第三课 合成纤维
合成纤维是指采用来源于石油天然气的小分子经聚合、缩合的化学合成方法生产的高分子长链聚合物，再经喷丝喷出，经干燥湿法纺丝、干法或溶剂纺丝和熔融纺丝、乳液纺丝生产合成长丝或短纤维。凝胶纺丝是一种新的工艺，用于一些高强度纤维。喷丝板的形状和纺丝方法影响纤维的横截面形状。大多数喷丝板是常见的圆形开口。其他形状可用于生产具有特殊性能的纤维。
合成纤维在纺织面料常用的为：聚酯（涤纶）、锦纶、腈纶、氨纶、醋酯纤维、铜氨纤维、丙纶（添加用），此外维纶和氯纶应用不多。
一、合成纤维共同特征
1.强力高、弹性好、抗皱性好、静电、起球、吸水性差
一般来讲，合成纤维强力高、弹性和抗皱性强，免烫性好。
2.热收缩：合成纤维的一个更广泛的共同特征是热塑性或对热的敏感性。许多合成纤维是热塑性的，因此当暴露于热时，它们可能会收缩。
3.热定型：合成纤维在纺丝后都经过热处理，使其“定型”为永久形状。不仅纤维可以热定型，使其尺寸永久不变，许多合成纤维也可以热定型成褶皱、折痕或其他永久形状，因而合成纤维织物的折裥保持性好。
4.纤维形态呈“圆柱形”：在显微镜下纵向观察时，合成纤维通常表现为像具有光滑或条纹表面的玻璃棒状。纤维看起来非常相似，因此溶解度测试是唯一的定性鉴别方法。
5.疏水性强：合成纤维往往具有疏水性或耐水性，因此比天然纤维吸水性低。当合成纤维靠近皮肤时，较低的吸收性可能导致舒适度降低。另一方面，许多合成纤维在洗涤后会很快干燥。低吸水性也会给整理和染色带来困难。
6.静电性：静电积聚在合成材料中很常见。吸水性更强的天然纤维往往更易导电。更高的导电性不易产生电击感。
7.起毛起球性：许多人造纤维摸起来相当光滑。纤维可能会起球，因为它们的强度可以防止缠结末端的磨损。可通过在制造过程中对纱线进行一些特殊的纹理处理来减轻。
8.不耐脏：通常更难去除合成纤维材料上的油渍，因为它们对这些物质有亲和力。由于吸收能力低，污渍去除变得更加困难。一旦污渍渗透到纤维中，纤维对水和其他液体的抵抗力会阻止在洗涤或清洁过程中去除污垢，因为当水被挡在外面时，污垢被保持在纤维内部。给消费者带来问题的许多上述特征可以通过特殊的后整理或纤维混纺来克服。
二、聚酯纤维——涤纶Polyester（P）
关键词：强力、抗皱、免烫、保型、耐穿、静电、起球、不吸湿、快干
聚酯原料是从石油里提炼出来的。它是世界产量最高的合成纤维,服用价值高。是一种强力纤维，抗皱，保形性好。聚酯在中高温下熔融。聚酯面料是一种用途广泛且重要的人造纤维织物。聚酯混纺面料赋予面料以永久压烫性能，如图1-23。聚酯与棉混纺延长混纺服装的穿着寿命和免烫性。由于其易于打理性、悬垂性和多功能性，它成为一种多用途的纺织品。
事实上，不同形式的聚酯在纺织应用中被广泛用于制造聚酯（PET）树脂和长丝纱，例如部分取向纱（POY）、聚酯拉伸变形纱（DTY）、涤纶全拉伸纱（FDY）、涤短纤维（PSF）、涤丝纱（PSY）、工艺纱、轮胎帘线和单丝纱。
涤纶织物和纤维非常坚劳耐用：耐大多数化学品、拉伸和收缩、抗皱、防霉和耐磨。聚酯本质上是疏水性的，干燥迅速。它可以通过制造中空纤维用于隔热。聚酯纤维保形性好，因此适合在恶劣气候下制作户外服装。它易于清洗和干燥。
