超細纖維的應用及其研究進展

摘 要：介紹了超細纖維及其主要性能?？偨Y(jié)了超細纖維的幾種生產(chǎn)技術(shù)，包括直接紡絲法、復合紡絲（機械/化學剝離法、溶解/水解剝離法）以及共混紡絲法。介紹了超細纖維的應用及其研究進展。

關(guān)鍵詞：超細纖維；生產(chǎn)技術(shù)；研究進展

1 超細纖維概述

隨著纖維技術(shù)的發(fā)展，纖維的功能得到了大幅的提高，對纖維的功能性和舒適性等的要求也越來越高，同時非服裝行業(yè)對織物特殊性能的要求，促進了功能纖維比重的增加。目前，超細纖維紡織品在醫(yī)學、環(huán)保、能源、人體防護和衛(wèi)生保健等領(lǐng)域得到了廣泛的應用[1]。纖維直徑是衡量纖維細度最具可比性的物理量，但實際應用中常采用線密度表征纖維細度（ρl）。線密度定義為“質(zhì)量除以長度”，單位特[克斯]，符號tex。1km長纖維的質(zhì)量為1g時，稱該纖維的線密度為1特[克斯]，即1tex=1g/km。一般而言，單纖維線密度為0.1～1.0分特[克斯]（dtex）的纖維屬于超細纖維。纖維越細越表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。主要歸納如下：（1）線密度相同的復絲或紗線，其單纖維根數(shù)越多成紗能力越高；（2）單纖維密度越小，抗彎曲剛度越低，紗線及織物的手感越柔軟；（3）單纖維直徑越小，纖維比表面積越大，吸附性增強，去污力、過濾性能好，毛細效應強；（4）單纖維直徑越小，單位面積織物的密度越高，織物保暖性越好，具有防水透氣性。但是單纖維線密度較小也帶來一些缺點，如染整加工時上染速度快、染料吸收量大，但顯色性、染色牢度差。

2 超細纖維生產(chǎn)技術(shù)

目前比較成熟的超細纖維制造方法見表1[2]。生產(chǎn)方法決定了

纖維線密度的大小，常規(guī)紡絲法得到的超細纖維線密度為0.30～1.0dtex，物理（或化學）剝離法可制得0.10～0.50 dtex的超細纖維，復合海島法可得到0.03～0.06 dtex的超細纖維，共混海島法可得到0.0003～0.0008 dtex的超細纖維。

3 超細纖維的應用

超細纖維具有許多優(yōu)異的特性，如彎曲剛度很小、有較大的比表面積、直徑?。芍瞥沙呙芸椢铮?，因而應用廣泛，可用于人工皮革、紡織品、隔膜材料、醫(yī)用材料等眾多領(lǐng)域。然而超細纖維還有許多特性未被發(fā)現(xiàn)，因此還有許多應用有待開發(fā)。根據(jù)超細纖維的特性，可將它們的用途簡單歸納如下（見表2）[2]：

4 超細纖維研究進展

超細纖維的發(fā)展是從復合紡絲技術(shù)的成功開始的，分為三個階段[2]：第一階段為20世紀70年代，主要研究內(nèi)容是如何制造超細纖維；第二階段是1981年至1985年期間，該階段主要研究開發(fā)超細纖維的實際應用，為超細纖維的商品應用開發(fā)階段；第三階段從1986年后至今，主要是研究和發(fā)掘超細纖維功能的時代，由于超細纖維的纖維細度對其功能有很大的影響。因此，該階段也有很多工作是以如何獲得更細的纖維為目的展開的。盡管人們對超細纖維的認知在不斷的加深，但仍然有很多特性未被知曉。

近年來，隨著納米技術(shù)的發(fā)展及其應用領(lǐng)域的不斷擴展，使得納米纖維技術(shù)也成為國內(nèi)外學者的研究熱點。納米纖維是指直徑在納米尺寸（1～100nm）范圍內(nèi)的纖維。目前，納米纖維的制備方法有多種，包括拉伸法、微相分離法、自組裝法、AAO模板法、靜電紡絲法等，但是除靜電紡絲法外，其它納米纖維制備方法無法直接、連續(xù)制備納米纖維，難以工業(yè)化量產(chǎn)，且制備的纖維直徑通常在500nm以上，而靜電紡絲則能制備出最小直徑達1nm的超細纖維。

國外關(guān)于靜電紡絲的研究起步較早，主要集中在紡絲條件、裝置和方法的創(chuàng)新、理論模型的建立等方面。Deitzel等[3]研究了包括紡絲液濃度、紡絲電壓等在內(nèi)的工藝參數(shù)對靜電紡納米纖維外觀形貌的影響，證明了靜電紡納米纖維織物的宏觀形貌和靜電力場效應有關(guān)系。Reneker等[4]研究了各工藝參數(shù)（包括固化距離、表面張力、聚合物濃度、粘度、溶液密度等）對射流半徑的影響。國內(nèi)關(guān)于靜電紡絲的研究開始于2002年，著重于工藝參數(shù)對纖維外觀形貌和直徑的影響研究。傅杰財?shù)萚5]研究了靜電紡絲中控制纖維形貌的方法，發(fā)現(xiàn)可通過控制有溶劑揮發(fā)速率和溶液相分離速率而達到控制纖維形貌的目的。高曉艷等[6]利用靜電紡絲方法制備了聚酰胺6（PA

6）納米纖維復合材料，能夠有效地改善傳統(tǒng)過濾材料的過濾效率。

5 結(jié)束語

生物仿生、智能傳感超細纖維材料具有很好的應用前景，將成為研究及應用的熱點。隨著靜電紡絲技術(shù)的發(fā)展和普及，具有納米、微米級尺度的超細纖維的制備變得更為簡易、性能可控，具有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻

[1]侯琳熙，韓玉平，魏丹毅，等.超細纖維的功能性應用及生產(chǎn)現(xiàn)狀[J].山東紡織經(jīng)濟，2007（3）：84-86.

[2]張大省，王銳.超細纖維發(fā)展及其生產(chǎn)技術(shù)[J].北京服裝學院學報（自然科學版），2004，24（2）：62-68.

[3]Deitzel J M， Harris D， et al. The effect of processing variables on the morphology of electrospun nanofibers and textiles [J]. Polymer，2001，42（1）：261-272.

[4]Reneker D H， Yarin A L， et al. Bending instability of electrically charged liquid jets of polymer solutions in electrospinning [J]. Journal of Applied Physics， 2000， 87（9）：4531-4547.

[5]傅杰財.靜電紡絲中形貌控制及其應用[D].蘭州大學，2014.

[6]高曉艷，張露，等.靜電紡聚酰胺6纖維復合材料的孔隙特征及其過濾性能[J].紡織學報，2010，31（1）：5-10.

作者簡介：鄔治平（1989-），男，工作單位：依波精品（深圳）有限公司，研究方向：主要從事金屬材料、非金屬材料及高分子材料方面的研究。