【关键词】聚乳酸纤维；性能特点；产品开发
【中图分类号】TS102.5【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0268-02
聚乳酸纤维是从天然糖类植物玉米中提取并通过熔纺工艺制得的环保型纤维，它不但可以用再生资源合成制备，而且可以生物降解[1]。聚乳酸纤维及其制品废弃后可在自然条件下被微生物分解成二氧化碳和水，随后在阳光的作用下，它们又成为各种植物光合作用的原料，不会对环境造成污染。由于聚乳酸纤维具有良好的物理机械性能、化学染色性能和生物降解性能，可以广泛用于各种服装面料、家用装饰织物和产业用纺织品。聚乳酸纤维具备了环保型纺织品的主要特征，具有优良的环保性能，这种生物降解高分子产品将成为本世纪纤维生产与应用中的主导型产品之一。
1聚乳酸纤维的结构与性能特点
1.1聚乳酸纤维的结构
聚乳酸纤维是采用可再生的聚乳酸等淀粉原料，经发酵制取乳酸，然后由乳酸聚合成树脂，再通过纺丝而制成的。聚乳酸纤维其化学结构并不复杂，但由于乳酸分子中存在手性碳原子，有D型和L型之分，使丙交脂、聚乳酸（PLA）的种类因立体结构不同而有多种，如聚右旋乳酸（PDLA）、聚左旋乳酸（PLLA）和聚外消旋乳酸（PDLLA）。由淀粉发酵得到的乳酸含有99.5%的PLLA，而且它是结晶体，可用来生产纤维等制品，因此人们对聚乳酸纤维的研究主要集中于PLLA[2]。
1.2聚乳酸纤维的性能
1.2.1聚乳酸纤维的物理性能
聚乳酸纤维不仅有高结晶性，还与聚酯、聚苯乙烯树脂具有同样的透明性。表1显示了钟纺公司的聚乳酸纤维与其他纤维的性能对比。
聚乳酸纤维是一种高结晶性、高取向性和高强度的纤维，它的物理性能介于涤纶和锦纶6之间，但聚乳酸纤维具有更好的手感和悬垂性，比重较轻，抗紫外线好，有较好的卷曲性和保型性。聚乳酸纤维无需特别的装置和操作，可用常规的工艺成形加工，它和通常的涤纶一样，可有长丝、短纤维、单丝、非织造布，以及编织物、带子、缆绳等多种制品。
1.2.2聚乳酸纤维的生物降解性能
聚乳酸纤维可降解的根本原因是聚合物上酯键的水解，并且一般认为，其末端羧基对其水解起催化作用，降解过程从无定型区开始。水解速率不仅与聚合物的化学结构、分子量及分子量分布、形态结构和样品尺寸有关，而且依赖于外部水解环境，如微生物的种类及其生长条件、环境温度、湿度、pH值等。对于聚乳酸纤维，通过在泥土中掩埋，海水中浸渍、活性淤泥中降解等系列的降解实验，平均分解时间为1年。聚乳酸类材料使用后，可以进行自然降解、堆肥和燃烧处理。聚乳酸纤维的自然降解不会给环境带来污染，燃烧时燃烧气中几乎没有NOx，燃烧热是聚乙烯（PE），聚丙烯（PP）的1/3左右，因此聚乳酸纤维是十分有利于地球环境的材料。
1.2.3聚乳酸纤维的吸湿快干和保暖性能
聚乳酸纤维能根据不同季节发挥不同的功能。冬天穿用，保温性比棉及聚酯纤维高20%以上；夏天穿用聚乳酸纤维织物，透湿性、水扩散性优异，吸汗快干，可通过蒸发迅速带走体热，并且一年四季都有爽快的感觉。
1.2.4聚乳酸纤维天然抑菌性能
由于聚乳酸纤维的特性，本身不用加工就能在纤维表面形成自然、平稳的抗菌环境，黄色葡萄球菌等难以繁殖。聚乳酸纤维表面为弱酸性，其pH值在6.0～6.5，为弱酸性，而健康人体的皮肤亦呈弱酸性，因此聚乳酸纤维与弱酸性的皮肤相容性好。同时，人在运动时，体内的糖变成能量，并在体内（肌肉）形成了乳酸。像这种身体本身接受乳酸，表明以乳酸为原料的聚乳酸纤维是安全的材料，而且聚乳酸纤维汗衫已经日本产业皮肤卫生协会的皮肤贴布实验，确认其有安全性。
1.2.5聚乳酸纤维的燃烧性能
聚乳酸纤维与其它常用纤维的燃烧性能见表2，聚乳酸纤维在燃烧过程中，只有轻微的烟雾释出，发烟量很小，烟气中不存在有害气体；燃烧放热量小，燃烧热是聚乙烯、聚丙烯的1/3左右，虽然它不是阻燃纤维，但与涤纶等相比，自熄时间短，火灾危险性小。它的极限氧指数是常用纤维中最高的，已接近于国家标准对阻燃纤维极限氧指数28～30%的要求。
1.2.6聚乳酸纤维回弹性能和耐紫外线性能
聚乳酸纤维和常用纤维弹性回复率比较[4]如表3。
由表3可以看出，聚乳酸纤维具有良好的蓬松性能和弹性回复率，比锦纶还要好，做出的织物弹性好，抗皱性好，非常适合做运动衣。此外，聚乳酸纤维及其织物不吸收紫外线，在紫外线长期照射下，其强度和伸长的影响均不大。聚乳酸纤维在室外暴晒500小时后，强度仍可保留55%左右。
2聚乳酸纤维的开发前景
聚乳酸纤维具有很多优异的性能，悬垂性、舒适性和手感好，回弹性好，具有较好的卷曲性和卷曲持久性，抗紫外线稳定性好等，并且聚乳酸纤维可以制成圆截面的单丝或复丝、三叶形截面的BCF（可用于织造地毯和毛毡）、卷曲或非卷曲的短纤维、双组份纤维、纺粘非织造布和熔喷非织造布等，这使聚乳酸纤维在服装市场、家用及装饰市场、非织造布市场、双组份纤维领域、卫生及医用等领域有潜在的应用前景[5]。
2.1服装用面料的开发
早在1998年日本钟纺公司宣布开发了一种由棉、羊毛及其它天然纤维与聚乳酸纤维混纺的新的纺织产品“钟纺玉蜀纤维”。这种纤维具有较好的形态保持性，当与棉混纺时，具有类似于涤棉混纺织物的性能；具有较好的光泽度，但不产生金属刺眼光泽；具有优雅的真丝观感；具有丝绸般极佳的手感；当其与羊毛混纺时，具有好的形态稳定性、抗褶绉性以及光亮度，所以适合于动感服装、军服、内衣及运动衫等。
2.1.1内衣面料
2.1.2运动衣面料
2.1.3女装和休闲装面料
2.2家用装饰产品
2.3产业用纺织品
3结论
聚乳酸纤维不但具有良好的物理机械性能和化学染色性能，其服用性能与生物降解性能也很好。聚乳酸纤维织物良好的亲肤性，不会对人体产生危害，聚乳酸纤维最终分解为二氧化碳和水，不会对环境造成污染，是一种既具有合成纤维优良性能又具有天然纤维服用特点的环保型功能纤维。聚乳酸纤维应用前景广泛，除做服装用外还广泛应用于医学领域及产业方面，具有很大的市场前景。随着人们对环境保护的日益重视和聚乳酸纤维应用领域的不断拓展，聚乳酸纤维必将成为21世纪重点开发的纺织材料之一。
参考文献
[1]李义有、王振亚、王坚.PLA纤维双面珠宝产品的开发.针织工业，2007.2：6～8
[2]廖镜华.聚乳酸纤维.化纤与纺织技术，2003.12：23～27
[3]DuganJS.NovelpropertiesofPLAfibers[J].InternationalNonwovensJournal，2001，10（3）：29～33
摘要:
采用调质高炉渣进行喷吹法制备矿渣棉试验，对喷吹试验所得纤维的表观特性及性能进行检测，探索喷吹工艺参数对纤维质量的影响规律．结果表明:高炉渣的成分含量不在形成矿渣棉的成分范围内，应该添加调质剂对高炉渣作调质处理;随着酸度系数的增加，纤维直径呈增长趋势;当酸度系数在1.0～1.2时纤维含水率变化不大，在1.3时含水率出现谷值，随后迅速增大;在黏度允许的范围内，气流速度越大，纤维越细长．采用喷吹工艺制备矿渣棉高炉渣酸度系数控制在1.2～1.3之间，喷吹气体压力控制在0.3MPa左右，纤维质量较好．
关键词:
高炉渣;矿渣棉;喷吹;酸度系数;压力
高炉渣是炼铁过程中产生的主要副产品，每冶炼1t生铁可产生300～350kg的高炉渣［1，2］．目前我国大多数高炉渣采用水淬法进行处理，如因巴法、轮法、底滤法等．但水淬法需要消耗大量的水，在白白浪费掉大量熔渣显热的同时，又产生H2S、SO2等有害气体污染环境［3，4］．目前利用高炉渣的主要方面是制作建筑材料，如水泥、混凝土的掺合料、石膏、空心砖、筑路填料等，其附加值较低［5～7］．矿渣棉具有质轻、导热系数小、吸声性能好、廉价等特点，广泛应用于各种工业和民用建筑等方面．液态高炉渣直接喷吹成纤，熔渣的显热回收利用率在80%以上［8，9］，同时与国家节能减排的政策相吻合，是实现高炉渣高附加值利用的有效途径［10，11］．
1试验
1.1试验原料本试验原料取自唐山某钢厂的高炉原渣，采用铁尾矿作为调质剂．原料经过破碎、烘干后，进行成分检测．检测依据:《岩石矿物分析》(第四版);主要仪器设备:TP－214电子天平、滴定管和比色计．得到高炉渣和铁尾矿化学成分如表1．原料成分是否符合生产矿渣棉的要求，通常用以下3个经验指标来衡量:酸度系数、黏度系数和氢离子指数pH，其中酸度系数是高炉渣能否作为制取矿渣棉原料最重要的参数．一般来说酸度系数控制在1.2～1.4范围时高炉渣较容易制成矿渣棉纤维［12～14］．本试验中采用的原渣的酸度系数为1.01.将高炉渣的化学成分与利用Factsage6.4热力学软件绘制的SiO2－Al2O3－CaO三元系统中冶金矿渣和火成岩的状态图(如图1所示)中矿渣棉的化学成分质量分数范围(SiO236%～68%，Al2O35%～28%，CaO23%～48%)进行比较可知，原渣的成分含量不在形成矿渣棉的成分范围内．所以当用原渣做矿渣棉原料时，应该添加调质剂对原渣进行调质处理［12～14］．不同酸度系数的配料比例如表2所示.
1.2试验装置本试验采用自主研发的实验平台，成纤装置主要包括直流电弧炉、导流槽、高速气流喷嘴等．
1.3试验方法首先向电弧炉内加入少量焦炭，引燃电弧，逐步提高功率;待焦炭红热、炉衬温度达到800℃后，多批次、少批量的将预先配置好的混合料通过加料口缓慢加入;当物料全部融化后，进行测温;根据测温结果进行补充加热，达到预期温度(1500℃左右)后停止加热，准备出渣;将电极上升到最高点后，向加料侧旋转电极立柱，使炉体倾动时不与电极发生碰撞;倾动炉体，将熔渣通过出渣口倒入末端装有高压喷嘴的渣槽，在0.25～0.45MPa的气压下喷吹成纤，所得纤维如图3所示.
2试验结果及分析
2.1酸度系数对纤维质量的影响酸度系数是高炉渣能否满足矿渣棉原料要求的一个重要参数，是指熔渣中所含酸性氧化物和碱性氧化物的质量比.酸度系数过高时，制成的纤维可能较长，化学稳定性得到改善，使用温度提高，但较难熔化，纤维较粗［12，13］．GB/T5480－2008规定建筑用纤维直径应小于7μm，当酸度系数为1.4时，纤维直径最大为5.9μm，均符合国标要求．图4为纤维直径随酸度系数的变化规律，可以看出随着酸度系数的增大，纤维直径呈增大趋势．因为随着酸度系数变大，增加了复合改性矿渣纤维中网络形成元素Si和Al的含量，直接导致矿渣熔点、熔体表面张力以及黏度等指标发生了复杂变化．一般来说当酸度系数逐渐增大时，熔渣黏度也随之增大，导致熔渣内部黏滞力明显增大，进而使得纤维直径有增大趋势．利用S－4800扫描电镜(SEM)观察不同酸度系数下高炉渣纤维的表观形貌．如图5所示，当酸度系数在1.0～1.3范围内时，纤维较细，且表面光滑;随着酸度系数的增大，纤维逐渐变粗，同时有渣球出现，纤维质量变差．综上所述，酸度系数在1.0～1.3时，矿渣棉表观特征较好，在制取矿渣棉时高炉渣酸度系数应控制在1.3以内．GB/T3007－2006规定建筑用纤维含水率应小于10%．图6为纤维含水率与酸度系数的关系，由图可知，酸度系数在1.0～1.2时，纤维含水率变化不大，在0.35%左右．当酸度系数为1.3时含水率为0.12%，出现谷值，随后含水率迅速增大．由于当纤维含水率过高时，某些化学物质如Na2O，K2O等会从纤维中分离溶入到水中，浸出的化学组分附着在纤维表面，使纤维产生强弱点的区别，导致纤维最终断裂、粉化;当纤维含水率过低时，导致纤维抗拉强度和韧性迅速减弱．因此应选择合适的酸度系数以满足对纤维的质量要求，最佳酸度系数应控制在1.2～1.3之间．
2.2气体压力对纤维直径的影响经过研究，喷吹高炉熔渣直接成纤过程可以分为4个阶段:1)高炉熔渣表明形成扰动波;2)由于剪切力作用，使高炉熔渣破碎成不规则形状的大液团;3)在气流的冲刷下继续破碎成液滴;4)纤维形成．本试验采用的喷嘴可以得到超音速的气流速度．通过改变气体压强得到不同的气体流速，从而得到粗细不同的纤维，通过检测结果画出纤维直径随气体压力的变化规律见图7．高速气体喷吹高炉熔渣过程中，由于Rayleigh－Taylor不稳定性，气液两相接触时会在液态渣表面产生细小的扰动波，扰动波逐渐扩大并且由表面逐渐深入到内部，直到高炉熔渣无法承受剪切力而导致破碎．高炉熔渣的破碎首先按照其结构特征沿着波谷破碎成大液团，然后在气流的冲刷下使大液团进一步破碎，形成分散的液滴．随后液滴在气流的拖拽力及熔渣黏性力的作用下拉伸成纤维．纤维直径的大小与气流从喷嘴喷出的速度有很大关系．在黏度允许的范围内，气流速度越大，纤维越长越细．
3结语
关键词：环境友好；熔法纺再生纤维素纤维；粘胶纤维；铜氨纤维
中图分类号：TQ341文献标志码：A
Abstract：Celluloseisanimportantrenewableresourceforchemicalfiberindustry.Forregeneratedcellulosefiberproducers，itisanunavoidableresponsibilitytoimprovethesustainabilityofproductsandreducetheenvironmentimpactoftheprocess.Basedoneco-friendlyconcept，thisarticleintroducedsomeadvancedtechnologiesandproductsofregeneratedcellulosefiber，includingmeltspinningcellulose-basedfiber，nanofibrillatedfibersandhighvalue-addedspunbondnonwovenswithcuprammoniumfiber，etc.Furthermore，theauthoralsogavesomesuggestionsonthesustainabledevelopmentofdomesticregeneratedcellulosefiberindustry，especiallytheviscosefiberindustry.