1.聚酯纤维的性能归纳
（1）强度大,比黏胶纤维高 20 倍,且湿强度和干强度相差不多。
（2）弹性、抗皱性好,形态稳定,不易变形,保形性能好。
（3）容易起毛起球。
（4）耐热、耐晒性和热塑性好。
（5）可进行压烫整理成永久形状，不宜用热水洗涤。
（6）耐腐蚀性好,具有良好的化学稳定性,不易发霉和虫蛀。
（7） 吸湿透气性差,回潮率仅0.4%。穿着有闷热感,易产生静电,易吸附灰尘。
（8）耐酸不耐强碱，
（9）染色性差,必须用分散染料，在高温（120℃以上）、高压（0.2Mpa即2大气压以上）溢流进行染色，如图1-23。
图1-23高温高压溢流染色机
2.聚酯织物后整理的典型应用
（1）百褶裙、正装裤线：压烫热定型可形成永久折襇性，在服装加工上制作百褶裙、西服裤线，如图1-24。
图1-24压烫百褶裙和裤线折襇成型
（2）涤纶仿丝绸：在浓度碱溶液及高温度时处理聚酯长丝时，由于酯键对碱敏感，在碱处理过程中，首先是无定形区和晶区表面的酯键水解,然后纤维中大分子聚集体整块脱落,造成纤维失重,并在表面留下凹槽。
涤纶纤维单丝截面变细，使纤维手感柔软；碱处理后使纤维表面形成凹槽, 这种凹槽使表面反射下降，织物光泽柔和；纤维的质量减少,称之为碱减量，产生“剥皮”效应，减重率控制在20% ~ 25%，由于失重和变细，使得纤维手感柔软、轻盈、悬垂性好，如丝绸一般，如图1-25。
图1-25涤纶仿真丝面料
（3）烂花布：涤纶长丝外包棉短纤维的包芯纱，织造的坯布用酸处理，生产烂花布，参见图1-1和第四章。
（4）超细纤维珊瑚绒、摇粒绒、羊羔绒：
利用超细旦聚酯纤维在经编机上织造坯布，经后整理加工成摇粒绒、珊瑚绒等，具有弯曲模量小、柔软性优异、纤维间密度较高覆盖性好、不掉毛、不起球蓬松弹性特好、手感柔软等特点，摇粒绒及应用见图1-26，珊瑚绒如图1-27。
图1-26摇粒绒及服装应用 图1-27珊瑚绒
注1-7.超细纤维：一般把细度小于1D 定为细旦纤维，小于0.5D定为超细旦纤维。
（5）再生环保聚酯纤维RPET面料：再生聚酯纤维是用回收料(PET饮料瓶等)再造经清洗、碎化成RPET切片，再拉丝成纤，虽成本较普通PET聚酯切片高，
广泛应用再生聚酯纤维能够节约石油的采用，减少空气污染，更加环保,可持续发展，彰显社会责任感，成为绿色新时尚。2022年卡塔尔世界杯32只球队有一半球队采用再生聚酯纤维的球衣。德国、阿根廷、西班牙、墨西哥和日本国家队球员版球衣舒适透气，含有50%的Parley Ocean Plastic环保材质。这种材质是一种由海洋回收塑料制成的环保材质,回收再造及返还生态，形成全新的再循环体系，以防止它污染我们的海洋，如图1-28。
图1-28 2022年卡塔尔世界杯再生聚酯纤维RPET球衣
三、聚酰胺纤维——锦纶Nylon、尼龙（N）
关键词：高强、耐磨、耐疲劳、回潮率4%、染色鲜艳、耐碱怕酸、质轻、悬垂性差
锦纶也称尼龙，主要品种是锦6 和锦纶 66,两者的结构和性能相似。以锦纶 6 和锦纶 66 纤维为原料织制的各类织物具有共同特征：
