都在发射红外线，而同时也在吸收红外线。某些纳米粒子，如Al2O3、TiO2、SiO2和Fe2O3等，对中红外线有很强的吸收性能。当服装面料中含有这些粒子时，能有效吸收外界发射及人体释放的中红外线，而不被灵敏的中红外线探测器所发现，用其制作的隐身服装，使穿着者在夜间能实现隐身。有些纳米微粒如ZrO，能有效吸收外界能量并辐射与人体生物波相同的远红外线，使人体皮下组织血流量增加，促进血液循环，

日本对远红外聚酯的研究最多。1996年已确立了远

红外纤维制品的保温性试验方法和对人体的温热特性系列评价方法，对远红外线与生物关系已有了系统的研究。日本三菱人造丝公司将PTA、EG和纳米陶瓷粉混合先制成母粒，再与普通聚酯在283℃下共混纺丝，制成中空度21.3％，蓬松度153mL／g的远红外短纤维；日本可乐丽公司将聚酯和含氧化陶瓷的增塑剂共混纺丝制得远红外纤维；日本尤尼吉卡公司推出一种太阳-α远红外涤纶，其物理机械性能与普通涤纶相似，具有明显的升温效应，据报道，该织物水洗后在相同条件下比普通涤纶快干30min。

4.抗静电功能

合成纤维在加工和使用过程中，由于静电摩擦会带来很多不便，特殊行业中，纤维及纺织品所带来的静电可能还会造成一些安全隐患。在纳米粒子表面进行导电因子的掺杂处理，使纳米粒子表面形成牢固的导电层，这种经抗静电材料处理的织物不仅具有持久的导电性，而且耐酸、碱和气体的腐蚀，具有良好的抗静电作用。

目前，已产业化的导电纤维采用的无机抗静电剂有两类：一类为纳米碳黑，用纳米碳黑制备抗静电、导电纤维的研究很多，但由于改性后纤维颜色为黑色，所以限制了它的应用。另一类为纳米金属氧化物，如ZnO、Fe2O3、SnO2。TiO2等，尤其以SnO2或Sb2O3载于TiO2表面的粉体抗静电效果最好，特别适合用纺制白色抗静电纤维，白色抗静电纤维将是今后发展的趋势。

5.防电磁辐射功能

电子产品的普及使得电磁辐射对人体健康造成很大威胁。众多的医学研究人员描述了长期接触电磁场的危害，例如长期接触电磁场，细胞分裂速度有增加的趋势，同样也会作用于我们的免疫系统。一些纳米粒子如In2O3SnO2、Fe2O3、NiO等能强烈吸收电磁辐射。据报道，由西安华捷科技发展有限责任公司研制的既可防电磁辐射又可防紫外线辐射的服装面料，可吸收阻隔95％以上的电磁波及同等量的紫外线。

6.拒水拒油防污功能

由于纳米粒子的小尺寸效应、表面和界面效应，纳米粒子表面的原子存在大量的表面缺陷和许多悬挂键，具有很高的化学活性。纳米粒子高度分散在纱线之间、纤维之间和纤维表面，它们与粘合剂等在纤维表面呈凹凸有致的排列，形成纳米尺寸的空气薄膜，使沾污物无法直接渗入纤维，阻止了油污的进一步渗透，大大提高了拒水、拒油和防污性能。这类纺织品洗涤时，可仅用清水洗涤，不必再使用传统的洗涤剂。用该技术生产的国旗，不吸灰、不吸水、不褪色。

7.抗老化功能

有些纤维不耐日晒，在紫外线的照射下会发生分子链的降解，将纳米紫外线吸收剂均匀分散于高分子材料中，可以利用其对紫外线的吸收作用，防止分子链的降解，从而达到防日晒耐老化的效果。纳米级的TiO2、SiO2、ZnO、ZrO2和Fe2O3等均是优良的抗老化剂，可以明显地提高织物的耐老化性能。