Keywords：eco-friendly；meltspinningregeneratedcellulosefiber；viscosefiber；cuprammoniumrayon
近年来，新型溶剂的开发以及生物技术等的发展与应用，为替代传统粘胶纤维的高污染工艺提供了可能。与此同时，纤维素熔法纺丝工艺、Lyocell纺熔非织造布技术、原纤化制纳米级再生纤维素纤维等新技术和新成果也表明，再生纤维素纤维工业的发展与环境友好同行。
1再生纤维素纤维生产的环境评述
1.1粘胶纤维生产的环境因素分析
纤维素系可再生资源，可通过化学改性转化成多种高附加值的纤维产品。再生纤维素纤维生产可能带来的环境冲击，对纤维素资源的合理利用和企业的持续发展至关重要。以下就每生产一吨产品，涉及到的环境因素进行分析。（注：该部分所有数据均基于以针叶木溶解浆为原料的粘胶纤维。）
（1）大气环境
每生产一吨再生纤维素纤维对大气的冲击主要包括：氧化氮（NOx）排放量2.32kg，颗粒物0.63kg，二硫化碳0.95kg，总硫降低（TRC）0.08kg，挥发性有机化合物（VOC）1.85kg。
（2）碳足迹（GHG）
每生产一吨再生纤维素纤维的GHG排放为535kgCO2e，其中直接GHG排放245kgCO2e，占总GHG的46%；购买电力34kgCO2e，占6%；运输等56kgCO2e，占10%；添加剂200kgCO2e，占38%。
（3）能源
100%电能靠自给，为清洁能源；生物质（木材残留物）占90%，燃油占10%。
（4）残留物管理
总残留物对环境的冲击为350kg/t，其中已燃烧能源占80%，重复使用占6%，焚烧掩埋危险废物占14%。
（5）生产用水
水资源的利用对水环境的冲击包括：总悬浮物（TSS）1.44kg/t，BOD0.77kg/t，总氮0.23kg/t，总磷0.07kg/t，可吸附有机卤化物0.11kg/t，废水排放58.1m3/t。
1.2国内粘胶纤维生产的环境状况
国内再生纤维素纤维生产中，醋酯纤维主要用于烟用丝束，纺织用再生纤维素纤维基本采用粘胶纤维工艺，其中兰精（南京）纤维有限公司的短纤维生产在“三废”治理与管理水平上居领先水平，国内其他粘胶纤维企业尚无法与之相比。虽然如此，但依据2011年奥地利Lenzing（兰精）集团纤维素纤维生命循环的研究报告，兰精（南京）纤维有限公司的粘胶短纤维生产对环境的冲击还要远高于兰精集团奥地利工厂的指标。其中臭氧层损耗高达10倍，光化学氧化高3.6倍，环境毒性高2.4倍，详细数据如表1所示。这说明，即便是在国内达标的粘胶企业其环境状况也与国际水平有较大差距，这应该引起国内粘胶纤维行业的重视。
2再生纤维素纤维生产的环保新技术
2.1热塑性再生纤维素纤维熔法纺丝新技术
对纤维素分子链上的氢氧基进行化学改性处理，可以取得提升纤维素热塑性的明显效果。例如采用开环聚合方法，于纤维素主上链镶嵌环状酯基，可以制得热塑性纤维素衍生物，纤维素酯基可以是CH3―CO―或CH3CH2―CO―基团。亦可采用大型取代基与纤维素氢氧基进行酰化反应，进而制得热塑性纤维素，纤维素醚可以使用CH3―O―或CH3CH2―O―基团。
日本东丽公司开发了商品名为Foresse的熔融纺再生纤维素纤维，改性后的纤维素酯经过混合工序，送入挤压装置与水溶性塑化剂捏合，形成热塑性纤维素复合物料。热塑性纤维素的成形采用熔法纺丝工艺，卷绕速度为2000m/min。卷装的长丝纱需经过皂洗处理以去除塑化剂，亦可以织物的形式进行皂洗。东丽熔融法再生纤维素纤维的工艺流程为：标：模量30～50cN/dtex，遮光指数1.84，静电势2～3kV，标准吸湿率4.0%。
熔法成形可以有效地生产多类异形截面的纤维，亦便于更换品种，具有十分好的生产灵活性。目前已成功制得的热塑性再生纤维素纤维主要包括三叶形异形长丝、中空纤维和海岛型双组分纤维。其中中空纤维的表现比重0.80，孔隙率40%，非常适用于加工超轻织物，如单丝直径0.08dtex（直径3μm）的细旦丝，可以织制手感超柔软的纺织品。改性的异形截面熔融纺再生纤维素纤维具有吸湿快干的特点。
德国纺织与化纤研究所（ITCF）与Rhodia公司合作，制得具有优良膨润性和渗透性的三甲基甲硅烷纤维素（TMSC），而后采用熔法纺丝工艺，后经水解处理制得100%再生纤维素纤维。在这一工艺中，熔融纺温度低于250℃，纺丝卷绕速度为1000m/min。表2为该纤维的品质指标。
2.2纤维素纺熔非织造新技术
20世纪60年代，英国Courtaulds（考陶尔兹）公司、德国Enka（恩卡）公司开始进行以纤维素为初始原料的纺丝成网非织造技术研究。进入21世纪以来，众多的纤维生产商尝试改进纤维素非织造产品的性价比，纤维素纺熔技术与产品的开发日趋活跃。立足于Lyocell技术，兰精集团、美国Weyerhaeuser制浆造纸公司、欧洲Fraunhofer应用聚合物研究所和德国非织造机械制造商Reifenhauser（莱芬豪舍）公司、Biax等在纤维素直接成网技术上均进行了研究和探索。
2.2.1纤维素纺粘非织造新技术
德国Fraunhofer研究所、美国制浆造纸企业公司和莱芬豪舍合作进行纤维素纺丝成网非织造布产品的开发，试验以针叶木溶解浆为原料。以低聚合度原料浆粕制得低粘度Lyocell纺丝液，纤维素组分浓度7.5%。纺丝成网使用的纺丝板孔径为0.4mm，每孔挤出量为0.2g/（m2？min），纤网单丝纤度1dtex。以纤网克重22g/m2计，纤维素纺粘产品的品质指标为：湿态强力110N/m（MD）、95N/m（CD），伸长率19%～36%；干态强力700N/m（MD）、500N/m（CD），伸长率10%～20%。试验在幅宽为600mm的Reicofil试验设备上完成。
德国SME公司开发的全新纤维素纺粘非织造工艺采用NMMO/水溶液系统，纺丝成网装置具有结构简洁实用的特点，对初始浆粕的品质适应性好，并可最大限度将纤维素转化为纤维素网材，网的单丝直径分布在1～15μm范围内。产品适用于医用、卫生保健和防护服装等领域。目前这一装置和工艺正在商业化试验中。
台湾地区聚龙（Alon）公司采用NMMO溶剂系统，纤维素纺粘非织造产品的克重可控制在10～300g/m2之间，纤网强力MD>196N，CD>118N，单丝直径约15μm，空气透过率3500cm3/（cm2？min）。装置的加工速度为200m/min。
在纤维素纺粘非织造产品的开发中，Nanoval公司的Nanovlisz纤维素纺粘产品在细旦化和生产效率方面具有优势。该工艺采用DMMO溶剂系统，纺丝液浓度8%，商业化设备幅宽750mm，喷头孔密度250～400孔/m，纤网单丝直径分布为1～15μm。纺丝组件和喷头呈三排孔分布，排间距10mm，生产效率可达到20kg/（h？m）。
2.2.2纤维素熔喷非织造新技术
随着消费者环保诉求的日益强烈，近年来非织造布工业使用生物可降解原料的趋势明显增长。以纤维素为原料的熔喷非织造布的研究也取得了很大进展，这主要包括纤维原液的制备工艺、挤压装置，微细再生纤维素纤维成形、后整理技术等。Biax公司选择的NMMO溶剂系统，其纺丝液纤维素浓度控制在6%～15%之间。纺丝温度在70～120℃之间，溶剂回收率可达到99.6%。
Biax公司专门设计的纤维素熔喷成形组件为多排孔分布，喷头的孔密度为200孔/英寸，具有高产、高效特点。整个纺丝系统在高压条件下运行，挤出效率要大大高出传统熔喷系统。Biax的熔喷系统使用的纺丝液在常温下呈固状，随着温度变化其流动性能发生变化，所呈现出来的的物理状态和普通热塑性树脂十分相似。
使用的初始纤维素原料的平均聚合度DP在330～420之间。熔喷工艺的基本条件为：挤压机三区温度分别控制在165℃/198℃/230℃，法兰区温度为230℃，过滤网调节装置为230℃，输送泵温度为230℃；组件喷头的使用压力为650psi；热空气温度250℃，压力14psi。纤网单丝直径可控制在4～25μm内。表3为Lyocell与PP、PET熔喷非织造产品的性能特征。
实验室规模制得的Lyocell纤维素熔喷网，克重为50g/m2，在干态条件下，其纵横向强力比为75/60，干伸长比达1∶1。最大吸附率为0.3g/s，动态吸附能力7.0g/g（前/后，Gats），压力条件下的水吸附性能为6.5g/g。
目前，Lyocell纤维素熔喷试验在提高成本效率、可行的纺丝液配置及成形系统以及溶剂回收技术等方面的研究正稳步向商业化阶段推进。
纤维素熔喷材料取材于可再生资源，产品具有生物可降解性能，在高温条件下也具有较好的耐用性，制品的强度、抗静电性和染色性优越，可用于纸尿裤、卫生巾、医用绷带、揩巾和清洁袋等领域。工业领域的使用主要为空气过滤介质、液体过滤介质、电池隔膜等。
2.3原纤化纳米纤维素纤维的开发技术
采用原纤化工艺制备纳米纤维素纤维技术目前已实现了商业化运营，并由美国EFT公司建设了产能规模为300t/a的装置。
原纤化Lyocell纳米纤维，即通过原纤化和连续的撕裂（Splitting）作用，形成单丝直径在50～500nm之间的原纤化纳米纤维素纤维。原纤化纳米纤维素纤维网材具有静电纺或其他熔纺纳米纤维产品的基本技术特征，纤网中单纤的平均直径在300nm左右。以Lyocell纤维网的单丝直径分布为例，直径
原纤化纳米纤维素纤维适用于加工特种纸制品、湿态或干态加工的多种工程用材料。据了解，EFT的原纤化纳米纤维材料已得到美国食品药品管理局（FDA）的使用认证。原纤化工艺对原料的适应性很强，除正规原料外，对含固量为20%的湿态颗粒料、含固量为5%的液态浆料亦可正常使用。
原纤化法制纳米纤维成本较低，同时更能适应规模化生产的需要。表4为原纤化Lyocell纳米纤维生产工艺与其他工艺生产效率的对比情况。
旭化成公司的纤维技术研究中心通过原纤化技术，成功制得了纳米再生纤维素纤维非织造布。该产品的单纤直径在30～400nm之间，克重为3～20g/m2。纤网的透明度为70%（浸入苯溶剂中），厚度7μm，干态强力为8.8～12.7N/15mm。
原纤化Lyocell纳米纤维的湿态纸制品，孔隙尺寸
2.4生物基再生纤维素纤维生产技术
欧盟开展的EO-PR6计划系采用安全、可生物降解的生物酶纤维素为原料，将其直接溶于碱溶液，进而纺制新型再生纤维素纤维。该方法摒弃了传统粘胶纤维生产中使用的溶剂CS2和纤维素磺化工序。目前其生物基再生纤维素纤维（Biocelsol）已进入半放大试验（semi-pilot）阶段。
2.4.1生物酶纤维素制备
首先将初始纤维素原料进行机械粉碎处理，时间为5h；生物酶在50℃下处理3～5h，pH值控制在5左右。生物酶制剂采用已商业化的市场供给产品，生物酶处理得率在97%左右。表5为采用生物酶工艺的Biocelsol纤维素与普通粘胶的技术特征。
2.4.2生物酶再生纤维素纤维的成形工艺
（1）纺丝液配置
经生物酶处理的纤维素的平均聚合度为350，在氢氧化纳溶液中的溶解度达99%。在总碱度7.9%的条件下，纺丝液的纤维素含量为6.0%，氧化锌为0.84%。纺丝液的阻塞值（Kw）低于200，不溶性颗粒物低于0.5%。物料溶解和混合过程保持在3℃的恒温条件下，过滤、脱泡于0℃条件下完成。
（2）纤维素成形特点
生物酶纤维素采用酸浴为成形浴，其组成为：硫酸含量5%～15%，硫酸纳10%，成形温度15℃。纺丝试验采用湿法立式纺丝工艺，纺丝头牵伸0.4～1.1倍，纺丝板孔数
波兰生物与化纤研究所采用Biocelsol的生产工艺已顺利制得长丝产品。初始原料为芬兰产溶解浆DP550。纺丝液配置温度为3℃，落球秒数从70s升至90s，混合时间为1～6h，过滤时间4h，纺丝液过滤值K为100，不溶物低于0.5%。纺丝板孔径为0.06mm，纺丝速度为40m/min。所产单丝的纤度为1.7dtex，强力为1.6cN/dtex，伸长率达11.5%。2.4.3生物酶再生纤维素纤维技术的可行性评价
与传统粘胶纤维比较，生物酶再生纤维素纤维技术具有较高的平均聚合度，其配置的纺丝液浓度和相对粘度较高。基于溶解浆和纤维素成形的技术条件，生物酶再生纤维素纤维工艺有取代传统粘胶纤维的可能性。特别值得一提的是，以Biocelsol为代表的生物酶再生纤维素纤维生产技术摒弃了使用有毒溶剂CS2的磺化工艺，避免了严重的环境污染问题。
生物酶再生纤维素纤维的纺丝工艺具有较低的碱/纤维素比，即将粘胶法的碱/纤维素比从7.8∶6.0降至3∶9。纤维品质指标进一步优化，如强度从1.2cN/dtex提高至1.8cN/dtex。根据欧盟EO-PR6研究团队的研究，Biocelsol技术拥有很大的开发空间。目前其工业化生产的可行性研究已取得了共识。
2.5铜氨纺粘法非织造布
日本旭化成公司以棉短绒为初始原料，铜氨溶液为溶剂，采用纺粘法成功制得了100%再生纤维素纤维非织造产品，并实现了4500t/a级的工业化生产，其产品的商品名为Bemliese。
2.5.1铜氨纺粘法非织造布的技术特征
铜氨纤维素纺粘法非织造布取材于棉短绒，其纤维制品具有良好的吸湿性。Bemliese不使用黏合剂，具有较高的使用安全性。值得一提的是，由于纤网由连续长丝构成，因此纤维表面不会产生绒毛，为在高端医用和卫生保健用品上的应用提供了可能。
铜氨纤维素纺粘非织造工艺主要包括3个操作区，即溶液配置、挤压成形和成网，此外还包括水处理和氨与铜的回收。
铜氨纤维成形需要大量的水，平均每吨纤维约耗用600m3纯水。因此，在生产中除实现对铜和氨水的回收外，还必须完成水处理过程，以保证排水达到环保指标，即铜含量≤0.01mg/kg，氨含量
（1）铜氨纤维素纺丝液的配置
原料短绒的甲纤含量通常高于98%，平均聚合度为500。铜氨溶液一般使用碱式硫酸铜与氨水配置而成。
纤维素经开松处理、苛性钠碱液浸渍、汽蒸处理、过滤、漂白和溶解等工艺，制得铜氨纤维素纺丝液。原液的纤维素浓度在10%左右。
（2）铜氨纺粘法非织造布的技术特征
铜氨纤维素纺粘非织造布的成形装置采用3组矩形纺丝组件和矩形纺丝板，纺丝板孔径在0.5～0.7mm之间。在牵伸工序中，纤维素丝束的牵伸倍数为100。纤维成形速度为150m/min，纤网加工速度为20～40m/min，纤网单丝直径可控制在3～5μm内。铜氨再生纤维素纺粘非织造布的工艺流程如图1所示。
2.5.2铜氨纤维素纺粘法非织造布的应用
铜氨纤维素纺粘法非织造布产品具有吸湿性好、对粘着物和表面活性剂脱除能力强、抗化学性突出（IDA测定值达50）等优点。旭化成公司Bemliese克重27.5g/m2的揩巾产品的ESP值为400V，而同规格的梳理型非织造布（粘胶/PET）的ESP值高达900V，凸显了良好的抗静电性能。铜氨纤维没有软化点，其熔点在260～300℃之间，比聚酯纤维的热性能要好；此外，铜氨纤维网材的吸水测试结果显示，其吸水率达13.6mL/g，吸水速率达92～120mL/（m2？s）。
铜氨纤维素纺粘非织造布及其制品的独特使用性能，使其在高端医用、卫生保健以及特别工业用途方面取得了市场的普遍认可。诸如化妆用品使用的网材，干态和湿态垫片，湿纸巾和面部清洁巾，卫生保健用品清洁毛巾、纸巾等。工业用主要为高擦拭效果的揩巾、试验室用揩布、网材与抛
2.6环保功能性再生纤维素纤维的开发
2.6.1Alceru抗菌再生纤维素纤维
德国Thuringian纺织与塑料研究所（TITK）成功制得了具有抗菌功能的银系再生纤维素纤维，该纤维采用Alceru纺丝工艺，即将经过预处理的浆粕直接溶于NMMO水溶液配置成纺丝液，经纺丝成形、后处理后得到抗菌再生纤维素纤维。TITK在开发专用于食品加工操作服装的抗霉菌纤维的试验中，选择了3种类型的纤维试样，分别为含ZnO再生纤维素纤维、含ZnO的离子交换再生纤维素纤维以及含AgNO3和TiO2的离子交换再生纤维素纤维。3种纤维的技术特征如表7所示。