1.强度高、断裂伸长率大、变形及变形回复能力强。
2.耐磨性和抗疲劳性是合成纤维中最好的。
3.回潮率4%（涤纶0.4%）有一定的吸湿能力和染色性好等优点。
4.耐光性、耐热性和抗起毛起球性等服性能不够理想，熨烫温度要低于93℃。
5.锦纶耐碱怕酸，在硫酸、盐酸、硝酸和甲酸中都会溶解。
6.悬垂性差，服装赋形性效果不好。
锦纶纤维应用以长丝纱织物为主，因为强力高、耐磨、耐疲劳，可以袜子、手套、内衣、内裤、运动衣裤、滑雪衫、登山服（如图1-29）等衣着用品，
力学性能得到加强的长丝纱也可以制做轮胎帘子线、工业带材料、渔网、军用织物、装饰用品及其他纺织品。锦纶短纤维多用于与其他纤维混纺织成毛型织物。
服装面料的典型应用有塔丝隆、锦涤纺、尼丝纺等服装面料和里料等，如图1-30。参见第五章。
图1-29登山羽绒服 图1-30 尼丝纺里料
四、聚丙烯腈纤维——腈纶Acrylic（A）人造羊毛
关键词：轻、保暖、人造羊毛、剩余伸长大、保形性差、耐气候、人造皮毛
面料重量轻，富有弹性，快干、可水洗，保温性好、耐气候性是合成纤维中最好的。在服装中，无论是纯纺还是与羊毛混纺。腈纶纤维用于秋衣裤、背心、腈纶毛衫、训练服和慢跑服、毛绒玩具、大衣用人造毛皮等，参见图1-31。腈纶的性能如下：
1.手感像羊毛，体积蓬松，质轻、非常好的保温性。
2.耐气候性好，可做户外帐篷和服装。
3.受力拉伸后，外力解除后，不能完全恢复原来长度，产生剩余伸长，因而服装的保形性差、长期穿着后，服装在膝盖和肘关节会产起拱形问题。
4.回潮率小1.2-2%，比涤纶（0.2%）高，不如锦纶（4%），不吸湿、易产生静电、吸附灰尘。
图1-31腈纶纤维应用
五、醋酯纤维——仿丝绸 Acetate fiber Ac
关键词：酷似丝绸、亮滑有弹性、压烫折裥、半吸湿、无静电、快干、耐高温熨烫、洗可穿。
醋酯纤维，也称醋酸纤维，是一种半合成纤维，醋酯纤维是一种纤维素溶解在醋酸中形成醋酸纤维素，面料具有以假乱真的仿丝绸效果。
醋酯纤维纺丝溶液是将溶解在含有少量水（最多10%）的丙酮中制成的。溶液被过滤并通过喷丝板的细孔泵送。当醋酸纤维素溶液喷射出来时，它们遇到一股温热的空气流，使丙酮蒸发，留下细小细丝形式的固体醋酸纤维素，可以挤压成不同直径的纤维，分为二醋酯纤维和三醋酯纤维，三醋酸酯纤维为日本三菱公司开发，目前在市场上具有很大的垄断性。
主要性能特征：
1.具有丝绸般奢华外观，具有很好的悬垂性、丝滑感，织物较真丝绸重。
2.穿着舒适感较真丝绸和其他天然纤维织物差：有一定吸湿能力，干燥速度快，抗收缩。二醋酯纤维回潮率在6.5%左右，三醋酯纤维回潮率在4.5%左右,仅相当于锦纶的回潮率，远低于真丝绸13%的回潮率，可认为是半吸湿纤维。抗静电性能较好。
3.强力较、有弹性，柔韧、耐磨性差：大分子结晶度、取向度低，结构较为松散， 二醋酯纤维的强度较粘胶纤维的断裂强度小，干强为10.6～15cN/tex，湿强为6～7cN/tex，湿强度下降30%，三醋酯纤维的干强为9.7～11.4cN/tex，湿强与干强相接近；断裂伸长率比粘胶纤维大，为25%左右，湿态伸长率为35%左右，纤维的耐磨性能较差。