8.阻燃功能

大部分合成纤维属于熔融性可燃纤维，对纤维进行阻燃化处理，降低织物在火灾中的危险性，已成为一个广泛关注的研究方向。近年来，国外开发的胶体三氧化二锑具有粒径小(小于100nm)、易分散、着色强度低的特点，在阻燃纤维的应用中取得了较好的效果。20世纪80年代末至90年代初兴起的聚合物／无机物纳米复合材料更是开辟了阻燃高分子材料的新途径，国内外已经研究在聚酯聚合过程中或纺丝熔体中加入纳米层硅酸盐材料来改善聚酯材料的物理机械性能或燃烧性能。

国外用共混法制得的阻燃改性纤维有阻燃粘胶纤维，如美国的Durvil、奥地利的Lenzing、日本的Tuflan；也有阻燃丙纶纤维，如瑞士的Sandoflam5071。

9.自洁净功能

纺织品在人体穿着和使用过程中，不小心会沾水、沾油和其他各种污物，这些污物不仅影响人们的使用，而且会成为微生物繁殖的良好环境。随着人们生活节奏的加快以及生活质量要求的提高，各类运用不同机理研制出的具有自清洁能力的纺织品应运而生。目前，常用的光触媒包括纳米TiO2、ZnO、SiO2等。

2004年，香港理工大学的研究人员将棉布片在TiQ2溶液中浸泡0.5min，然后取出弄干，放A97℃烤箱加热15min，再在沸水中煮3h制得自洁净纺织品。当纺织品的表面覆盖一层TiO2的时候，在光照条件下反应可形成诸多活性物质，这些活性物质具有极强的氧化作用，不仅能氧化破坏微生物，而且可将有机污染物完全氧化破坏，从而起到洁净环境和除臭等作用。由于TiO2催化剂只要在阳光下就能永远发挥作用，因此这种自洁净效果可以维持下去。采用化学方法将TiO2负载到棉织物上，实验所制备的织物在紫外光照射下，可以对葡萄酒、化妆品、汗渍及咖啡造成的污迹具有自洁净功能。

10.变色功能

变色纤维是一种具有特殊组成结构的纤维，当受到光、热、水分或辐射等外界激化条件作用后，具有可逆自动改变颜色的性能。纤维在一定波长的光的照射下会发生颜色变化，而在另一种波长的光的作用下又会发生可逆变化回到原来的颜色，这种纤维称为光敏变色纤维。具有光敏变色的物质通常是一种具有异构体的有机物，这些化学物质因光的作用产生异构，并生成两种化合物。这些化合物的分子式没有发生变化，但对应的键合方式或电子状态产生了变化，可逆地出现吸收光谱不同的两种状态，即可逆地显色、褪色或变色。美国clemson大学和Georgia理工学院等研究机构近年来正在探索光纤中掺入纳米变色染料或改变光纤表面的涂层材料，使纤维的颜色能够实现自动控制。日本松井色素化学工业公司制成的光致变色纤维，在无阳光下不变色，在阳光或UV照射下显深绿色。

三、展望

随着纳米技术的进一步发展，纳米粒子生产成本的降低及功能性纳米粒子品种的增多，纳米功能纤维的应用将进一步扩大，其市场需求潜力巨大。现在，我国的化纤生产已具有相当的生产规模和技术实力，完全有能力、有条件进行纳米功能纤维及其技术的研究开发。我们相信不同形态与性能的纳米功能纤维的开发与应用，必将给纺织行业乃至整个轻工业都带来新的生机。但一些问题仍需值得我们去思考和研究。

1.由于纳米粒子比表面积大，极易聚集成团，且亲水疏油，呈强极性，在有机介质中难以分散。因此，要选择有效的表面改性剂对纳米粒子表面进行处理，降低表面能，改善其同纤维材料的亲和性，提高纺丝流变性和可纺性。

2.由于纳米粒子尺寸很小，是否会从纺织品上迁移到人体内部对人体健康产生威胁，到目前为止，世界上还没有作为专题来研究纳米功能纺织品的安全性问题，更缺乏相关的安全性评价体系及检测标准，使人们在应用纳米功能纺织品时存在一定的顾虑。

3.目前我国研究院所和高等院校在纳米功能纤维成形与应用方面的研究已取得较大成绩，但总体来说还停留在实验室阶段，离产业化还有很长一段路要走。