除此之外，TITK也可提供纳米级的银系抗菌剂。使用NMMO水溶液配置的纳米银系列纺丝液具有较高的热稳定性，银系列的添加剂粒度在80～140nm之间，抗菌纤维的单丝纤度低于2dtex。据介绍，银系纳米抗菌剂的添加量即使低至100mg/kg仍能满足正常的抗菌性能要求。
在应用方面，Alceru银系抗菌再生纤维素纤维可按2%～10%的比例与其他纤维混合使用，目前已在空气过滤介质、食品行业作业着装以及医用纺织品等领域展现出了良好的市场潜力。
2.6.2磁性再生纤维素纤维
将六铁酸钡（BaFe12O19）改性剂添加到Lyocell的纺丝液中，制得的纤维具有电磁传感功能，或可作为微波吸收材料。通常六铁酸钡改性剂粉末在使用前要经受840℃高温的预处理，该磁性再生纤维素纤维的直径可控制在15μm左右。
波兰Lodzd技术大学在磁性再生纤维素纤维的研究中，采用羧基铁粉（CIP）作为改性剂，磁性纤维的加工工艺紧凑，流程较短，大致为：所用原料浆粕的甲纤含量不低于94%，平均聚合度为800；采用DMMO水溶液做溶剂，直接配置的纺丝液中纤维素的浓度为12%，溶解过程的最高温度为110℃，压力240mbar，溶解时间80min；纺丝成形采用干-湿法工艺，凝固浴温度为20℃，塑化浴温度为70℃，加工速度在50～70m/min之间。
磁性再生纤维素纤维可以织物或梳理型非织造布形式进行应用。目前，该纤维的织物已用于电器等电装置的部件中，如感应传感器、电磁制动器等。此外，磁性纤维非织造布还可用作电磁环境下的屏蔽保护材料。
3关于国内再生纤维素纤维技术开发的思考
目前，粘胶纤维是再生纤维素纤维的主要品种，但其生产过程伴有严重的环境危害。自20世纪70年代以来，欧美与日本等发达国家和地区基于正常的技术更新规律，已基本放弃了传统粘胶纤维的生产。现阶段，粘胶纤维生产企业在技术方面的投入基本集中于应对或缓解生产中的“三废”对环境的冲击，可以说，传统粘胶纤维工艺基本不会再有较大的技术上的变革。而无限制地生产和过度使用粘胶纤维，对于纤维资源相对富足的我国来说也并非是合理的选择。
我国是世界上最大的纺织品生产国，而化纤占据着国内纤维加工总量的约70%。与此同时，资源瓶颈、环境污染等问题也正困扰着以粘胶纤维为代表的再生纤维素纤维行业。当前，国际上通过技术创新和升级实现再生纤维素纤维的可持续发展已逐渐转移至新型溶剂、高效低能耗熔法纺丝、生物酶纤维素直接纺丝等环保技术领域，这对我国粘胶纤维行业扩充产能和转型升级均具有现实的借鉴意义。
1我国环境保护节能减排的目标
我国已向全世界宣布，到2022年要全面达到小康社会，2005―2022年15年间，GDP总量以平均每年8%的速度增长，2022年将达到2005年的4倍，单位GDP污染物排放量要比2005年降低40%～45%。经过各方努力，2010年我国已完成“十一五”的减排计划，国务院也于2012年了《国家环境保护“十二五”规划》和相应的规定及重要指示，确定了重点工作部门的分工方案，要坚定不移地完成各项环保指标。
（1）全国污染物排放总量控制目标
根据国家的相关规划，2015年全国化学需氧量（COD）排放总量应控制在2347.6万t以内，比2010年减少8%；二氧化硫（SO2）排放总量控制在2086.4万t，比2012年减少8%；氨氮排放总量控制在238万t，比2010年减少10%；氮氧化物排放总量控制在2046.2万t，比2012年减少10%。
（2）“十二五”污染减排的目标与核心任务
根据《国家环境保护“十二五”规划》、《节能减排“十二五”规划》和《“十二五”节能减排综合性工作方案》的要求，“十二五”期间全国应减排化学需氧量420万t，二氧化硫277万t，氨氮40万t，氮氧化物358万t，以实现全国总量控制、行业总量控制和区域总量控制三大目标。同时规划，至2022年实现单位GDP二氧化碳排放量比2005年下降4%的目标。
结合热重分析（TGA）技术和热裂解气相色谱-质谱联用（Py/GC-MS）技术，建立了一种通过统计分析TG特征温度以及特定温度下裂解产物种类及其相对丰度对聚苯硫醚（PPS）纤维进行定性鉴别的方法。通过热重分析，研究了PPS纤维在惰性气氛下的各项特征温度。通过Py/GC-MS，PPS纤维在650℃裂解时，主要特征裂解产物为苯硫醇、二苯二硫醚、1,3-苯二硫酚、噻蒽、二苯并噻吩，其相对丰度分别为：100.00%、52.56%、29.29%、25.25%、17.52%。
关键词：聚苯硫醚纤维；鉴别；热重分析；裂解气相色谱-质谱联用
聚苯硫醚（Polyphenylenesulfide，简称PPS）纤维是一种高性能特种纤维，分子主链由苯环和硫原子交替排列，结构上有大π键，其具有优异的耐化学性和耐高温的热稳定性以及抵抗恶劣环境、阻燃、绝缘、防辐射等特点，在高温、化学腐蚀环境等领域正得到广泛应用[1]。日本东丽已经开发出使用聚苯硫醚复合丝的保温衣料用材料[2]。
目前相关的研究集中于聚苯硫醚树脂的合成及其结构与性能[3-4]，聚苯硫醚纤维成分鉴别方法的研究报道不多。钱和生等将热裂解气相色谱-质谱联用技术（Py/GC-MS）应用于聚苯硫醚树脂热分解机理的研究[5-6]，结果显示：聚苯硫醚树脂的裂解作用属于无归引发分解模型，除了主链断裂以形成相对分子质量更小的化合物外，裂解时易发生分子重排、环化和次级反应，导致各种取代基芳香族化合物的形成。可见裂解温度的选择成为PPS纤维定性鉴别研究的重要内容。
热重分析（TGA）技术是在温度程序变化下通过测量试样重量的变化，从而反映试样的性能和效果，该方法的结果可以用来判断升温过程中试样的物相变化情况[7]。热裂解气相色谱-质谱联用技术（Py/GC-MS）能够对材料高温裂解后的小分子进行定性和定量分析[8]。目前，尚无TGA和Py/GC-MS相结合应用于PPS成分分析的报道。
本文在采用热重分析研究PPS纤维特征温度的基础上，对其进行热裂解气相色谱-质谱联用方法研究。通过统计分析特定裂解温度下的裂解离子种类及其相对丰度，准确定性鉴别PPS纤维。
1试验部分
1.1材料与仪器
聚苯硫醚纤维，规格：20tex。
TG209F1热重分析仪（NETZSCH-GeraetebauGmbHGermany）；PY-2022iS单点裂解器（FrontierLaboratoriesLtd.）；7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪，配有7693型自动进样器（AgilentTechnologiesInc.）。
1.2热重分析条件
样品量：100mg；检测温度范围：32℃~780℃；试验气氛：氮气；升温速率：5℃/min。
1.3裂解条件
样品量：0.1mg；进样方式：样品置于样品舟中，依靠自由落体方式将样品舟跌落到垂直安置的石英裂解管中；裂解温度：650℃，持续0.2min；接口温度：280℃。
1.4色谱条件
色谱柱：DB-17MS40m×0.250mm×0.25µm；进样口温度：280℃；传输线温度：300℃；载气：氦气，恒流模式，流速0.8mL/min；分流进样，分流比100:1；色谱柱升温程序：初始温度40℃，保持1min，以10℃/min升到260℃，保持5min。
1.5质谱条件
电子轰击源（EI），电子能量：70eV；离子源温度：230℃；四极杆温度：150℃；扫描范围：m/z33~600；扫描方式：全扫描。采用NISTMSSearch2.0谱库进行检索。
1.6样品处理
取适量聚苯硫醚纤维，用定性滤纸包成圆柱状，置于索氏提取器中，以乙醚为试剂，调节提取温度在回流次数为6~8次/小时，总回流时间不少于2h。将聚苯硫醚纤维取出，用镊子尽可能将试样中的溶剂挤出，通风橱中晾至近干后置于烘箱中，在（105±3）℃下烘至恒重。移入干燥器中冷却保存，准确称量后进行测试。
2结果与讨论
2.1PPS纤维的热重分析
图1为PPS纤维的TG/DTG曲线。根据GB/T6425―2008[9]，由PPS纤维TG/DTG曲线可知PPS纤维达到5%失重率时的温度为492℃，外推始点温度为496℃，外推终点温度为584℃，半寿温度为580℃，达到最大分解速率时温度为555℃。在外推终点温度时，PPS纤维的质量保留率达到49%，说明其很强的热稳定性。上述特征温度可作为PPS纤维定性鉴别的特征项。
考虑到热裂解（Py）气氛、流速与TG分析时不同且PPS纤维的强热稳定性，本文以PPS纤维TG最大分解速率时温度为基点，将PPS纤维Py/GC-MS裂解温度的研究范围选为555℃、650℃、750℃。
2.2PPS纤维的Py/GC-MS分析
图2为PPS纤维分别在555℃、650℃、750℃Py/GC-MS分析时的总离子流色谱图对比图。通过分析发现，相同进样量及操作条件下，绝对丰度650℃>750℃>555℃，说明650℃时灵敏度高；与650℃时相比，750℃、555℃特征峰数目较少；裂解温度达到750℃时，某些在650℃时出现的特征峰消失，如24.813分钟的峰，同时出现很多小峰，说明PPS纤维在较高温度时发生多种裂解反应。综上所述，对PPS纤维定性分析采用650℃为热裂解温度。
图3是PPS纤维在650℃时Py/GC-MS分析的总离子流色谱图。PPS纤维裂解产物以及相对强度见表1。结果表明，650℃时最主要的裂解产物分别是：苯硫醇（相对强度100%），二苯二硫醚（52.56%），1,3-苯二硫酚（29.29%），噻蒽（25.25%），二苯并噻吩（17.82%）。
3结论
结合热重分析（TGA）技术和热裂解气相色谱-质谱联用（Py/GC-MS）技术，建立了一种通过统计分析TG特征温度以及特定温度下裂解产物种类及其相对丰度对聚苯硫醚（PPS）纤维进行定性鉴别的方法。通过热重分析技术，研究了PPS纤维在惰性气氛下的各项特征温度，确定了PPS纤维热裂解温度范围为555℃、650℃、750℃。通过在三个温度下的Py/GC-MS对比研究，确定PPS纤维定性鉴别采用650℃为热裂解温度。GC-MS分析结果显示：在该热裂解温度下，PPS纤维主要特征裂解产物为苯硫醇、二苯二硫醚、1,3-苯二硫酚、噻蒽、二苯并噻吩，其相对丰度分别为：100%、52.56%、29.29%、25.25%、17.52%。
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纤维素主要由植物的光合作用合成,是自然界取之不尽,用之不竭的可再生天然高分子,除了传统的工业应用外,任何交叉结合纳米科学、化学、物理学、材料学、生物学及仿生学等学科进一步有效地利用纤维素资源,开拓纤维素在纳米精细化工、纳米医药、纳米食晶、纳米复合材料和新能源中的应用,成为国内外科学家竞相开展的研究课题。
在纳米尺寸范围操纵纤维素分子及其超分子聚集体,设计并组装出稳定的多重花样,由此创制出具有优异功能的新纳米精细化工品、新纳米材料,成为纤维素科学的前沿领域[1]。
1.1纳米纤维素的特性
纳米纤维素是令人惊叹的生物高聚物,具有其它增强相无可比拟的特点:其一,源于光合作用,可安全返回到自然界的碳循环中去;其二,既是天然高分子,又具有非常高的强度,杨式模量和张应力比纤维素有指数级的增加,与无机纤维相近。纳米管是迄今能生产的强度最高的纤维,纳米纤维素的强度约为碳纳米管强度的25％,有取代陶瓷和金属的潜质;其三,比表面积巨大,导致其表面能和活性的增大,产生了小尺寸、表面或界面、量子尺寸、宏观量子隧道等效应[2]。
1.2纳米纤维素分类
纳米纤维素超分子以其形貌可以分为以下3类:纳米纤维素晶体(晶须)、纳米纤维素复合物和纳米纤维素纤维。
1.2.1纳米纤维素晶体
利用强酸水解生物质纤维素,水解掉生物质纤维素分子链中的无定形区,保留结晶区的完整结构,可以制得纳米微晶纤维素。这种晶体长度为10nm～1μm,而横截面尺寸只有5～20nm,长径比约为1～100,并具有较高的强度。若再进一步对纳米微晶纤维素进行强酸水解处理或高强度超声处理,将会得到形态尺寸更加精细的纤维素纳米晶须[3],纳米晶须具有比纳米微晶纤维素更高的比表面积和结晶度,使其在对聚合物增强方面可发挥出更大的作用。
1.2.2纳米纤维素复合物
纳米尺寸的纤维素用于复合物性能增强,归因于纳米纤维索高的杨氏模量和微纤丝的均匀分布。纳米纤维素复合物的强度高,热膨胀系数低,透光率高,环境友好,完全降解,源于可持续性资源,废弃后不伤害环境,同时能够容易处置或堆肥[4]。
普通有机聚合物膜片的杨式模量一般在5GPa以下,而纯纳米纤维素胶制成的干膜,其杨氏模量可超越15GPa。经热压处理后,纳米纤维素膜的杨氏模量可与金属铝相当,如此高的杨式模量是由于纳米级超细纤维丝的高结晶度和纤维之间的强大拉力所造成的。因此纳米纤维素复合物的强度高,热膨胀系数低,同时透光率高。
1.2.3纳米纤维素纤维
纳米纤维素纤维是纤维素溶液中电纺纱制备直径为80―750nm的微细纤维素纤维。将纤维素连接溶解于乙二胺／硫氰酸盐、N-甲基吗啉-N-氧化物/N-甲基吡咯烷酮/水等纤维素溶剂中,调整溶剂系统、纤维素的分子量、纺纱条件和纺纱后处理可以获得微细的、干的、稳定的纳米纤维素纤维。既可以用作纺织的原材料,也可以用作超滤膜等膜分离。
2、纳米纤维素的制备
从制备来源来说,纳米纤维素可以分为植物纤维素、动物纤维素以及细菌纤维素,现在兴起的还有一种是纳米纤维素复合材料。
2.1用细菌制备纳米纤维素
1886年,Brown首次报道了由木醋杆菌合成了一种胞外呈凝胶状的物质,但由于无合适的实验手段以及产量较低,因此未受到重视。直到20世纪中叶,人们才开始细菌纤维素的进一步研究。Hestrin[5]等人以木醋杆菌为模式菌,证实了在葡萄糖和氧气存在时醋酸菌合成了纤维素。1957年Colvin在含有木醋杆菌的非细胞抽提物、葡萄糖及ATP的样品中检测到了纤维素的合成。19世纪40年代细菌纤维素产品开始生产和利用,但直到1967年才确定凝胶状膜的化学本质是真正的、纯粹的细菌纤维素。
2.2用植物制备纳米纤维素
相对于细菌纤维素来说,植物纤维素必须经过化学处理或者机械粉碎才能得到纳米尺度的纤维素。
2.2.1物理处理
1980年,用高速搅拌机处理木浆,Thrbak等研究出了一种微纤维化的纤维素,得到了纳米级的网状结构的纤维素,其纤维直径在10―100nm之间,可以用于制备透明的高强度纳米复合物。将竹子纤维及其单纤维用石盘高速研磨,并结合热碱的预处理,Takahashi等以竹子为原料制得了微纤化的纤维素。
2.2.2化学制备
最早的纳米纤维素胶体悬浮液是由Nickerson和Habde在1947年用盐酸和硫酸水解木材与棉絮制造出的,RaIlbv等在1952年用酸解的方法制备了纳米纤维素晶体。沿用这一方法,Favier等从1995年开始研究纤维素晶须增强的纳米复合物。Grav等从1997年起通过硫酸酸解棉花、木浆等原料获得了不同特性的纳米纤维素,并研究了其自组装特性和纤维素液晶的合成条件。Bondeson等在2006年优化了水解挪威云杉制备微晶纤维素的条件,获得快速高得率的制备纳米纤维素胶体的方法。
还有一种方法是酶解,即利用纤维素酶选择性地酶解掉无定形的纤维素而剩下部分纤维素晶体。Brumer等研究通过转糖基酶以化学和酶同时改性的方式活化纳米纤维素晶体表面,从而不至于在纤维素晶体表面修饰的同时破坏基元原纤和晶体内部结构。
2.2.3其它方法
其它还有人工合成纳米纤维素和静电纺丝制备纳米纤维素纤维等方法,人工合成方法最容易调控纳米纤维素的结构、晶型和粒径分布等,而静电纺丝以人工的方法可以做出细的纤维。但这两种方法还不完善,还在研究当中[6]。
3、应用
3.1生物应用
纳米纤维素在生物方面的用途极为广泛,包括生物传感器的制造、生物载体、生物医学材料、无机材料的生物模板和无机材料复合制备生物活性的组织学支架、磁性药物载体,甚至工业净化等等。几乎所有纳米纤维素所应用的领域都涉及到了其生物特性。