5.压烫褶皱或折裥保持性好，适宜做女百褶裙、抓皱布等。
6.化学稳定性:醋酯纤维对稀碱和稀酸具有一定的抵抗能力，但对于浓碱会使纤维皂化分解，纤维在浓碱中会发生裂解。
7.热学性质：热塑性纤维，二醋酯纤维在140～150℃开始变形，软化点200～230℃，熔点为260～300℃。三醋酯纤维的软化点为260～300℃，所以醋酯纤维的耐热性和热稳定性较好，具有持久的压烫整理性能。
8.染色性好：大分子结晶度、取向度低，结构较为松散，有利于染液渗透、
9.服装打理：三醋酸酯是一种改进的醋酸纤维织物，不易熔化，更易于打理。指甲油、酒精会融化醋酯纤维，要小心香水和指甲油产品等化妆品。
醋酯纤维的主要用途有服装内外衣、里料、女式内衣裤，面料和市场行情如图1-32。
图1-32 三醋酸面料
六、铜氨纤维——Copper ammonia fiber酷似砂洗真丝 Ca
关键词：酷似砂洗丝绸、磨砂感、软糯、悬垂好、会呼吸、吸湿好、不贴身、贵比真丝
铜氨纤维是一种再生纤维素纤维，它是将棉短绒等天然纤维素原料溶解在氢氧化铜或碱性铜盐的浓氨溶液内，配成纺丝液，在凝固浴中铜氨纤维素分子化学物分解再生出纤维素，生成的水合纤维素经后加工即得到铜氨纤维。作为面料它手感柔软，光泽柔和，酷似砂洗丝绸，光泽柔，有磨砂感。
主要性能特征和应用：
1.面料风格:手感柔软，光泽柔和，有重磅砂洗真丝绸感。单丝较细,一般在1.33dtex以下（1.2旦），可达0.44dtex（0.4旦）。所以面料有细腻的真丝绸感。
2.吸湿强、易染色： 其公定回潮率为11%，黏胶纤维接近，铜氨纤维的染色亲和力较黏胶纤维大，上色较深。
3.强力与耐磨：干强与黏胶纤维接近，强度是干态时的65-70%，湿强高于黏胶。耐磨性也优于粘胶纤维。
4.耐热性：在150度强度下降，180度即枯焦。
5.不耐酸碱性和氧化剂： 对酸和碱类的抵抗能力差。对含氯漂白剂，过氧化氢的抵抗能力差。
6.应用：铜氨纤维比较昂贵，一般300-400元/米，具有吸湿、放湿性，会呼吸、清爽、抗静电、悬垂性佳等功能，目前铜氨纤维已从里布推向面料，成为高级套装的最佳素材。特别适用于与羊毛、合成纤维混纺或纯纺，做高档针织物，如做针织和机织内衣，以及以丝织缎绸制作的女装衬衣、风衣、裤料、外套等，面料及应用如图1-33。
图1-33 铜氨丝面料应用
七、氨纶——莱卡弹力丝spandex（SP）
关键词：高弹、耐酸碱、耐水洗、耐磨
聚氨酯纤维，简称氨纶，莱卡Lycra®是一种弹性纤维或氨纶，是Invista（前身为杜邦）的注册商标。它是全世界最受认可和欢迎的氨纶品牌，许多设计师和服装制造商在其产品中使用莱卡®。其主要性能特征如下。
1.高弹性、耐磨性： 氨纶是一种合成纤维，以其优异的弹性而闻名,可以拉伸到其长度的近500%,优于橡胶，耐磨性均较好，更坚劳、更轻、更通用。
2.不独立使用： 氨纶不独立作为面料唯一成分使用，而是与其他纤维混合使用，例如氨纶弹力丝外包棉短纤维的氨纶包芯纱，用作弹力牛仔布。
