从人造棉到仿毛仿丝
说到衣着,无论从城市到农村,人们对漂亮实用的合成纤维制品都不陌生了。尽人皆知,“的确良”织物制成的服装挺括美观、易洗免烫;尼龙袜坚固耐磨;腈纶棉质轻保暖,不蛀不霉,便于洗涤;维尼纶织物透气干爽,穿着舒适,这就是目前合成纤维中大量生产的“四纶”,即由聚对苯二甲酸乙二醇酯仿制的涤纶;由聚酰胺制成的尼龙;由聚丙烯腈纺成的腈纶和由聚乙烯醇缩甲醛制得的维尼纶。
除了“四纶”以外,还有近几年兴起的聚丙烯纤维。在解决聚丙烯的纺丝技术后,仿制出来的超细丙纶,其织物柔软如蚕丝,同时具有单向透气和透水性,其出现又将给人们带来更舒适美观的衣着。
自1935年人们研究成功尼龙纤维,1947年制成涤纶纤维,1950年和1953年先后制成腈纶纤维和维尼纶纤维以来,合成纤维的品种不下30~40种。人类告别了单纯依靠大自然赋予的棉、麻、毛、蚕丝编织衣着的时代,开创了纤维史上的第三次革命。
到1990年世界合成纤维的产量已达1770万吨,占全部纤维的45%,2000年合成纤维的产量已达3500万吨。一座年产1万吨合成纤维工厂的产量相当于30万亩棉田的年产量。由此可见,合成纤维对人类现代生活的贡献是不言而喻的。
所谓合成纤维是指自然界原本不存在,靠人类聪明才智,通过化学方法合成得到高分子以后仿制出来的纤维。而将天然纤维进行二次加工,经化学和物理方法处理以后仿制出来的纤维称为人造纤维(即所谓的人造丝),它不属于合成纤维之列。理论上讲,所有的线型高分子都可以仿制成纤维,但要成为符合穿着的纤维还有许多问题需要解决。首先要求相对分子质量足够高,在仿制成纤维后要经过进一步的拉伸和热定型处理,使高分子链沿轴向排列,这样才能获得足够高的强度,使制成的衣料耐穿耐用。其次是纤维应该具有很好的染色性,可以用不同的染料染色,而且色泽鲜艳、色调均匀、着色牢固、色谱齐全,可为人们提供丰富多彩的花色品种。
作为服用纤维的另一重要要求是希望它们有很好的亲水性,即可以吸收水分并能将其向邻近的纤维输送,这也就是我们常说的吸汗和透气,从而达到调节体温和保护机体的目的。除了上述几个要求以外,作为服用的纤维还希望它们不起静电(导电)、阻燃、织物手感好等等。
自20世纪40年代尼龙、腈纶、涤纶这几种主要纤维相继工业化之后,它们的染色方法、亲水化方法有了很大发展,例如,非极性的聚丙烯(PP)纤维是难以染色的,人们通过纤维的化学改性,在PP大分子链及其侧链引入—SO3H、—NR2等着色基团或添加含有金属离子的助剂,使之与染料形成配合物而染色。也可以在纺丝过程中加入异相高分子以疏松PP的内部结构,以提供染料扩散和渗透的孔道使之着色。(https://www.daowen.com)
此外,在纺丝液中混入着色剂,经纺丝后即获得有色彩的纤维(称原液着色)。具体方法是利用与PP树脂有良好相容性的树脂为颜料的载体,与颜料混合挤压成色母粒,此种色母粒与粒状PP树脂混合纺丝,即得到所需的有鲜艳颜色的纤维。合成纤维的亲水性可以通过化学和物理的方法得到改善。化学方法包括大分子的亲水处理、与亲水性单体接枝改性以及在纺丝后的纤维上涂敷一层亲水性化合物的表面处理方法等。物理方法则主要是使纤维表面粗糙化、横截面异形化及多孔化等。
为了使合成纤维更能满足人们的需要,人们对其的实用性(免烫、易洗、吸汗、透气、保温绝热)、装饰性(色泽齐全、挺直悬垂、手感好)、耐用性(耐虫蛀、耐摩擦、不褪色、不变形)等方面提出越来越高的要求。自20世纪70年代以后,差别化纤维成为合成纤维的一个重要发展方向。所谓差别化纤维是指在常规服用纤维中采用某种物理或化学改性技术,赋予更良好性能的纤维,其结果是使同一品种纤维性能多样化。例如通过化学和物理方法使涤纶纤维在热处理时获得的高收缩涤纶(收缩率达20%~50%),用它与羊毛混纺可以获得手感丰满的产品。
将高收缩涤纶与普通长丝交织,可以得到美观舒适、新颖大方的提花针织物。通过改变喷丝孔形状而获得的纤维不是一般的异形化纤维,它包括三角形、变形三角形、三叶形、五角形和中空异形等,它们使各种织物更多姿多彩。三角形截面纤维的织物光泽夺目,具有闪光效应;变形三角形纤维具有立体卷曲性,与毛混纺时手感温和、色泽文雅,适于做灯芯绒;而中空纤维织物则以质地轻松、柔软保暖而著称;由双十字截面纤维编织的袜子则不会脱垂下落;五角形截面纤维可以做仿毛、仿麻、仿丝绸等。这些差别化纤维的发展给现代生活带来丰富多彩、接近或超过天然纤维的衣物,极大地丰富了人们的衣着品种。
差别化纤维使合成纤维产生了高的附加值,使织物更加高档化和多功能化。20世纪70年代差别化纤维只占合成纤维总量的1%,现在已达30%,而合成纤维较发达的日本,其差别化率达50%。差别化纤维主要是巧妙地利用了各种技术赋予纤维及其织物以更优良的性质,其发展方向为仿毛、仿麻、仿真丝等仿天然纤维;仿鹿皮型的超细纤维;低伸度特殊混纺纤维;抗静电(导电)、高吸水、阻燃、抗菌防臭、中空保温、高弹性、感温变色、光变色等新功能型纤维和简化纺丝和染色工艺的原液着色纤维等。
随着高分子材料的发展,合成纤维将为人们提供更新、更实用、更有魅力的产品。新型的化学合成纤维将从目前的“仿真”阶段向“超真”阶段过渡。到那时,有益于人类身心健康的抗菌防臭、防蛀除污、透气透湿、防缩防皱、抗静电、难燃的多功能纤维,冬暖夏凉的纺织品,光变色或温度变色织物,将陆续不断地走进我们的生活。
此外,上面提到的合成纤维在美化人们衣着中所发挥的重大作用,已使其工业化产量多年来大幅度地增加,显著减少了人们对棉、麻等天然纤维的依赖。
除了合成纤维大规模走进人们的服装行列之外,高分子材料在衣着中其他方面的应用也毫不逊色。单举衣服中光彩夺目的仿珍珠纽扣来说吧,它们就是利用不饱和聚酯,并加入人造的或天然的珍珠颜料,然后精巧地将它们排列成所需要的色彩图案,通过浇注或离心法得到棒料或薄片,切割或冲压成所需形状,最后经抛光得到的。