由于纳米纤维素很好的生物适应性以及其纳米尺度的特殊结构,在用于生物载体方面体现出了巨大的潜力等。由于是纳米级别,有生物活性的纤维素颗粒能清理皮肤的毛孔,打开气孔,穿过皮下的脂质层和上皮层。生物载体的该功效可以被应用到高级生物材料或者用于高级护理及皮肤治疗的化妆药物。
在细菌纤维素的应用中,很少使用到细菌纤维素球体,但是在酶固定领域经常应用细菌纤维素球体。因此,细菌纤维素小珠是一个在工业应用中有实际应用潜力的固定酶支撑物。
纳米纤维素可以作为酶的固定化及生物活性分子的载体,应用吸附则可以大大的拓宽其使用范围。Tabuch介绍了一种新的对生物分子(DNA和蛋白质等)敏感的探测体系,利用CD光盘和生物纳米纤维集成在实验室芯片上。这种新方法通过利用纳米尺度的纤维和孔,限制特定的细菌纤维素纤维片段组成了一个控制CD烧制的微通道。与现行的通用方法相比,检测DNA的最大敏感度是传统方法的6倍[7]。
3.2医学材料
由于纳米纤维素良好的生物相容性以及其独特的纳米结构及性质,一些研究者试图将其应用在生物组织或功能支架材料、药物载体以及纳米荧光指示剂医药领。细菌纤维素还可以用于引导组织再生、齿根模塑加工和脑组织周围的硬膜材料。Millon等用纳米纤维素与聚乙烯醇制备的纳米复合材料的力学性能与像心脏瓣膜这样的心脏血管组织相似,这无疑为纳米纤维素在医药领域的应用提供了条件[8]。另外,生物药领域已经开始探索纤维亲水的性质来制备水凝胶。水凝胶是一种在医药和制药应用中像药物载体、组织支架、调节器、传感器、瓣膜等合适的材料[9]。
3.3增强剂
过去的几十年,已经有越来越多的人将纳米纤维素作为聚合物基底的增强剂。由于纳米纤维素的纳米尺度网状结构,使它拥有优越的机械性能,不仅在组织工程学支架方面得到重视,在作为增强光学透明性材料或者热塑性塑料的增强中也得到了很好的应用,并且纳米纤维素不会较大地影响到原来材料的其它特性。同时它的可生物分解性质让它越来越受到重视。为了增加增强剂的来源,很多人已经研究了一些植物用于制备纳米纤维素的适用性,包括糖用甜菜、马铃薯和仙人掌的刺等。
Zuluaga用机械方法和生物浸解从香蕉花轴中提取出了管束作为纤维素的来源。使用了不同的化学碱处理,联合高速搅拌器的机械处理过程,然后用ATM、TEM、FTIR和X射线衍射进行了形态和机械性能的表征。结果显示,从香蕉花轴中得到的纤维素微纤是一种很有前景的绿色复合材料增强剂和一种有趣的可替换的工业应用品,可以用于食物包装或者食物和化妆品的添加剂。
对于很多生物基高分子和天然纤维在形成复合材料时显示出较差的界面黏合性质问题,Pomme尝试了将细菌纤维素沉淀在天然纤维周围的方法来改性天然纤维的表面,提高对再生聚合物的粘附性,如将天然纤维在发酵过程中作为细菌的基底。
此外,Svagan还用纤维素纳米纤维来增强细胞壁仿生泡沫材料。纳米复合泡沫材料通过冻干技术制备并且在细胞壁尺度上展现了复合结构。纳米纤维素网络展现了明显的力学性能,和均匀的淀粉相比表现出模量明显增加并且屈服增强。还有一些纳米纤维素增强透明塑料被用于合成韧性基底,可以用于玻璃表面涂层,防止破碎伤人。
4、结语
从纳米纤维素的应用可以预测未来其在生物和医学方面的发展将是占主流的。在生物应用中,纳米纤维素有可能在载体及生物传感器方面有较大的发展。而在医学领域,纳米纤维素与无机物进复合制造人工组织无疑会是一个热点。另外,纳米纤维素所具有的独特的性能和其易于其它材料混合很有可能会导致一些新的发明和产生新型功能产品。
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关键词:聚合物纤维;沥青混凝土;德兰尼特;纤维掺量;道路工程
中图分类号:U416文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)13-0074-02
伴随着经济建设高速发展,现代化的交通特性对于道路沥青路面建设质量提出了越来越多的要求,传统的沥青混合料技术有时已经无法满足现代工程建设的要求,越来越多的新型材料正在逐步进入到沥青路面技术领域。其中,沥青混凝土加筋技术是一项能较好改善沥青混凝土路面质量且经济实用的高新技术。它能显著改善沥青混凝土的耐久性、高温稳定性、低温抗裂性等一系列路面性质,所以在近年来的我国公路建设、城市道路建设中得到了广泛应用。本文结合中山市小榄镇民安路改造的工程实例论述聚合物纤维-德兰尼特道路专用纤维在沥青混凝土路面的应用效果。
中山市小榄镇民安路位于小榄镇中心镇区,是小榄镇南北向的一条重要的交通干道,南端与规划中的沙水公路-民安路立交隧道相连,北部与长堤路相连,是小榄镇重要的商业干道。因此,民安路改造工程对道路路面质量有着更高、更特殊的要求。为此,我们在此工程别运用了德兰尼特沥青道路专用纤维作为稳定、增强添加剂用于沥青路面,并取得了很好的效果。
一、德兰尼特纤维的技术性能
(一)纤维的技术参数
德兰尼特纤维是一种有机合成纤维-聚丙烯晴纤维,具有强度高、不溶解、吸附性强、在溶剂中不膨胀、化学性质稳定等特点。其分子链长,截面呈花生果状,1g纤维含有170万根4mm长的纤维,用0.1%的德兰尼特纤维加入沥青混合料中,则每克混合料可含1700根纤维。德兰尼特纤维具有高模量,高强度,低质量等显著优点,主要技术参数见表1:
表1德兰尼特纤维技术参数表
名称参数名称参数
纤度(dtex)1.9颜色淡黄
纤维直径13μm密度≥1.18g/m3
切断长度6mm抗拉强度>910MPa
纤维数/克870000最大拉伸率8%~12%
(二)耐热性
为了使纤维能在沥青混合料中分布均匀,应先将纤维在拌缸中与高温集料干拌混合,因而纤维必须能够承受180℃～200℃的高温,而不发生物理和化学变化,德兰尼特纤维可耐240℃的高温,具有很好的耐高温性能。
(三)吸油性
纤维的吸油性与纤维的细度、表面结构及其与矿物油的相溶性有关,德兰尼特纤维的吸油率为6.6g/g(纤维的吸油量和纤维自重的比),相当于在160℃～170℃温度下吸持沥青的能力。
(四)与沥青的粘附性
取纤维2g,与热沥青充分拌和均匀,直筛网上率去多余的沥青,然后转移到干净的烧杯中,称重后加水煮沸30min,测定残留在纤维上沥青重量的百分率,以粘率Sn(%)表示,德兰尼特的粘附性为100%,测定的石灰石的Sn=85%,砂岩的Sn=22%。由此可以看出,纤维与沥青具有较强的粘附能力。
二、纤维在沥青混合料的作用机理
掺加了德兰尼特纤维的沥青混合料可以认为由两部分组成:一是由粗集料构成的骨架结构;二是由沥青、矿粉和纤维组成的沥青砂浆。在组成上与普通混合料相比,增加了德兰尼特纤维,构成了它在组成结构上的特点。
(一)纤维的吸附作用
德兰尼特纤维直径为13μm,有很大的比表面积,每克纤维提供的表面积可达数平方米。纤维分散在沥青中,其巨大的表面积成为浸润面。在界面层中,沥青和纤维之间产生物理和化学作用,使沥青成单分子排列在纤维表面,形成结合力牢固的结构沥青界面层。结构沥青比界面层以外的自由沥青粘结性强。与此同时,由于纤维及其周围的结构沥青一起裹覆在集料表面,使集料表面沥青膜增大,同普通混合料相比,沥青膜增厚约65%～110%。沥青表面的沥青膜,有利于减缓沥青老化的速度,延长路面使用寿命。
(二)纤维的稳定作用
纵横交错的纤维所吸附的沥青,增大了结构沥青的比例,减少了自由沥青,使沥青砂浆的粘滞性增强,软化点提高,其提高的程度比传统沥青混合料中沥青砂浆的软化点要提高20℃以上,从而使沥青混合料温度稳定性提高。
(三)纤维的加劲作用
在我国民间,常在抹墙的灰浆中掺加纸筋、切碎的稻草杆,可以起到防止灰浆开类、增加强度的作用,这就是纸筋的加劲作用。在德兰尼特纤维混合料中,纤维是三维随机分布,且由于数量众多,在混合料中广为分布,这些纤维对混合料的开裂起到阻滞作用,从而提高了沥青路面裂纹的自愈能力,减少裂缝的出现。
(四)纤维的增韧作用
德兰尼特纤维对于沥青还具有增韧作用,能够增强对集料的握裹力,保证沥青路面的整体性而不易松散,提高了沥青混合料的低温抗裂性。
三、设计与施工
(一)工程试验数据
为了更好的说明沥青加筋后的明显效果,我们对用于民安路改造工程的同一批沥青混凝土混合料在掺加纤维前后的主要技术指标进行了对比检测。根据中山市公路工程公司提供的民安路改造工程沥青混凝土配合比检测报告,民安路沥青混凝土面层加纤前后对比试验如表2:
表2沥青混凝土对比试验
检测项目项目名称检测结果
加纤前加纤后
马歇尔稳定度(kN)11.913.2
流值(0.1mm)27.033.5
密度(g/cm3)2.532.43
车辙动稳定度(次/mm)41305950
拉强度冻前劈裂抗拉强度(MPa)-1.56
冻后劈裂抗拉强度(MPa)-1.42
冻融劈裂抗拉强度比(%)85.391.02
试验说明:混凝土类型SAC-13,沥青种类AH-70,沥青含量5.3%,德兰尼特纤维含量0.25%。由试验检验结果可以得出如下相关结论:
1.加入德兰尼特纤维后,沥青混合料的密度减少,这是因为加入的纤维质量虽然比较轻,但是在加入到沥青混合料中后仍需占用一定的空间,在同样的压实条件下,密度有所降低,稳定度和流值均增大。
2.沥青混凝土在加入纤维后动稳定度得到了明显的提高,上述试验中提高了约40%,同样可以得出的结论就是在广东中山这个高温多雨的地区,车辙现象能够得到明显改善,这一点在南方地区是非常重要的。
3.本次检测没有检测加纤前沥青混凝土的冻前及冻后的劈裂抗拉强度,但从加纤后的沥青混凝土该项指标可以看出冻前及冻后的劈裂抗拉强度均高于相应规范要求。加入了德兰尼特纤维后沥青混凝土冻融劈裂抗拉强度比为91.02,较原沥青混合料提高了5.7%。
加入德兰尼特纤维后的混凝土劈裂强度满足规范要求,动稳定度加大,试验结果为小榄镇民安路改造工程采用德兰尼特纤维沥青混凝土的设计思路提供了科学的依据。
(二)纤维掺量的确定
从本工程的试验结果看,纤维加入后,随着纤维剂量的增加,混合料的变形速率减少,而动稳定度增加,且出现了一个峰值,而后纤维剂量再增加,动稳定度却出现缓慢的下降趋势,这表明:
1.纤维加入后,纤维剂量不大时,其分散性较好,与沥青结合性能强,通过纤维的加筋作用和对沥青的稳定作用,使混合料高温性能提高,但因其纤维剂量小,对混合料的加筋和对沥青稳定作用也较小,对动稳定度改善幅度不是很大。
2.纤维剂量进一步增加后,其高温性能进一步增强,并有一最大值。由混合料的纤维剂量-动稳定度曲线的峰值看,纤维对混合料高温性能改善作用有一最佳剂量,此时纤维对沥青的稳定作用和对混合料的加筋作用达到最佳。
3.当纤维剂量超过最佳剂量后,动稳定度反而出现缓慢下降。这是因为纤维用量过大后,纤维分散均匀性下降。只有分散开的纤维才对沥青混合料起稳定和加筋作用,那些没有分散的纤维结团成束后,成为了混合料的“瑕点”,使较大的矿料颗粒被挤开,混合料的稳定性能出现缓慢下降现象。
所以,过量的纤维掺量并不能发挥其有效的作用,反而会带来负面影响,增加建设成本。在此工程设计中,该工程按照规范规定的动稳定度最小值进行控制,通过试验拟合动稳定度与纤维掺量的关系曲线,得到其经济掺量,此经济掺量一般为0.2%～0.25%。
一般而言,SAC-20混合料的动稳定度比SAC-13的动稳定度要大,但从改善的幅度来看,集料细的沥青混合料比集料粗的沥青混合料改善的幅度要大,效果要好。所以,应该是在本工程中的下面层SAC-20型沥青混合料中添加德兰尼特纤维对减少车辙最有效。但该工程由于是旧路改造,在局部路段仅需要加铺一层4cm左右的新沥青面层即可。所以,在设计时,我们统一在4cm厚的SAC-13沥青面层中添加德兰尼特纤维,掺入量为每吨沥青混合料掺德兰尼特纤维2.5kg。
(三)混合料的施工要点
掺加德兰纤维的沥青混凝土施工时对原材料要求与不添加纤维时完全相同,只是在混合料拌和时应先与集料干拌10s左右,然后再加入沥青进行湿拌25～30s。其它操作工艺与不添加纤维时类似。在拌和及施工时应注意以下几项:
1.德兰尼特纤维与砂石料的拌合时间一定要根据添加的纤维量大小在原拌合的基础上合理延长3～10s。
2.德兰尼特纤维与沥青的湿拌合时间为25s左右,即热混合时间应不小于25s。拌合的沥青混合料应均匀无花白、无结团或明显的粗细集料分离现象。
3.在加入0.25%的德兰尼特纤维后,沥青最佳油量应提高0.1%～0.3%。
4.德兰尼特纤维沥青混凝土摊铺温度要控制在120℃左右,选用普通沥青混凝土的松铺系数进行摊铺。摊铺完毕后,压路机应比平常多碾压2～3遍,使之更加密实。
四、结论
纤维鉴别有利于消费者在纤维质量的基础上,根据他们的需要选择合适的纺织品。“纤维鉴别变成消费者用来判断产品的重要的工具,以此可判断产品中是否包含特定的纤维,其质量是否和他们所期望的一样。”纺织技术服务的总裁AdiChehna指出。例如,一名消费者想买一件保暖的羊毛毛衣,或者买一个耐用的尼龙地毯。“消费者应该了解所买的面料具有何种性能。”JosefSpijkers说,他是CIRFS(国际粘胶和合成纤维协会)的技术顾问,该机构是欧洲人造纤维工业的代表。
纤维鉴别还对纤维生产者有好处。这些公司的市场部门努力提高自己纤维的性能优势,以此来超越其他适合的纤维。“面料的价格与织造所用的纤维质量有。”贝尔加莫大学的纺织后整理专业教授GiuseppeRosace指出。他还提出纤维鉴别可以为帮助防止假冒产品,进而保护公司的市场投资。
不仅公司的市场投资有了保障,IntertekLabtest的高级客户经理EdPalomo提到,纤维鉴别还“保护了品牌的声誉和零售商的声誉”。
因为纤维鉴别保证了从生产者、零售商到消费者的每个人的利益,纤维鉴别测试的高度准确就很关键。这就要求持续改进测试方法和培训纤维鉴别技术人员。“从零售商的角度很难理解纤维鉴别是劳动密集型的工作,并且需要从熟悉纤维的人中选择技能熟练的劳动者,”Palomo说,“技术人员的技能非常重要。”
纤维分析
纤维鉴别测试在包括AATCC、ASTM和ISO的很多标准中都有。据Chehna说,ASTMD123附录2《纺织相关术语标准》中把纺织纤维划分为四大类:制造(人造或合成)纤维,矿物纤维,动物/蛋白质纤维和植物纤维(种子和果毛,韧皮和叶以及棕榈和杂类)。
纤维分析有两个主要项目:质量和数量。“质量和数量的测试都是必须的,”Spijkers指出,“质量测试区分个体纤维的属性,并确定纤维是否存在于面料样品中;数量测试用来确定面料中纤维的含量。”
测试方法
根据北卡罗来纳州立大学(NCSU)的推广专家JanPegram的说法,确定纤维特性所用的测试方法包括用显微镜外观,光学性能如折射率和双折射,燃烧性能,熔点,溶解性,密度,红外辐射的吸收以及用纤维染色鉴定染色后的颜色。“测试计划是依据实验室仪器和人员技能、纤维样品的数量、测试方法的破坏性以及纤维特性是否能够测试来选择的,”Pergram说,“比如,天然纤维如羊毛和棉就没有熔点。”
“每项测试都有优点和缺点。”Rosace说。有时一种纤维仅用一种方法就可以明确地鉴别出来,Pegram提出把纤维先用一种典型的方法鉴别,然后用一种或多种其他方法证实鉴别结果。“建议使用多于一种的方法――通常包括化学和物理的信息。”MicrotraceLLC的总裁SkipPalenik说。他还说“正交”的测试方法从多个角度看问题,使得结果更好、更一致。
ShirleyTechnologies公司(BTTG子公司)的业务负责人IanStrudwick指出,纤维测试通常通过一系列步骤来完成,首先,显微镜观察外观,“纵向和横截面形状,所有表面效应、结构、所有髓质、消光剂的存在以及条纹(见图1)。”然后,测试纤维对火焰的反应:“不燃烧、易燃烧或遇到火焰收缩,外观和火焰的颜色,灰烬,气味和烟。”Strudwick说。然后,技术人员进行一个两步的化学分析:先确定是否存在氯和氮,接着在一系列溶剂中用化学溶解法分析。如果纤维不能用以上3种方法鉴别出来,可以根据纤维的类型用其他的测试方法鉴别,例如熔点法、拉伸性能和FTIR分析。