3.耐化学性：耐化学降解。氨纶的耐酸碱性、耐汗、耐海水性、耐干洗性。
氨纶弹力面料及其服装应用如图1-34。
图1-34氨纶弹力面料及其服装应用
八、丙纶——Polypropylene fiber 最轻的纤维 PP
关键词：轻、不吸湿、导湿干爽、强、耐磨、耐酸碱、不耐日晒、价廉
用石油精炼的副产物丙烯为原料制得的合成纤维，又称聚丙烯纤维。丙纶的生产包括短纤维、长丝和裂膜纤维等。丙纶膜纤维是将聚丙烯先制成薄膜，然后对薄膜进行拉伸，使它分裂成原纤结成的网状而制得的。产品价格相对比其他合成纤维低廉。
丙纶的品种有长丝（包括未变形长丝和膨体变形长丝）、短纤维、膜裂纤维、中空纤维、异性纤维、各种复合纤维和无纺织布等。
主要性能特征和应用
1.高强度:短纤维为4～6克/旦，长丝为5～8克/旦，可以用作缆绳等，如超市的绑扎带。弹力丝强度仅次于锦纶，但价格却只有锦纶的1/3
2.低比重：丙纶最大的优点是质地轻，其密度仅为0.91g/cm3是常见化学纤维中密度最轻的品种，所以同样重量的丙纶可比其他纤维得到的较高的覆盖面积。
3.芯吸性高、排汗性高：丙纶不吸湿，一般大气条件下的回潮率接近于零，但芯吸能力很强，吸湿排汗作用明显；丙纶的吸湿性很小，但它有芯吸作用，能通过织物中的毛细管传递水蒸气，但本身不起任何吸收作用，例如夏季牛仔裤面料的纱线可采用棉/丙纶混纺的方式增加排汗性。
4.染色性较差，色谱不全：丙纶因为不吸湿导致染色性差的问题，采用原液着色的方法来弥补不足。
5.耐酸耐碱性好：丙纶有较好的耐化学腐蚀性，除了浓硝酸，浓的苛性钠外，丙纶对酸和碱抵抗性能良好，所以适于用作过滤材料和包装材料。
6.耐日光性差、耐热性能差、易产生静电、易老化：丙纶耐光性较差，热稳定性也较差，易老化，不耐熨烫。但可以通过在纺丝时加入防老化剂，来提高其抗老化性能。此外，丙纶的电绝缘性良好，但加工时易产生静电。
7.保暖性好：丙纶的导热系数较小，保暖性好。
8.耐磨弹性好：耐磨损耐腐蚀，弹性也不错，可用作人工草坪、地毯等。
9.不耐日晒、不耐热、化学稳定性好：丙纶热稳定性差，不耐日晒，易于老化脆损，为此在丙纶中加入抗老化剂。
（1）民用用途：可以纯纺用作地毯（包括地毯底布和绒面）、装饰布、家具布等。由丙纶中空纤维制成的絮被，质轻、保暖，弹性良好。
丙纶与羊毛、棉或粘纤等混纺混织来制作各种衣料。可以用于织各种针织品如织袜、手套、针织衫、针织裤，洗碗布，蚊帐布，被絮，保暖填料、尿布湿等。
（2）工业用途：地毯、渔网，帆布，水龙带，混凝土增强材料，工业用织物、非织造织物等。如地毯、工业滤布、绳索、渔网、建筑增强材料、吸油毯以及装饰布等。此外，丙纶膜纤维可用作包装材料。
丙纶夏季服装应用如图1-35，丙纶地毯如图1-36，丙纶人工草坪如图1-37。
图1-35夏季干爽服装 图1-36丙纶地毯 图1-37丙纶草坪
九、维纶——Vinylon合成棉花 （V）
关键词：吸湿、柔软似棉、抗皱差、染色不鲜艳、不耐热水、中低端产品