成品
根据产品的样品生产阶段,纤维分析有不同的方法。一方面,许多实验室都乐意能有一个完整的成品来测试。“原料越多越好。当你有更多原料的时候,你能了解更多。”Palenik说。另一方面,根据美国纤维协会(AFMA)副总裁RobertBarker的说法,任何应用到后整理工艺的物质都会对纤维的鉴别造成困难。
“不像原料或未经加工的纤维,成品中的纤维可能经过改性或后整理且整理剂很难完全去除。”Chehna说。他还指出,纤维鉴别技术很容易应用到原料和干净纤维上,一旦纤维加工成纺织品――从纱线到成品――他们在测试前很可能需要通过一些方式处理并消除外用整理的影响。“一些外用整理如油剂或蜡,可以很容易地去掉;其他例如抗皱性、阻燃性和拒水性的整理剂可能非常难以去除。”他说,“在极端的情况下,完全去除所应用的整理是不可能的,这样就要求技术人员在这些限制下工作。”见图2。
纤维测试的新领域
BasofilFibersLLC的研发副总裁AlanHandermann提到,技术人员经常被要求鉴别混纺织物中每种纤维的百分含量。对于两种合成纤维混纺,技术人员通常采取化学方法溶解掉一种类型的纤维,剩下另外一种纤维,然后计算每种纤维在织物中的百分比。对于三级(三种纤维)混纺,需要两种不同的化学溶解方法来确定每种纤维的比例。“很显然,产品中纤维的类型越多,化学溶解分析法变得越复杂。有时候化学溶解分析不能作为一个完全的成分分析方法,特别是如果两种纤维成分几乎全部溶解在同一溶剂中时。”Handermann说。
化学溶解纤维法被认为是非常标准的方法,但是如果纤维混纺变得更神秘就要有更复杂的方法来测试。“如果收到一个真实的‘未知’纤维或纤维混纺产品,一个设备齐全,拥有红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)和扫描电镜(SEM)的实验室具有标准的纤维物理测试能力,能成功地识别纤维原料。”Handermann指出。“最近更多的纤维的发展使一些实验室失去了工作能力,”Spijkers说,“实验室需要保持设备更新,但是并没有一种纤维测试需要过于奇特的设备。”
合成纤维
“如果是合成或人造纤维,显微镜能告诉你很多。”Palenik说,“把光学显微镜作为初步的检验是个很好的主意,然后你可以转而用偏光显微镜。其他的技术也可以根据纤维的类型参与进来。你可以鉴别出一些合成纤维的制造商,甚至可能鉴别出特定的染料。”(见图3～图4)
根据Pegram的说法,标准的鉴别程序是为了确定纤维的基本类型,而不是确定商标纤维。“商标纤维的鉴别要求更先进的分析技术,而且纤维的性能鉴别将优先考虑。”她提醒说。
商标纤维
Chehna提到,“商标纤维需要鉴别的原因有几个,如产品不能满足市场要求或者在消费者使用产品时有附加的功能等,”他说,“生产商在生产过程中加入一些微量材料,他们一般使用这些可识别的微量材料来‘标注’商标纤维,而且这些微量材料很难用常规的分析方法来鉴别。它们的鉴别方法是机密的,只有纤维的生产者知道。”Spojkers说,这些微量材料加入纤维的比例只有百万分之几。
所以说,纤维生产商在自家生产的合成纤维鉴别上是最有话语权的。如果法院取证的目的需要鉴别特定的纤维,纤维生产商通常是配合的。“我们试图从纤维生产商那里得到新纤维的样品,建立一个样品库,”Palenik说,“我们已经收集了超过4000份的不同的纤维样品,大部分是从纤维生产商那里得到的。”
英威达莱卡公司纤维品牌的技术部主任RobertKirkwood说,“英威达公司已经开始着手鉴别自己的商标和品牌氨纶很多年了。我们不得不在客户收到莱卡的吊牌之前对织物进行测试,以确保他们的产品中含有英威达莱卡纤维。因为我们的吊牌和标识代表着对消费品牌的承诺,那就是,使用英威达吊牌的服装的确具有我们的莱卡纤维所提供的质量。我们想要确保品牌和零售商能准确地想向消费者去描绘它。”
Kirkwood说,传统的鉴别方法是通过化学分析来鉴别纤维。然而,这种方法测试的周期可能会有几天甚至几个星期。“当出现假冒产品的问题时,测试时间就变得愈加重要,”Kirkwood说道,“我们开发了一种技术课以瞬间确定一块面料或者服装上是否含有莱卡纤维,准确率为95%,而且没有误报。”这项技术是基于一个电视遥控器大小的专门的探测单元,它可以扫描一块面料,或者商店里挂的衣服甚至仓库里打包的服装。“只要几秒钟,它就能告诉你面料中是否含有莱卡纤维。”Kirkwood说。不像传统的方法那样,破坏掉实物样品来检测,扫描法是基于光学的非破坏性的分析方法。
纤维鉴别跨越了纺织行业
纤维鉴别也在纺织以外的领域体现了价值。Handermann提到的特种纤维,以及纤维鉴别在纸币鉴别上的应用。Kirkwood也指出纤维鉴别在纸张鉴别的应用也可用于政府文件的保密。
纤维鉴别不仅能用于货币和文件的防伪,还能用于古董的防伪。Palenik叙述了他被要求鉴定一件被认为属于阿道夫・希特勒的衣服,这件衣服在细节上是很可信的,但是织制衣服标签面料的纤维类型是在二战后好多年才发明出来的,由此证明这件衣服是赝品。
当然,在纺织业以外的领域,纤维鉴别最著名的应用是在世界各地法医实验室里。这种实验室能通过存留下来的极少量的纺织纤维来查明“犯罪现场,火灾和意外事故的参与者”。Chehna说:“很多报道的案例都是利用地毯、服装和其他物品里的纤维指明犯罪现场的特定人物的身份或出现在现场的某人。”
Palenik提到在他的实验室里有世界上最大的私人纺织纤维样品“收藏”。借助其背后的这个资源,Palenik有时能够从案发现场留下的少数纤维里鉴别一个品牌的地毯――有时具体到特定的某个地毯,这是犯罪调查的重要信息。“相关的经典案例是亚特兰大儿童谋杀案,20世纪80年代初的这个案件就是从嫌疑人家的地毯纤维里发现证据的,并且是利用这种方法为他定罪的。”Pergram说。
1超仿棉聚酯纤维的技术发展
1.1大容量直接纺丝技术
源自原美国杜邦技术，Chemtex（康泰司）工程公司已经成功开发出超大容量（200t/d）的直接纺短纤维生产制造技术，即所谓的NGSS（NewGenerationStapleSpinning）。该技术采用纺丝单部位8000孔的超高密度技术手段，后处理采用干法拉伸，可生产出单丝纤度为0.88dtex的纤维，纤维均匀性更好，并可在直接纺生产线上柔性化生产多个品种，例如低起球、抗菌、染色性能改善等高附加值纤维。
OerlikonNeumag（欧瑞康纽马格）公司是一家专业工程公司，在聚酯短纤维生产技术上居国际前列，采用由内向外的丝束冷却方法，原丝均匀性大大提高，单线产能可达400t/d，由此可以大大降低生产成本。
中国大陆连续直接纺大型生产线上开发短纤维新产品首推上海石化，采用对聚酯部分改性和调整，能够生产出1.3dtex的超高强涤纶短纤维，单纤维断裂强度超过6.4cN/dtex，可用于高速缝纫用缝纫线。
1.2改性技术
1.2.1改善纤维感观的全消光聚酯
从2000年起，欧美和日本开发了改善纤维和织物外观的所谓“聚酯仿棉流行面料”产品，其中主要的技术特点是采用高浓度的TiO2母粒，进行共混纺丝，得到看上去好（lookinggood），外观优美；感觉好（feelinggood），舒适、功能兼具；稳定性好（keepinggood），易于护理的面料。它不仅具有光泽柔和的视觉效果，而且又有新颖时尚的感觉，广泛应用于羽绒服、泳衣、高档时装、汽车装饰、居家装饰等领域。由于TiO2同时具有良好的抗紫外线功能，因此全消光面料被业内人士认为将成为聚酯纤维感观仿棉的最合适的技术手段。
上海石化采用在聚酯聚合过程中添加TiO2的方法，成功取代了进口母粒，使纺丝加工成本降低了15%以上，同时纤维内TiO2的分布更均匀，产品质量更稳定。2008年，上海石化采用液态的纳米级TiO2和聚合工艺进行再优化，开发出了超细纤维专用的全消光聚酯产品。表1是钛白粉与其它白色颜料的光学性质对比。
1.2.2吸湿排汗性及抗静电改性等
纯棉织物具有优良的吸湿透气性，但因其保水率较高，导湿性能较差。所谓“超仿棉”聚酯纤维和纺织品在很大程度上就是同时具有吸湿、快干特性的纤维及面料。
目前已经工业化生产的聚酯纤维主要通过物理改性法得到吸湿快干的功能，使纤维具有高比表面积，且具有沟槽截面，利用这些沟槽，织造时纤维和纤维之间形成通道，通过这些沟槽的芯吸效应达到吸湿快干的功效。
通过超细化手段，例如0.55dtex的短纤维，也能达到吸湿排汗的功能。细旦纤维织制的织物表面立起的细纤维形成无数个微细的凹凸结构，相当于无数个毛细管，因此织物芯吸效应明显增加，能起到传递水分子的作用，大大改善织物的透气性和输水导汗性能。
20世纪90年代，美国杜邦公司开发的COOLMAX®聚酯纤维，是通过异形截面“十”字形和“CO”形来散湿快干的；Optimer公司开发的DriRelease高吸湿纱线，采用“微混法”，在棉纤维的纺纱过程中，纺入少量的特殊涤纶，把棉和涤纶的优点发挥到最大限度以实现吸湿快干。日本东洋纺开发成功的CoolDry®涤纶面料，它通过Y形截面来散湿；韩国晓星公司开发的Aerocool新型聚酯纤维，通过像“苜蓿草”的四叶子形的细微沟槽和孔洞来吸湿排汗；东国贸易株式会社研发的ICOOL®系列纤维，台湾中兴纺织厂开发的Coolplus®纤维也是通过异形截面的毛细管现象来吸湿排汗。
随着技术的不断进步以及市场需求的多元化，很多纤维品牌又在原有性能的基础上进一步细化，衍生出了多个子品牌，从而可用于多个领域。如COOLMAX®面料在其经典的吸湿排汗性能的基础上，已拥有多个品牌。COOLMAX®ALLSeason面料炎热寒冷皆适宜，可使户外运动爱好者在面临环境变化时还能保持干爽和舒适；COOLMAX®XtraLife面料的吸湿排汗性能比原来提高3倍，织造的袜子能保持脚步更凉快。COOLMAX®EcoMade面料采用97%的回收资源制成（诸如塑料瓶等）；COOLMAX®freshFX®面料添加了银基，使面料能有效并持久地抗菌。COOLMAX®Everyday面料柔软、轻便透气，针对休闲内衣面料；COOLMAX®Active面料能更快地将汗液从皮肤带到织物表面而快速蒸发，主要针对运动面料；COOLMAX®ExtremePerformance面料采用生理贴体设计，适用于极限运动服装。
荷兰ADVANSA公司推出的Thermo°CoolTM纤维是中空纤维和表面凹槽纤维的独特组合，旨在帮助穿着者在外部温度环境和运动强度的变化过程中始终保持体感舒适。运动量大时，凹槽纤维部分加速导湿，而中空纤维则致力于导湿过程中的内循环，从而使运动者感觉舒适；当运动量较小时，本身更轻的中空纤维起到热缓冲的作用，在不影响排湿的情况下保持穿着者的体温。Thermo°CoolTM可应用于多种产品中，如运动服、时装、防水透气面料以及手套、靴子等中。另外，Thermo°CoolTM纤维还开发出了系列产品，如Thermo°CoolTMFresh纤维添加银离子可使织物有清新的感觉；Thermo°CoolTM&Tencel®则是Thermo°CoolTM纤维和Tencel®的创新组合。
亲水性的化学改性法主要是用一定分子量的聚乙二醇进行共聚，使纤维表面具备永久的亲水化，同时也在一定程度上具有抗静电性。上海石化在以往开发异形截面吸湿排汗涤纶短纤的基础上，近期又成功开发了具有永久亲水功能的纺丝级共聚酯。
1.2.3染色改性、有色纤维
从20世纪50年代起，日本和美国开始研究聚酯的染色问题，1958年杜邦公司为了改进聚酯纤维的可染性，添加2%（mol%）间苯二甲酸二甲酯5磺酸钠（SIPM）作为第3组分制成了名为“达克纶T64”的共聚品种。近期，美国Invista（英威达）公司将此类产品进一步升级成为大批量规模化的直接纺工艺。
进入21世纪以来，纺前着色聚酯纤维生产技术日益受到推崇。纺前着色是指将着色剂加入到聚合物熔体中，从而使着色剂能永久地存在于纤维中，并均匀分布在纤维内。这一技术优势比较明显，纤维对于紫外光、漂白剂和臭氧均有较好的色牢度；在恶劣环境下，迁移稳定性很好，批与批之间的染色均匀性好；生产工艺对环境友好（高效节能，因为纤维的染色和纺丝能同时完成，并且此工艺中无须用水，而传统的染色工艺耗水量大，可能需进行污水处理，同时由于染浴中只有85%左右的染料可被纤维吸收，染浴中仍留有部分分散染料，会造成环境污染）；产量高，废品少，产品颜色选择范围广，可将常规产品较容易地变为高附加值纤维。瑞士EMS公司和德国LurgiZimmer（鲁奇吉玛）公司等开发了熔体直纺在线熔体染色技术，其技术核心是在线染色均匀性高，能实现不同颜色的连续化批量生产。
现阶段国内第3组分和第4组分已可批量化供应市场，采用连续聚合方法和PTA法的工业化生产也有报道，例如分别采用一种外观为澄清粘稠液体、含量为40%、溶于EG的SIPE（间苯二甲酸二乙二醇酯5磺酸钠），以及平均分子量为3700～9000的白色固体聚乙二醇（PEG）为第3和第4组分生产的ECDP，其生产过程如图1所示。
桐昆集团恒能公司年产40万t的聚酯熔体直纺项目于2009年投产，可生产50～600D全系列的半消光、大有光、全消光和阳离子涤纶长丝产品，以超细旦产品为主。熔体直纺染色改性纤维技术的应用使桐昆集团的产业规模和产品结构得到进一步优化，市场地位进一步巩固。
用分散染料在常压沸染条件下不可能在涤纶上获得较高的上染百分率。EDDP属于共聚醚酯型染色改性，是在聚酯结构的基础上适当引入聚醚段，这样就可在基本保持PET骨架的基础上（从而可以保持PET的诸多优点），使超分子结构变得松弛，从而实现沸染的目标。但必须看到问题的另一面，如果引入聚醚段过多，虽然染色会变得更容易，但会使其丧失PET的某些优良特性，因此该工艺的主要难点在于把握适当的改性程度。目前，国内批量化生产的技术还不很成熟，难点主要在于如何控制聚醚链段长度和在大分子链段中的合适位置。
2007年德国Trevira公司（已被印度Reliance公司收购）开发了“SWARANG”有色涤纶短纤维和长丝，其技术特点包括了在大分子链端中嵌入载色体化学基团，不会造成掉色和环保问题，更强的转移染色牢度，减少分步染色过程，由此可以有效降低水用量，使在线染色更容易，相比之前的无机纺前颜料染色和湿法纱线染色更具成本竞争力。
1.2.4功能性添加型
与天然棉花相比，普通聚酯纤维在功能性上还有一些差距，因此，前10年聚酯纤维差别化开发的主要目标是进一步提高聚酯纤维的附加功能。其中最主要的是通过添加有机和无机添加剂使纤维具有远红外发射、负离子发射、抗菌、抗紫外线等性能。
远红外聚酯纤维是吸收外界能量如太阳能或人体自身的体热，再辐射给人体，促进人体的血液循环和新陈代谢。目前远红外聚酯纤维广泛用于护肩、护腕、护膝、护腰等保健品及作为内衣、袜子和被子的填充絮棉等。生产技术主要有3种：一是在聚合过程中添加远红外辐射物质，二是在纺丝过程中添加远红外母粒，三是将远红外母粒与常规聚酯进行复合纺丝，其中第2种方法最常用。
防紫外线聚酯纤维织物可屏蔽辐射人体的紫外线，使人体免受伤害。其生产方法是将紫外线屏蔽剂与聚酯共混纺丝或皮芯复合纺丝，紫外线屏蔽剂主要有氧化锌和作为消光剂的二氧化钛。日本可乐丽公司在防紫外线聚酯纤维的开发方面处于领先地位，其产品以氧化锌为紫外线屏蔽剂。上海石化使用美国Eastman（伊士曼）化工公司的OB1作为防紫外线添加剂，效果也很理想，而且纤维的其它物化性能也不受影响。
抗菌、消臭纤维可抑制细菌的产生或加速恶臭物质的分解，尤其适用于袜子、鞋垫及卧床病人的用品等。抗菌剂的种类多种多样，包括金属离子、二苯基醚及其衍生物、季胺盐类物质等。目前聚酯纤维常用的抗菌剂主要为含有银、锌等离子的泡沸石及陶瓷微粉末，日本帝人、东丽、钟纺等公司均有该类产品。日本还将海底火山喷发出的3种天然矿石超微粒化，然后混入聚酯中进行纺丝，所得纤维称为奥拉纤维（AURA），这种纤维的消臭性和抗菌性优良。
1.3适合环保和安全的产品开发
所谓“适合环保和安全”聚酯纤维产品的开发主要围绕4大目标，一是采用新技术新工艺降低原料合成和整个加工链的能耗、物耗及污染；二是开发能替代石油资源的原料，以提高可持续发展性；三是从纺织原料的角度出发对纤维进行改性，以提高加工性能和环保性能；四是纤维产品的循环利用。
1.3.1无重金属聚酯
传统的聚酯合成一般采用锑系催化剂，生产工艺决定了催化剂参与反应后滞留在产品内，按照OekoTex®Standardl00标准，可提取重金属（锑）含量被检出的可能性比较大，因此欧洲、日本等一些公司多年来非常重视对非重金属催化剂的研究。钛系聚酯催化剂的研发及其应用是聚酯合成催化剂的重要发展方向之一。
上海石化已经在连续化装置上采用国产的钛系催化剂成功生产出无重金属大有光、半消光和全消光聚酯切片，纺丝及后加工状况良好，符合美国食品和药物管理局（FDA）有关安全和卫生的指标。相对锑系催化剂，其残留在产品中的催化剂含量降低至原先的1%以下，因此可有效提高产品的洁净程度以及产品的服用安全性。
1.3.2可生物降解聚酯
芳香族无规共聚酯PBTS（Ecoflex®），其单体包括己二酸、对苯二甲酸、1，4丁二醇，目前生产能力在14万t/a，主要产品包括美国伊士曼的EastarBio®，美国Showa的Bionelle®产品（日本的ShowaHighpolymer和韩国SKChemicals向其提供树脂），SKChemicals的SkyGreenBDP®以及美国杜邦的Biomax®等等。该类产品可在正常堆肥条件下完全生物降解。
除应用于做薄膜和涂层料外，还可通过熔融纺丝抽成单组分或双组分固结纤维，或纺粘、熔喷非织造布。纺粘产品为半结晶体，具有弹性、良好的悬垂性、柔软的手感、不会发出声响等特点。
该产品开拓了众多用可弃和限次使用领域，包括无菌医疗用盖布、外科手术包装料、揩拭布、吸液芯材、适体卫生用品、育种垫、地面覆盖和其它季节性农业/园艺织物、热成形产品和各种层合材料。这种材料可满足美国和欧盟国家直接和食品接触的卫生要求，达到甚至超过德国DIN标准所规定的生物可降解指标，符合日本可降解塑料学会和美国堆肥（处理）协会的要求。
中国石化、北京化工研究院、上海石化已经成功开发可降解聚酯（PBTS），并已经可以批量供应市场。
2超仿棉聚酯纤维的发展前景
2.1市场定位和技术经济可行性
“超仿棉”聚酯纤维批量化和工业化的成功与否，在很大程度上取决于该产品的市场定位和技术经济的可行性。与“差别化”产品开发概念不尽相同，“超仿棉”大部分的市场定位应当是现有常规涤纶的升级换代产品，例如，在不大幅降低涤纶物理机械性能和纺织加工性能的条件下，对其进行物理改性和化学改性，使“超仿棉”纤维不仅具有外观的“仿棉”，还要提高染色性、吸湿性、安全环保性等性能。
采用钛系催化剂、醇改性的亲水性共聚酯、超细纤维级全消光仿棉型聚酯等都已经在大型连续聚酯生产线上实施生产，比如上海石化等公司，其开发的产品已具备了技术和经济的可行性。
2.2产业链利益的优化和协调
作为“超仿棉”纤维的原料生产商，更应当重视聚酯产业链的可持续发展。近30年来，涤纶短纤不断升级换代，最早开发的“棉型”1.67dtex短纤的强度只有2.5～3.5cN/dtex，断裂伸长率为30%～40%，但棉型感很强；为适应中国纺织加工业的发展和市场需求，进一步将纤度降低至1.56dtex，同时提高模量、降低伸长率，虽逐步丧失了棉型感，但涤纶本身的特点非常明显；之后，为进一步提高纺织加工效率并改善手感，短纤纤度进一步降低至1.3dtex，使织物的手感得到有效改善。化纤行业通过技术创新和观念创新，未将新增成本转嫁至产业链的下游生产环节，而是通过技术进步（如大容量生产线、高开孔密度喷丝板等）、扩大生产量以及降低物耗和能耗等手段来抵消新增成本。同时尽可能地适应纺织业和印染后整理的技术加工水平，完善纤维的纺织加工性能，稳定产品质量，降低产品成本，吸引更多的用户。
上游企业在很大程度上应充分关注如何为下游产业提高生产率和节能减排，片面追求局部利益的最大化对产业链健康发展不利。对于聚酯纤维产业链来说，聚酯改性、纤维改性比纺纱、织造、染整差异化处理的投入低，能耗低，对环境的影响也相对较小。
链接
一项调查表明，目前我国服用进口面料主要是化纤产品，占进口面料总数的60%左右，主要来自韩国、中国台湾、中国香港、日本等国家和地区。而服装企业选用进口面料的主要原因是国产化纤面料的外观风格、手感性能、疵点、悬垂性（成形性）、颜色这5方面的质量较差。经分析，中高档化纤面料进口产品的主体为涤纶差别化长丝面料，少部分为其它新型化纤面料及其混纤面料。
目前，日本、韩国和中国台湾等化纤业发达地区的最新面料的纤维组成已经发展到2～4种，多的达5～6种，通过纤维结构变化和织物组织结构的变化，实现仿真、超仿真效果，已成为发展趋势。但现阶段我国新型化纤的性能还不稳定，应用还不普遍，因此部分仿真面料中的新型化纤由国外公司提供。但由于一些面料开发企业缺少对原料的了解，开发后达不到高档原料制得高档面料的要求。
日本在化纤原料开发方面处于世界领先地位。针对面料的最终风格，开发出异形截面、超细、高收缩、多成分共聚等新型纤维。通过对纤维结构、纱布结构进行综合设计，巧妙复合了化纤、纺织、染整各领域技术进步成果开发出了“仿真、超仿真”的新合纤面料。
台湾地区化纤企业在各种功能性纤维、仿真纤维、超细纤维的研发生产上与欧、美、日等国家和地区并驾齐驱，有些新产品处于世界领先地位，特别是在吸湿、排汗、速干、瞬间凉感等新型纤维的开发上可圈可点。
对话
嘉宾名片
东华大学高性能纤维制品研究室主任、材料科学与工程学院教授王华平
太仓市金辉化纤实业有限公司董事长、高级经济师谈辉
江苏德赛化纤有限公司总经理潘鸿庆
怎么理解“超仿棉”？
王华平：到目前为止，可以说，聚酯纤维仿棉主要经历了3个阶段：第一阶段是从形态、形貌上仿；第二阶段是从性能上仿，比如起毛起球性等，从单个指标上来比对，有一些指标是能达到棉纤维的水平的，而有些指标则有较大差距，比如染色、光泽等；目前提到的“超仿棉”很重要的一点是要关注它的最终应用，是从功能上定位的，这样就使评价体系不以单个指标为准，是一个综合评判的过程。比如超仿棉面料开发出来后，首先看上去要像棉织物，摸上去像棉织物，穿起来也要像棉织物。另外，涤纶在某些性能或功能上确实优于棉花，因此在纤维及面料开发过程中怎么充分利用涤纶本身的优势也有很大学问。因此，超仿棉产品体系的设计应以“1＋x”形式为主，1代表以仿棉为主，目标定位实际上是颜色、光泽、手感及基本性能上跟棉花相当，而“x”是指根据终端市场的一些应用要求进行某项或某几项功能的强化，目的是希望不仅能达到棉制面料的感官性能，同时在舒适性、功能性上也有大的提升，在这个基础上再融合一些人体工程学的设计理念，符合人性化需求。
当然在这个过程中要尽量避免棉纤维的一些固有缺陷。比如我们很关注纤维的回潮率和亲水性。从功能角度来说，一种纤维材料或一块面料的回潮率不能太高，因为太高容易影响其舒适性，因此就要提高纤维或面料的温湿度调控能力，实现吸放湿的动态效应，保证穿着者舒适。这是超仿棉涤纶很重要的一点。
谈辉：日本在20世纪80年代就提出了“新合纤”的概念，而我国“超仿棉”概念是在“十一五”发展纲要才正式提出的。虽然近年来我国化纤的总产能在全世界保持领先，但差别化率与功能性纤维的开发与世界发达国家相比还有较大差距。所有的材料都有优点和缺点，现在谈“超仿棉”涤纶，就是尽量达到棉的优点，并克服它的一些缺陷。首先是“仿”，从视觉和触觉等直接感观上，使涤纶织物在形态、光泽、手感上达到棉织物的质感；其次是“超”，从特性和功能诉求上，一方面保留棉织物的优点，另一方面从改变棉在应用上的局限和缺点入手，最终实现棉所无法达到或满足的功能。
潘鸿庆：“超仿棉”聚酯纤维有两层意思，一是作为化纤，在某些功能上是否可以超越棉花，二是在舒适性方面却超级像棉花的化纤。如果将其定义为全面超越棉花的化纤，从技术角度来说还不成熟，但在功能性方面完全可以利用物理或化学改性实现对棉花的超越。当然棉花是目前舒适性最好的纤维，化纤要超越它还有一大段路要走，这也是世界性的难题。
从企业角度怎样完善超仿棉聚酯的产品开发及应用？
谈辉：从加工层面上来说，这是一个化学与物理过程在纤维上共同作用的过程；从应用层面上说，需要整个产业链协同合作，只有发挥好各自的优势和强项才能完成。目前太仓金辉已经同织造、印染后整理、服装等产业链下游行业开展了紧密合作，并按终端用户的要求逐步改进。
进入21世纪以来，尤其是随着中国经济全球化进程的深入，所有行业都面临着一个超竞争时代的来临，有序健康的竞争才会带动和促进行业的进步和产业的快速发展。
潘鸿庆：2010年棉价已突破3万元/t，预计今后将长期稳定在2万元/t以上，这给化纤企业带来了机会也提出了新的要求。比如在家纺行业，一些不跟皮肤直接接触的产品，使用化纤是完全没问题的，而在与皮肤接触类的家纺产品当中，怎么解决化纤产品舒适性是个重要课题。事实上，化纤和棉花并不是单纯的竞争关系，关键是怎样优势互补。20世纪70、80年代的混纺产品以涤纶为主，棉花为辅，比如涤/棉（70/30），后来为了解决舒适性的问题，把棉花含量提高了，变成棉/涤（70/30）。
1纳米纤维素制备方法
1.1机械法制备MFC
天然纤维素经高压机械处理，得到一种新型高度润胀的胶体状纳米纤维素，一般称之为微纤化纤维素(MFC)。MFC是由一些长的线状微细纤维组成的无规则网状物，保留了微细纤维的外形，其纤维直径为10～50nm，长度为直径的10～20倍［6］。通过机械法制备MFC，无需化学试剂，对环境影响小。但采用这种方法制备的MFC粒径分布宽，且制备设备特殊，能量消耗高，因此该方法目前应用较少。高压均质法和化学机械法都属于机械制备法。
1.1.1高压均质法
高压均质法是将纤维素分解成纳米纤维素的一种常用的机械制备方法。在高压均质过程中，压力能的释放和高速运动使物料粉碎，从而减小物料的尺寸。20世纪80年代早期，Turbak等［7］以4%左右的预水解木浆为原料，制备出了MFC。文献［8］表明，Duf-resne等通过高压均质化作用对纯化后的甜菜纤维进行处理，使其细胞壁发生破坏，从而制备出MFC，MFC经干燥后可用于制备高强度纤维片。Zimmer-mann等［9］采用不同的原材料，通过机械分散和高压均质过程，制备出了最大长度及直径小于100nm的MFC。分析表明，微米尺寸的纤维素易团聚，网状结构的匀度较差。图2竹浆微纤化纤维素的扫描电镜照片
1.1.2化学机械法
高压均质法易出现均质机堵塞等问题，从而无法实现制备过程连续化。为解决上述问题，出现了一系列改进方法，即化学机械法。化学机械法是先用化学降解方法对纤维进行适当的氧化降解预处理，再用高压均质机进行均质化处理的制备方法。采用化学机械法，可以从木材、麦草和大豆中制备出MFC。ShreeP.Mishra等［10］以漂白阔叶木硫酸盐浆为原料，先用TEMPO-NaBr-NaOCl系统进行氧化，然后进行机械处理(即用普通搅拌机搅拌)，成功制备出结晶度较高的MFC。Alemdar等人［11］通过对麦草进行化学预处理，然后用机械法制备出了直径为10～80nm、长度为几千纳米的MFC。Wang等人［12］也采用该方法成功地从大豆中制备出直径为20～120nm、长度比麦草制备的MFC稍短的MFC。具体制备流程见图1。图1大豆制备MFC流程张俊华等［13］以漂白硫酸盐竹浆为原料，经过PFI打浆、化学预处理以及后续的高压均质化处理，制备出直径在0.1～1.0nm的纳米级MFC产品，如图2所示。
1.2化学法制备NCC
天然纤维素经酸水解或酶解后，得到NCC。NCC是一种直径为1～100nm、长度为几十到几百纳米的刚性棒状纤维素，一般具有天然纤维素Ⅰ的晶型，可在水中形成稳定的悬浮液［8］。化学法制备NCC的同时，还可对其表面进行改性，从而赋予纳米微晶纤维素新的功能和特性。因此化学法是国内外重点研究的NCC制备方法，研究者目前对NCC的制备、结构、性能及应用已有了比较深入的了解。
1.2.1酸水解法
酸水解法制备NCC会产生大量的废酸和杂质，对反应设备要求高，且反应后残留物较难回收，但制备工艺比较成熟，已实现工业化生产。NCC的尺寸、大小和形状在一定程度上由纤维素原料决定［14-15］。不同物种纤维素的结晶度、微原纤的尺寸差异较大。表1为不同纤维材料制备的NCC尺寸范围。从表1可以看出，采用针叶木、棉花和麻类这些植物原料制备的NCC尺寸相对较小，而采用被囊动物、细菌和海藻制备的NCC尺寸较大［8］。1947年，Nickerson等人［16］最早用盐酸和硫酸水解木材制备出纳米纤维素胶体悬浮液。1952年，Ranby［17］通过酸水解方法制备出了长度大约为50～60nm、宽度大约为5～10nm的纳米纤维素晶体。1997年，Gray等人［18］采用硫酸水解棉花、木浆等原料，制备出了不同特性的纳米纤维素，并研究了其自组装特性和纤维素液晶的合成条件。2006年，Bond-eson等人［19］优化了硫酸水解挪威云杉制备NCC的条件，找到了快速高得率制备纳米纤维素胶体的方法。棉纤维具有高结晶度、来源丰富和成本低廉等优点，成为制备NCC的优良原料。Dong等人［20］以棉滤纸为原料通过酸水解制备出了NCC，并研究了水解条件、制备方法和纤维悬浮液有序向列行为。Hasan-Sadeghifar等［21］以棉纤维为原料，通过HBr水解制备出了NCC，其制备的NCC直径为7～8nm、长度为100～200nm，具有较高的横向结晶度，如图3所示。丁恩勇等人［22］以棉纤维为原料，采用超声波分散和强酸水解的方法制备出尺寸在5～100nm、外形呈球状或椭球状的NCC，其颗粒外层的全部或局部具有纤维素Ⅱ的晶型，颗粒内部具有纤维素Ⅰ的晶型。Zhong-YanQin等人［23］以棉浆为原料，在TEMPO-NaBr-NaOCl系统氧化时采用超声波处理，制备出直径为5～10nm、长度为100～400nm的NCC。该方法制备的NCC结晶度高，得率稳定。微晶纤维素(MCC)与其他纤维素相比省去了漂白脱木素过程。MCC本身具有较高的结晶度和较小的粒度，为进一步快速高效制备NCC提供了条件。目前，国内外研究人员大多采用MCC作为制备NCC的原料。文献［8］表明，Marchessault等人采用硫酸水解MCC，不仅分离出NCC，而且还发现制备的NCC表面带负电荷，因此NCC由于静电排斥力的作用而形成一个稳定的纤维素悬浮液体系。Bai等人［24］对MCC进行酸水解得到NCC后，采用差速离心的方法将制备的悬浮液进行分级，从而得到满足不同需求、分布较窄的NCC。唐丽荣等人［25］以MCC为原料，以阳离子交换树脂为催化剂，通过硫酸水解制备的NCC直径为2～24nm。长度较普通酸水解制备的图4细菌NCC的透射电镜照片NCC的更长，呈丝状，且相互交织形成网状结构。除了以上用得较多的原材料，被囊动物、细菌纤维及麻类等由于具有较大的长径比，也成为制备NCC的原料。1952年，Ranby等人［17］研究了被囊动物和细菌纤维的物理化学性质。文献［8，25-26］表明，Terech等人通过硫酸水解被囊动物制备出宽为10～20nm，长为100nm至几微米的纤维素晶须;Grunert等人通过硫酸水解细菌纤维素制备出棒状的NCC，图4为Grunert所制备的细菌NCC的透射电镜照片［8，25-26］。许家瑞等人［27］以剑麻纤维为原料，采用氯气氧化降解法制备出平均直径为10～20nm，形状为球状的NCC水溶胶产品。WeiLi等人［28］以漂白针叶木硫酸盐浆为原料，结合酸水解和超声波处理，制备出直径为10～20nm、平均长度为96nm的NCC。Le-androLuduena和MaryamRahimi等人［29-30］分别以米糖和麦草为原料，采用HCl、NaOH预处理，之后用浓硫酸水解制备出NCC。