维纶学名聚乙烯醇( 缩甲醛 )纤维，即通常所称的“维尼纶”。 30年代由德国制成，生产维纶的原料易得，制造成本低廉，纤维强度良好，除用于衣料外，还有多种工业用途。但因其生产工业流程较长，纤维综合性能不如涤纶、锦纶和腈纶，年产量较小，目前是比较鸡肋的合成纤维，服装应用已经不普遍。
主要性能特征和应用
1.吸湿性好：其吸水性居所有合成纤维之冠，标准状态下，回潮率为4.5%~5%,吸湿率接近棉花的8%。
2.柔软舒适似棉：性能与棉花相似，其强度、耐磨、耐晒.耐腐蚀性都比棉花好，比锦纶、涤纶差。，常被用作天然棉纤维的代用品，故又称“合成棉花”，由维纶纤维制作而成的服装透气、吸汗，不会有闷热感，穿着十分舒适。热传导率低，保暖性好。
3.化学稳定性好、耐腐蚀性和耐光性都较好。
4.不耐热水、染色不鲜艳,但维纶的耐热水性能较差，若将其在水中煮沸3~4h，就可以使织物变形或部分溶解，染色不鲜艳。
5.弹性差，抗皱性差:织物易起皱，手感较硬，维纶以短纤维为主，大量用于与棉、粘胶等纤维混纺，可制作多和棉花混纺：服装面料有细布，府绸，灯芯绒，内衣，帆布，劳动服等，以及内衣、棉毛衫裤、运动衫裤等。由于服用性能的限制，一般用来织制较低档的服用织物，面料如图1-38。
近年来随着维纶生产技术的发展，维纶广泛用于水产、农业、交通运输、化工、橡胶等领域。如渔网、绳缆、帆布、包装材料、非织造滤布、土工布等，有相当一部分是用维纶制造的。
图1-38维纶面料
十、氯纶——Polyvinyl chloron fiber
关键词：难燃、保暖、不吸湿、弹性好、有静电、不耐熨烫、耐晒、耐磨、耐蚀、耐蛀
聚氯乙烯纤维简称氯纶，它是由聚氯乙烯或其共聚物制成的一种合成纤维。于1913年开始生产，氯纶的原料丰富，成本低廉，生产流程短，是合成纤维中生产成本最低的一种。
主要性能特征和应用
1.燃烧性能
由于氯纶的分子中含有大量的氯原子，所以具有难燃性。氯纶离开明火后会立刻熄灭，这种性能在国防上具有特殊的用途。
2.强伸性
强度约3克/旦，断裂延伸度12%～28%，氯纶的强度接近于棉，断裂伸长率大于棉，弹性比棉好，耐磨性也强于棉。
3.吸湿性和染色性
氯纶几乎不吸湿，染色困难，一般只可用分散性染料染色。
4.化学稳定性
氯纶耐酸碱、氧化剂和还原剂的性能极佳，因此，氯纶织物适宜做工业滤布、工作服和防护用品。
5．保暖性、耐热性好、电绝缘、易产生静电
氯纶重量轻，保暖性好，适于作潮湿环境和野外工作人员的工作服。此外，氯纶的电绝缘性强，易产生静电，
7.耐热性能差
在60～70℃时开始收缩，到100℃时分解，洗涤和熨烫时必须注意温度。
8.典型应用
氯纶的突出优点是难燃、保暖、耐晒、耐磨、耐蚀和耐蛀，弹性也很好，可以制造具有各种特殊用途的阻燃纺织品：绳绒、帐篷、防燃的沙发布、床垫布和其他室内装饰用布；耐化学药剂的工作服工业滤布、工作服、绝缘布等；由于它保暖性好，可制作针织品、工作服、毛毯等；由于氯纶易生产和保持静电，故用它做成的针织内衣对风湿性关节炎有一定疗效。
由于染色性差，热收缩大，限制了它的应用。改善的办法是与其他纤维品种共聚（如维氯纶）或与其他纤维（如粘胶纤维）进行乳液混合纺丝。