1.2.2酶解法
酶解法制备工艺条件温和，专一性强，且所用的试剂酶与纤维素酶均为可再生资源，因此其对社会可持续发展具有重要意义，预测酶解法将成为未来研究的热点。酶解即利用纤维素酶选择性酶解无定型纤维素，剩余部分即为纤维素晶体。在这一过程中，可能会发生表面腐蚀、剥皮以及细纤维化和切断作用［31］，从而使纤维素分子聚合度下降。目前，酶解研究采用较多的原料是木质纤维素、多种细菌纤维素和MCC。NorikoHayashi等人［32］用纤维素酶酶解海洋生物刚毛藻类MCC，得到了具有纳米尺度的纤维素。蒋玲玲等人［33］利用纤维素酶(绿色木霉，TrichodermaVrideG)水解天然棉纤维，制备出纳米纤维素晶体，该纤维素晶体粒径范围为2.5～10.0nm，大多呈球状。
1.3生物法制备NCC
生物法制备NCC的最大优点是低能耗、无污染，因此国内外都竞相发展这一技术。通过微生物合成法制备的纤维素通常被称为细菌纤维素。细菌纤维素的物理和化学性质与天然纤维素相近。生物法制备NCC时可调控NCC的结构、晶型和粒径分布等，因此容易实现工业化和商业化。但是细菌纤维素制备过程复杂、耗时长、成本高、价格贵、得率低［8，26］。文献［34］表明，1986年Brown等人发现木醋杆菌(Acetobacterxylinum)可生产细菌纤维素，此后人们对细菌纤维素的研究越来越深入。除木醋杆菌可以生产细菌纤维素外，根瘤农干菌(Agabaoteriumtumefa-ciens)、假单细胞杆菌属(Pseudomonas)、固氮菌属(Azotobacter)、根瘤菌(Rhizobium)等某些特定的细菌也能产生细菌纤维素，其中对木醋杆菌的研究比较深入［8，34-35］。采用不同的培养方法，如静态培养和动态培养，利用木醋杆菌处理可得到不同等级结构的纤维素。通过调节培养条件，也可得到化学性质有差异的细菌纤维素。此外，也可采用不同葡萄糖衍生物碳源生产纤维素，如Rainer［36］以阿拉伯糖醇和甘露糖醇为碳源生产纤维素，产生的纤维素量分别是以葡萄糖为碳源的6.2倍和3.8倍。为降低生产成本及减轻环境污染，薛璐等人［37］以大豆乳清代替蒸馏水作为培养液基质，提高了细菌纤维素的产量，降低了生产成本。
2纳米纤维素的应用
近年来，研究人员对纳米技术与纳米材料在制浆造纸领域中的应用表现出了极大兴趣。李滨等人［38］介绍了纳米技术及纳米材料在浆料制备、纤维改性、湿部化学、纸张涂料、功能纸生产等领域的研究进展，并对其存在的问题和潜在应用做了探究。王进和唐艳军等人［39-40］分别研究了纳米SiO2和纳米CaCO3在彩色喷墨打印纸涂料和纸张涂料中的应用。由于纳米纤维素具有极大的比表面积和丰富的表面羟基，若将其加入到纸浆中，其与纸浆纤维能够紧密结合，从而提高纸浆纤维之间的结合力，因此纳米纤维素可作为制浆造纸过程中的增强剂、助留剂和助滤剂，具有很好的发展前景。张俊华等人［41］研究了MFC对纸张的增强效果，其将竹浆MFC、阳离子淀粉及竹浆MFC与阳离子淀粉复配物分别加入到纸浆中进行抄片。实验结果表明，将竹浆MFC加入到纸浆中可提高手抄片的物理性能，且MFC与阳离子淀粉协同使用时，其增强效果要明显好于单独使用竹浆MFC或阳离子淀粉时的增强效果。宋晓磊等人［42］研究了聚酰胺多胺环氧氯丙烷(PAE)/NCC二元湿强体系对纸张湿强度的影响，其采用先加入PAE、之后加入NCC的方法进行人工抄片。实验结果表明，当NCC用量为4%时，PAE/NCC二元体系对手抄片的干抗张强度增强效果最好，最大值为112.6N•m/g，比单独加入PAE时提高了35.5%。吴开丽等人［43］所做的实验结果表明，NCC对纸张的物理强度有一定的增强作用，且不同制备工艺条件制备的NCC对纸张的增强效果也不同;此外，其还分析了制备NCC时反应时间、反应温度及酸浆比对纸张增强的影响。
NCC的悬浮液在磁场或剪切力的作用下能发生定向，干燥成固体后这种定向仍然存在，因此NCC具有手性向列液晶相的特殊光学性能。定向NCC膜所反射的圆偏振光颜色随入射角度变化而变化。基于这种特殊光学性能，NCC可用于荧光变色颜料(如荧光变色油墨)的制造;NCC的光学特性使其不能通过印刷和影印等技术进行复制，可用于防伪纸、防伪标签和高级变色防伪油墨［43-44］。纳米纤维素除了用于制浆造纸，在其他领域也有应用。
(1)高性能增强复合材料
纳米纤维素与普通纤维素相比，在高杨氏模量及强度方面有数量级增加。桂红星等人［45］研究了NCC对天然乳胶的增强效果，当NCC用量为4%时，硫化胶膜的拉伸强度提高了69%;撕裂强度提高了210%。采用纳米纤维素作为工程塑料的增强填充剂，纳米纤维素含量高达70%时，增强产品具有普通工程塑料5倍的高强度，与硅晶相似的低热胀系数，同时保持高的透光率。利用这种特性可开发出柔性显示屏、精密光学器件和汽车或火车车窗等新产品［26］。此外还可用于建筑行业的增强，比如承重墙、楼梯、屋顶、地板等。
(2)电子工业
Shah等人［46］开展了采用纳米纤维素做高解析度动态显示器件的研究，使其有望作为电子书籍、电子报刊、动态墙纸等的新材料。Jonas等人［47］的研究提到索尼公司已经将纳米纤维素应用到耳机隔膜中，如图5所示。
(3)医药工业
纳米纤维素晶体能牢固地吸附药物及其他配料，所形成片剂不易吸湿，但可迅速崩解，因而被广泛用作赋形剂和崩解剂，制造嘴嚼药片、糖衣片和膜衣片等。此外，纳米纤维素还可用于人造皮肤、人工血管、神经缝合保护罩、动物伤口敷料及牙齿再生等。
(4)日用化工业
粉末纳米纤维素晶体可作为黏结剂，直接用于化妆品的压制，所得到的产品表观细腻、平滑、易于擦去。据报道，日本和美国已将纳米纤维素用于膜滤器(无菌装置、超滤装置等)、高强度纸杯、可循环使用婴儿尿裤、仿人造皮革、指甲油等化妆品基质［26，48］。
(5)食品工业
纳米纤维素在食品行业主要作为食品添加剂，如乳化和泡沫稳定剂、高温稳定剂、增稠剂、悬浮剂、面粉替代物、脂肪替代物、冷冻食品及饮料中的添加剂等［43］。
关键词：纤维；定性分析；注意事项
纤维含量的检测大体分两部分，通常情况下第一步是进行纤维定性分析，然后做纤维定量分析。但一组分除外，通过定性分析确定纤维制品只有一种纤维组成时，不需进行定量分析。可以认定这种纤维的含量为100%。但需要格外小心，因为往往制品中含有微量的其他纤维。纤维定性分析不准确，会出现以下情况：一是无法进行第二步定量分析，如制品是由棉与腈纶混纺，定性为棉与锦纶混纺，因所用试剂不同，试验无法进行，就是进行了，检验结果也是错误的。另一种情况是由于某种纤维的含量比较少，定性时未发现，结果同样是错误的。因此，定性是纤维含量检测中的重中之重。
1纤维定性常用标准及方法
目前纤维定性使用的国内标准很多，此外，还有SN/T相关标准中对新型纤维的定性方法。
日常使用较多的是FZ/T?01057.1-4及GB/T16988。上述各种方法就是根据纤维的物理、化学性能设计的。标准FZ/T?01057.1规定纺织纤维鉴别试验方法的一些共同性的技术要求，给出了纤维鉴别试验的一般性程序。FZ/T?01057.2是根据纤维燃烧时的气味、残留物的状态来分辨的。FZ/T?01057.3根据纤维的外观形态包括纵向和横向形态来分辨的。FZ/T?01057.4根据纤维在不同溶液中的溶解性来分辨的。FZ/T?01057.5根据纤维的染色性来分辨的。FZ/T?01057.6根据不同的纤维其熔点不同来分辨的。如锦纶6和锦纶66，点燃时的气味、残留物的状态一样，在相同的溶液中溶解性基本一致，在显微镜下观察纵向形态一样，采用上述几种方法不能将其分开，但这两种纤维的熔点是不一致的，锦纶6是215℃～224℃，锦纶66是250℃～258℃。FZ/T01057.7根据不同的纤维密度来分辨的。GB/T?16988标准给出了各种毛纤维的纵向形态，通过在显微镜下观察其鳞片的大小、厚度、密度、条干均匀度等加以区分。大家在使用标准时，可以按标准中描述的不同纤维在各方法中的具体现象来判断。
除了以上的标准方法外，还有一种非常规的纤维定性方法，就是手感目测法。手感目测方法是用手触摸，眼睛观察，凭经验来判断纤维的类别。这种方法简便，不需要任何仪器，但需要鉴别人员有丰富的经验。对服装面料进行鉴别时，除对面料进行触摸和观察外，还可从面料边缘拆下纱线进行鉴别。
常见纤维的手感目测特点总结如下：
（1）手感及强度
棉、麻手感较硬，羊毛很软，蚕丝、粘胶纤维、锦纶则手感适中。用手拉断时，感到蚕丝、麻、棉、合成纤维很强；毛、粘胶纤维、醋酯纤维则较弱。
（2）伸长度
拉伸纤维时感到棉、麻的伸长度较小；毛、醋酯纤维的伸长度较大；蚕丝、粘胶纤维、大部分合成纤维伸长度适中。
（3）长度与整齐度
天然纤维的长度、整齐度较差，化学纤维的长度、整齐度较好。棉纤维纤细柔软，长度很短。羊毛较长且有卷曲、柔软而富有弹性。蚕丝则长而纤细，且有特殊光泽。麻纤维含胶质且硬。
（4）重量
棉、麻、粘胶纤维比蚕丝重；锦纶、腈纶、丙纶比蚕丝轻；羊毛、涤纶、维纶、醋酯纤维与蚕丝重量相近。
手感目测法对检测者的要求极高，除非非常有经验的操作者，否则很少有人采用，但是对于实验室检测来讲如果掌握一些常见纤维的基本手感目测特点，势必会对我们的日常检测工作带来一定的帮助。
2纤维定性的一般性程序
定性分析主要是根据纤维的物理、化学性能不同，将纤维分开。
在FZ/T01057.1—2007标准中规定：先用显微镜法将待测纤维进行大致分类，分出天然纤维素纤维（如棉、麻）、再生纤维素纤维（如粘纤等）、动物纤维（如羊毛、羊绒、兔毛、驼绒、羊驼毛、马海毛、牦牛绒、蚕丝等）、化学纤维。第二步化纤包括人造纤维等采用燃烧法、溶解法等一种或几种方法进一步确认后最终确定待测纤维的种类。
但在实际检验过程中，可以按个人的习惯，不必全局限标准中程序。如先用燃烧法，再用显微镜法、溶解法等均可。只要能把不同的纤维正确地鉴别出来即可。
（1）如果是一个未知样品，一般按以下程序来鉴别。
第一步：拉伸
如可拉伸2倍以上，放入浓硫酸：溶解为氨纶；不溶解为橡胶；如不可拉伸2倍以上，进入第二步。
第二步：显微投影
独特形状：纵向扭曲，横向腰形中腔：棉；纵向有节，横向腰形中腔：麻；纵向沟槽，横向锯齿形：粘胶；纵向鳞片，横向近似圆形：羊毛；其他，进入第三步。
第三步：70%硫酸
如溶解，再燃烧：有毛发燃味（丝）；有纸燃味（其他再生纤维素纤维）；如不溶解进入第四步。
第四步：36%~38%盐酸
如溶解为锦纶：再可用15%盐酸，溶解的为锦纶6，不溶解的为锦纶66；如不溶解进入第五步。
第五步：65%~68%硝酸
如溶解为腈纶；如不溶解进入第六步。
第六步：40%氢氧化钠
如溶解为涤纶；如不溶解为丙纶。
（2）如果开始可以确定样品组成全部为化学纤维，则可以按图1所示程序进行进一步鉴别。
当然，任何鉴定程序不可能适合所有的情况，肯定存在这样或那样的缺陷，这需要操作者在试验过程中灵活选择，以最大程度地保证检测结果的准确性。
3定性分析过程中存在的问题
近年来，随着人们对纤维制品服装性能要求的提高，国内外流行面料大量采用了以舒适性和环保性为主的Tecel、Modal、Viloft、竹浆纤维、竹原纤维、大豆蛋白纤维、甲壳素纤维等，这些新型纺织纤维的开发和应用，满足了人们的绿色消费需求。但是，目前一些产品在市场上也出现了鱼目混珠的现象，准确地认识和鉴别这些新型纤维成为当今纺织品检测领域一个重要课题。目前，在纤维定性分析中主要存在以下问题：
⑴由于很多新型纤维标准中没有明确术名，故造成在定性的时候，产品标注的纤维名称在标准中没有对应的名称，在出具报告的时候与产品标签标注不一致。如市场上很多商品标签都标注含有竹纤维，虽然在FZ/T?01057.3—2007中附有竹纤维的图，但是没有语言描述，在FZ/T?0105.3—2007中在附录C补充纤维名称中只给出了竹（原）纤维和竹浆纤维的名称供参考，没有给出具体该怎么标注。在这种情况下，厂家多数又不能提供纤维的生产工艺证明，所以多数实验室都将竹浆纤维标注为新型再生纤维素纤维。
⑵在生产过程中由于喷丝孔的形状各不相同，导致纤维外观形态各不相同，即使是同一种纺丝液，也可以纺出截面横向和纵向形状完全不同的纤维。如果按标准FZ/T?01057.3—2007《纺织纤维鉴别试验方法第3部分：显微镜法》，用显微镜观察未知纤维的纵面和横截面形状，对照纤维的标准照片和形态描述来鉴别未知纤维的类别，可能会无法判断纤维的类别。比如：莫代尔纤维目前就有很多种，有台湾产莫代尔纤维、奥地利兰精莫代尔纤维、纽代尔纤维和其他莫代尔纤维，这些莫代尔纤维都属于再生纤维素纤维，且都叫“莫代尔纤维或纽代尔纤维”。虽同属于莫代尔再生纤维素纤维，但其纵向形状特征彼此之间是不同的，外观形态有的有沟槽，有的没有，即使有沟槽且沟槽形状、大小、数量均不同，即使是同一种莫代尔纤维，也由于其纺丝液出喷丝孔后因环境条件的变化（如空气流动速度有变化）其外观形态也可能不尽相同，且每一种莫代尔纤维与《纺织纤维鉴别试验方法第3部分：显微镜法》（FZ/T?01057.3—2007）的附录B中所列莫代尔纤维的横截面、纵面形态特征描述及附录C中所列莫代尔纤维的横截面、纵面形态显微照片均不相符或不完全相符，可见，随着新型纤维的不断出现，再单纯依靠某一种手段或方法来鉴别纤维已经不可行了。对于纤维定性，特别是新型纤维的定性，应该采用多种手段或方式来综合判定，以期获得准确的定性结果。
⑶标准的制定和修改严重滞后于市场上新型纤维的推出速度。目前我们在纤维定性时用的标准大部分是2007年以前的，而很多新型纤维的出现是在标准制定之后，故很多标准中没有涉及到这些新型纤维，这就要求我们国家相关部门应成立专门的机构，及时了解市场动态，组织相关专家学者制定或修改相关标准。一方面可以更好地规范企业生产和市场秩序，另一方面也可以提高我国企业在世界纺织市场中的地位。
⑷我国纺织企业分布不太均衡，且某些类型的纤维生产地相对集中，故造成有些实验室或检测机构日常检测只是对某些类型的纤维很熟，但是对其他纤维特别是一些新型纤维的认识相对不足。特别是目前这种新型纤维层出不穷的时代，这就更加适应不了市场的需要了。针对这种情况我们相关部门应该定期组织相关培训或交流活动，使大家有一个相互交流学习的平台，同时也有助于提高我们国家对纺织品检测的实力。
4定性分析时应注意的问题
⑴一定要注意取样的完整性，取样时一定要包含制品中所有纤维，以免遗漏。
⑵一种方法不能完全确定时，要多采用几种方法，以尽可能保证结果的准确性。
⑶不断积累纤维有关新的知识，丰富自己的经验。对于纤维定性来讲，经验是最重要的。
5定性分析对操作者的要求
为了做好纤维定性工作，作者认为操作者需做好以下几个方面：
⑴从事纤维定性分析的人员应具有各种纤维的基本知识，尤其是要掌握纤维的物理性能，如纤维的形态包括纵向形态和横向形态、色泽、细度等等以及纤维的化学性能，如溶解性能、燃烧性能、耐热性能等等，这是分清纤维最基本的一些知识。随着新型纤维和改性纤维的增多，每个工作人员都要不断地学习新的知识，充实自己。
⑵从事纤维定性分析的人员应具有强烈的责任心，且在工作中一丝不苟，不能糊弄了事。如来样或样品上明示纤维含量，做过纤维含量检测的人员都知道，这个数据(包括成分)往往是不准确的，可靠性较差，如果不进行定性分析直接按其标注的成分进行检验，就会出具错误的结果。
除了具备以上两个条件外，还必须有一个科学方法。所谓科学的方法就是不断地积累经验，灵活运用标准，通过不同方法的组合，省时省力，达到准确判断。
总之，做好纤维定性是纤维含量检测过程中的重中之重，务必要引起操作者对每个操作细节的足够重视，以保证检测结果的尽可能准确。
参考文献：
[1]FZ/T?01057.1—2007茧自缚纺织纤维鉴别试验方法第1部分：通用说明[S].
[2]FZ/T?01057.2—2007纺织纤维鉴别试验方法第2部分：燃烧法[S].
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[7]FZ/T?01057.7—2007纺织纤维鉴别试验方法第7部分：密度梯度法[S].
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[11]SN/T1690.1—2005新型纺织纤维成分分析方法第1部分：大豆蛋白纤维[S].
[12]SN/T?1524—2005芳香族聚酰胺纤维的鉴别方法[S].
一、人造纤维面料
(一)人纤织物的特点
人造纤维织物基本上是指粘胶纤维长丝和短纤维织物，即人们所熟知的人造棉、人造丝等。此外，也包含部分富纤织物和介与长丝与短纤维间的中长纤维织物。因此，人纤织物的性能主要由粘胶纤维特性决定。
1、人造棉、人造丝织物具有手感柔软、穿着透气舒适、染色鲜艳等特点。
2、人造纤维织物具有很好的吸湿性能，其吸湿性在化纤中最佳。但其湿强很低，仅为干强的50％左右，且织物缩水率较大，因此在裁剪前应预先缩水为好。
3、普通粘胶织物具有悬垂性好，刚度、回弹性及抗皱性差的特点，因此其服装保形性差，容易产生折皱。
4、粘胶纤维织品的耐酸碱性、耐日光性及耐其它药品性能均较好。
(二)人纤织物的品种
人造纤维织物的品种很多，除自身的纯纺外，还有许多品种属于粘胶纤维与其它纤维的混纺织物或交织物。
1、人造棉织物
以100％棉型或中长型普通粘胶纤维或富纤为原料织成的织物。如：人棉布、富纤布等。其中，人棉布是由100％粘纤织造而成的平纹组织织物，具有布身薄而柔软、纱支细、密度小、透气性好、染色鲜艳等特点，适宜做夏服与被面，价格便宜。富纤布是用棉型富纤为原料织成的平纹、斜纹等织物，即富纤细布、富纤斜纹布或富纤华达呢等，具有许多与粘纤织物相似的特点，所不同的是其染色不够鲜艳，手感挺爽且坚牢耐用，适宜做夏装或童装面料。
2、人造丝织物
以粘胶长丝或富纤长丝为原料织成的丝绸织物。如：无光纺、有光纺、美丽绸、利亚绒、人丝绡等。这些品种已在“丝型织物”一节中有所叙述，这里不再赘述。
3、粘胶纤维混纺、交织物
这里主要描述粘胶纤维与合成纤维间或粘纤长丝与短纤维间的混纺、交织产品。如：涤粘混纺织品、高卷曲粘胶纺毛织物、中空粘胶针织物等。它们均以高比例的粘纤混合低比例的涤纶纤维而制得，或各占50％的比例制成。象高卷曲粘胶仿毛织物是用67％的细旦高卷曲粘胶与33％涤纶混纺高支纱加工而成，具有手感丰润、毛感强、类似于凡立丁的外观风格，适合制作女用衣裙、便衣等。羽纱、富春纺则属人丝与人纤纱或棉纱的交织产品，具有质地坚牢，布面柔滑挺实，价格便宜等特点，常可用做服装里料。
总之，人造纤维面料以其优良的吸湿性取胜于其它化纤面料，但由于其织物下水后会变硬、强力变差，因此洗涤时须注意不要用力揉搓。此外，在裁剪时要将折边留的宽一些，并需码边，以免纱线滑脱，出现“扒丝”现象。
二、涤纶面料
(一)涤纶纤维面料的特点
涤纶面料是日常生活中用的非常多的一种化纤服装面料。其最大的优点是抗皱性和保形性很好，因此，适合做外套服装。一般，涤纶面料具有以下特点：
1、涤纶织物具有较高的强度与弹性恢复能力。因此，其坚牢耐用、抗皱免烫。
2、涤纶织物吸湿性较差，穿着有闷热感，同时易带静电、沾污灰尘，影响美观和舒适性。不过洗后极易干燥，且湿强几乎不下降，不变形，有良好的洗可穿性能。
3、涤纶是合纤织物中耐热性最好的面料，具有热塑性，可制做百褶裙。褶裥持久。同时，涤纶织物的抗熔性较差，遇着烟灰、火星等易形成孔洞。因此，穿着时应尽量避免烟头、火花等的接触。
4、涤纶织物的耐光性较好，除比腈纶差外，其耐晒能力胜过天然纤维织物。尤其是在玻璃后面的耐晒能力很好，几乎与腈纶不相上下。
5、涤纶织物耐各种化学品性能良好。酸、碱对其破坏程度都不大，同时不怕霉菌，不怕虫蛀。
(二)涤纶纤维面料的品种
涤纶纤维面料的种类较多，除织制纯涤纶织品外，还有许多和各种纺织纤维混纺或交织的产品，弥补了纯涤纶织物的不足，发挥出更好的服用性能。目前，涤纶织物正向着仿毛、仿丝、仿麻、仿鹿皮等合成纤维天然化的方向发展。
1、涤纶仿真丝织物
由圆形、异形截面的涤纶长丝或短纤维纱线织成的具有真丝外观风格的涤纶面料，具有价格低廉、抗皱免烫等优点，颇受消费者欢迎。常见品种有：涤丝绸、涤丝绉、涤丝缎、涤纶乔其纱、涤纶交织绸等。这些品种具有丝绸织物的飘逸悬垂、滑爽、柔软、赏心悦目，同时，又兼具涤纶面料的挺括、耐磨、易洗、免烫，美中不足的是这类织物吸湿透气性差，穿着不太凉爽，为了克服这一缺点，现已有更多的新型涤纶面料问世，如高吸湿涤纶面料便是其中的一种。
2、涤纶仿毛织物
由涤纶长丝如涤纶加弹丝、涤纶网络丝或各种异形截面涤纶丝为原料，或用中长型涤纶短纤维与中长型粘胶或中长型腈纶混纺成纱后织成的具有昵绒风格的织物，分别称为精纺仿毛织物和中长仿毛织物，其价格低于同类毛织物产品。既具有呢绒的手感丰满膨松、弹性好的特性，又具备涤纶坚牢耐用、易洗快干、平整挺括、不易变形、不易起毛、起球等特点。常见品种有：涤弹哔叽、涤弹华达呢、涤弹条花呢、涤纶网络丝纺毛织物、涤粘中长花呢、涤腈隐条呢等。
3、涤纶仿麻织物
是目前国际服装市场受欢迎的衣料之一，采用涤纶或涤／粘强捻纱织成平纹或凸条组织织物，具有麻织物的干爽手感和外观风格。如薄型的仿麻摩力克，不仅外观粗犷、手感干爽，且穿着舒适、凉爽，因此，很适宜夏季衬衫、裙衣的制作。
4、涤纶仿鹿皮织物
是新型涤纶面料之一，以细旦或超细旦涤纶纤维为原料，经特殊整理加工在织物基布上形成细密短绒毛的涤纶绒面织物，称为仿鹿皮织物，一般以非织造布、机织布、针织布为基布。具有质地柔软、绒毛细密丰满有弹性、手感丰润、坚牢耐用的风格特征。常见的有人造高级鹿皮、人造优质鹿皮和人造普通鹿皮三种。适合做女衣、高级礼服、茄克衫、西服上装等。
三、锦纶面料
(一)锦纶纤维面料的特点
锦纶面料以其优异的耐磨性著称，它不仅是羽绒服、登山服衣料的最佳选择，而且常与其它纤维混纺或交织，以提高织物的强度和坚牢度。锦纶纤维面料的特点可归纳如下：
1、锦纶织物的耐磨性能居各类织物之首，比同类产品其它纤维织物高许多倍，因此，其耐用性极佳。
2、锦纶织物的吸湿性在合成纤维织物中属较好品种，因此用锦纶制作的服装比涤纶服装穿着舒适些。
3、锦纶织物属轻型织物，在合成纤维织物中仅列于丙纶、腈纶织物之后，因此，适合制作登山服、冬季服装等。
4、锦纶织物的弹性及弹性恢复性极好，但小外力下易变形，故其织物在穿用过程中易变皱折。
5、锦纶织物的耐热性和耐光性均差，在穿着使用过程中须注意洗涤、保养的条件，以免损伤织物。
(二)锦纶纤维面料的品种
锦纶纤维面料可分为纯纺、混纺和交织物三大类，每一大类中包含许多品种，下面简要作以下介绍。
1、锦纶纯纺织物
以锦纶丝为原料织成的各种织物，如锦纶塔夫绸、锦纶绉等。因用锦纶长丝织成，故有手感滑爽、坚牢耐用、价格适中的特点，也存在织物易皱且不易恢复的缺点。锦纶塔夫绸多用于做轻便服装、羽绒服或雨衣布，而锦纶绉则适合做夏季衣裙、春秋两用衫等。
2、锦纶混纺及交织物
采用锦纶长丝或短纤维与其它纤维进行混纺或交织而获得的织物，兼具每种纤维的特点和长处。如粘／锦华达呢，采用15％的锦纶与85％的粘胶混纺成纱制得，具有经密比纬密大一倍，昵身质地厚实，坚韧耐穿的特点，缺点是弹性差，易折皱，湿强下降，穿时易下垂。此外，还有粘／锦凡立丁、粘／锦／毛花呢等品种，都是一些常用面料。
四、腈纶面料
(一)腈纶纤维面料的特点
腈纶面料，俗称人造毛，因此其织物具有类似羊毛织物的柔软、蓬松手感，且色泽鲜艳。深受消费者喜爱。腈纶纤维面料的特点是：
1、腈纶有合成羊毛之美称，其弹性及蓬松度类似天然羊毛。因此，其织物保暖性也不在羊毛织物之下，甚至比同类羊毛织物高15％左右。
2、腈纶织物染色鲜艳，耐光性属各种纤维织物之首。但其耐磨性却是各种合成纤维织物中最差的。因此，腈纶织物适合做户外服装、泳装及儿童服装。
3、腈纶织物吸湿性较差，容易沾污，穿着有闷气感，但其尺寸稳定性能较好。
4、腈纶织物有较好耐热性，居合纤第二位，且耐酸、氧化剂和有机溶剂，对碱的作用相对较敏感。
5、腈纶织物在台纤织物中属较轻的织物，仅次于丙纶，因此它是好的轻便服装衣料，如登山服、冬季保暖服装等。
(二)腈纶纤维面料的品种
腈纶面料的种类很多，有腈纶纯纺织物，也有腈纶混纺和交织织物，主要品种如下：
1、腈纶纯纺织物
采用100％的腈纶纤维制成。如用100％毛型腈纶纤维加工的精纺腈纶女式呢，具有松结构特征，其色泽艳丽，手感柔软有弹性，质地不松不烂，适合制作中低档女用服装。而采用100％的腈纶膨体纱为原料，可制得平纹或斜纹组织的腈纶膨体大衣呢，具有手感丰满，保暖轻松的毛型织物特征，适合制作春秋冬季大衣、便服等。
2、腈纶混纺织物
指以毛型或中长型腈纶与粘胶或涤纶混纺的织物。包括腈／粘华达呢、腈／粘女式呢、腈／涤花呢等。腈／粘华达呢，又称东方呢，以腈、粘各占50％的比例混纺而成，具有呢身厚实紧密，结实耐用，呢面光滑、柔软、似毛华达呢的风格，但弹性较差，易起皱，适合制作低廉的裤子。腈／粘女式呢是以85％的腈纶和15％的粘胶混纺而成，多以绉组织织造，呢面微起毛，色泽鲜艳，呢身轻薄，耐用性好，回弹力差，适宜做外衣。腈／涤花呢是以腈、涤各占40％和60％混纺而成，因多以平纹、斜纹组织加工，故具有外观平挺，坚牢免烫的特点，其缺点是舒适性较差，因此多用作外衣、西服套装等中档服装的制作。
【关键词】肝纤维化；酒精性肝；证候
Fundproject:SubjectsupportedbyShandongProvincialTCMSciresearchFoundation（No：2005232）本项研究在前期酒精性肝纤维化中医证候特点的研究基础上，采用临床流行病学的原则和方法，明确诊断标准和排除标准，较全面地收集酒精性肝纤维化患者可能影响中医证候特点分布的实验室检查指标，对酒精性肝纤维化临床中医证候特点与实验室检查指标的关系进行探讨。
1研究对象
所有病例于2004年6月至2005年12月在北京中医药大学东直门医院、中日友好医院、延边大学医学院附属医院、内蒙古民族大学附属医院、泰山医学院第一附属医院共五家医院，按统一研究方案收集，包括门诊及住院病人。共收集合格病例199份。调查表均由消化科医院临床医生填写。调查表中酒精性肝纤维化患者的临床资料，体格检查、实验室及特别检查，如肝纤维化4项、肝功能、B超，均分级量化。病例纳入标准参照2002年中华医学会肝脏病学分会脂肪肝和酒精性肝病学组南京的诊断标准和日本的诊断标准制定［1］。中医相关辨证标准参照《中药新药临床研究指导原则》［2］。
2结果
前期研究表明，酒精性肝纤维化的中医证候大体分为以下几大类：类肝胆湿热、类肝气郁结、类湿邪困脾、类肾虚血瘀、类脾气虚、类瘀血阻络等，下面对年龄、职业等可能影响酒精性肝纤维化中医证候分布因素进行分析，结果如下。
2.1γGT值与证候特点分布的相关性
见表1。表1γGT值与酒精性肝纤维化患者证候特点分布的相关性（略）表明所收集病例中，γGT值各级别分组之间与酒精性肝纤维化患者中医证候特点的分布有极显著性差异（P
2.2AST/ALT值与证候特点分布的相关性
见表2。表2AST/ALT值与证候特点分布的相关性（略）
表明所收集病例中，AST/ALT值各级别分组之间与酒精性肝纤维化患者中医证候特点的分布无显著性差异。
2.3总胆红素分级与证候特点分布的相关性
见表3。表3总胆红素分级与证候特点分布的相关性（略）
表明所收集病例中，总胆红素值各级别分组之间与酒精性肝纤维化患者中医证候特点的分布无显著性差异。
2.4PⅢP含量分级与证候特点分布的相关性
见表4。表4PⅢP含量与证候特点分布的相关性（略）
表明所收集病例中，PⅢP含量各级别分组之间与酒精性肝纤维化患者中医证候特点的分布无显著性差异。
2.5CIV含量分级与证候特点分布的相关性
见表5。表5CIV含量与证候特点分布的相关性（略）
表明所收集病例中，CIV含量各级别分组之间与酒精性肝纤维化患者中医证候特点的分布无显著性差异。
2.6HA含量分级与证候特点分布的相关性
见表6。表6HA含量与证候特点分布的相关性（略）
表明所收集病例中，HA含量各级别分组之间与酒精性肝纤维化患者中医证候特点的分布无显著性差异。
2.7LN含量分级与证候特点分布的相关性
见表7。表7LN含量与证候特点分布的相关性（略）
表明所收集病例中，LN含量各级别分组之间与酒精性肝纤维化患者中医证候特点的分布无显著性差异。
2.8舌脉与酒精性肝纤维化患者证候特点分布的相关性
2.8.1舌色、舌形与酒精性肝纤维化患者证候特点分布的相关性
见表8。表8舌色、舌形与证候特点分布的相关性（略）
表8结果表明：淡白舌、淡红舌在“类湿邪困脾”及“类脾气虚”证候中发生率高；舌红与红绛在“类肝胆湿热”证候中发生率高；舌暗，舌下瘀斑在“类肾虚血瘀”及“类瘀血阻络”证候中发生率高；舌胖大有齿痕在“类脾气虚”及“类湿邪困脾”证候中发生率高。
2.8.2苔色、苔质与酒精性肝纤维化患者证候特点分布的相关性子
见表9。表9苔色、苔质与患者证候特点分布的相关性（略）
表9结果说明：苔白在“类湿邪困脾”及“类脾气虚”证候中发生率高；苔黄在“类肝胆湿热”证候中发生率高；苔厚腻在“类脾气虚”及“类湿邪困脾”证候中发生率高；少苔在各类证候中发生率低。
2.8.3脉象与酒精性肝纤维化患者证候特点分布的相关性
见表10。表10脉象与证候特点分布的相关性（略）
表10结果表明：脉弦在“类脾气虚”及“类肝气郁结”证候中发生率高；脉弦滑在“类肝胆湿热”证候中发生率高；脉弦细在“类湿邪困脾”及“类脾气虚”证候中发生率高；脉弦数在“类肝胆湿热”证候中发生率高；脉弦涩在“类瘀血阻络”及“类肾虚血瘀”证候中发生率高。
3小结
本研究对199例酒精性肝纤维化患者的病例资料研究结果表明，AST/ALT值、总胆红素的分级以及肝纤维化指标对酒精性肝纤维化患者中医证候特点的分布无显著性影响，γGT值对酒精性肝纤维化患者中医证候特点的分布有显著性影响，γGT值在100U/L以内时，中医证候特点分布以“类湿邪困脾”和“类脾气虚”多见。受客观条件限制，收集病例数较少，只是限于患者非创伤检查来明确诊断，由于缺乏肝穿病理资料支持，未能明确酒精性肝纤维化病理分级，所得结论不足以反映酒精性肝纤维化中医证候特点规律，只是对酒精性肝纤维化中医证候特点做一点探索性工作，尚需不断总结和进一步的深入研究。
参考文献