第一章 纤维的分类及发展 纤维是纺织材料的基本单元。 第一节 纤维及其分类 一、纤维定义与要求 纤维通常是指长宽比在103倍以上、粗细为几微米到上百微米的柔软细长体。 由于纤维大都用来制造纺织品，故又称纺织纤维。纤维不仅可以纺织加工，而且可以作为填充料、增强基体，或直接形成多孔材料，或组合构成刚性或柔性复合材料。 作为纺织纤维必须具有一定的物理、化学和生理性质，以满足工艺加工和人类使用时的要求。 二、纤维的分类与命名 1．天然纤维 表1-1 主要天然纤维的来源分类与名称 分类 定义 组成物质 纤维来源  植物纤维 取自于植物种子、茎、韧皮、叶或果实上获得的纤维 主要组成物质为纤维素 ①种子纤维：棉；②韧皮纤维：苎麻、亚麻、大麻、黄麻、红麻、罗布麻、苘麻等；③叶纤维：剑麻、蕉麻、菠萝叶纤维、香蕉茎纤维等；④果实纤维：木棉、椰子纤维；⑤竹纤维：竹子纤维。  动物纤维 取自于动物的毛发或分泌液的纤维 主要组成物质为蛋白质 ①毛纤维：绵羊毛、山羊毛、骆驼毛、驼羊毛、兔毛、牦牛毛、马海毛、羽绒、野生骆马毛、变性羊毛、细化羊毛等；②丝纤维：桑蚕丝、柞蚕丝、蓖麻蚕丝、木署蚕丝、天蚕丝、樗蚕丝、柳蚕丝、蜘蛛丝等。  矿物纤维 从纤维状结构的矿物岩石获得的纤维 二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化镁等 各类石棉，如温石棉、青石棉、蛇纹石棉等  2．化学纤维 凡用天然的或合成的高聚物以及无机物为原料，经过人工加工制成的纤维状物体统称为化学纤维。 其最为主要的特征是在人工条件下完成溶液或熔体→纺丝→纤维的过程。 表1-2 化学纤维的分类及名称 分类 定义 纤维  再生纤维 以天然高聚物为原料制成浆液其化学组成基本不变并高纯净化后制成的纤维 ①再生纤维素纤推：指用木材、棉短绒、蔗渣、麻、竹类、海藻等天然纤维素物质制成的纤维，如粘胶纤维、Modal纤维、铜氨纤维、竹浆纤维、醋酯纤维、Lyocell纤维、富强纤维等；②再生蛋白质纤维：指用酪素、大豆、花生、毛发类、丝素、丝胶等天然蛋白质制成的，绝大部分组成仍为蛋白质的纤维，如酪素纤维、大豆纤维、花生纤维、再生角朊纤维、再生丝素纤维等；③再生淀粉纤维：指用玉米、谷类淀粉物质制取的纤维，如聚乳酸纤维（PLA）；④再生合成纤维：指用废弃的合成纤维原料熔融或溶解再加工成的纤维。  合成纤维 以石油、煤、天燃气及一些农副产品为原料制成单体，经化学合成为高聚物，纺制的纤维 ①涤纶：指大分子链中的各链节通过酯基相连的成纤聚合物纺制的合成纤维；②锦纶：指其分子主链由酰胺键连接起来的一类合成纤维；③腈纶：通常指含丙烯腈在85%以上的丙烯腈共聚物或均聚物纤维；④丙纶：分子组成为聚丙烯的合成纤维；⑤维纶：聚乙烯醇在后加工中经缩甲醛处理所得的纤维；⑥氯纶：分子组成为聚氯乙烯的合成纤维；⑦其他的还有乙纶、氨纶、乙氯纶及混合高聚物纤维等。  无机纤维 以天然无机物或含碳高聚物纤维为原料，经人工抽丝或直接炭化制成的无机纤维 ①玻璃纤维：以玻璃为原料，拉丝成形的纤维；②金属纤维：以金属物质制成的纤维，包括外涂塑料的金属纤维、外涂金属的高聚物纤维以及包覆金属的芯线；③陶瓷纤维：以陶瓷类物质制得的纤维。如氧化铝纤维，碳化硅纤维、多晶氧化物；④碳纤维：是指以高聚物合成纤维为原料经碳化加工制取的，纤维化学组成中碳元素占总质量90%以上的纤维，是无机化的高聚物纤维。   3．其他分类 对长度与细度有棉型（38 ~ 51mm）、毛型（64 ~ 114mm）、丝型（长丝）、中长型（51 ~ 76mm）、超细型（<0.9dtex）之分。 对截面形态有普通圆形、中空和异形纤维以及环状或皮芯纤维。 对卷曲有高卷曲、低卷曲、异卷曲、无卷曲之分。 差别化纤维；高性能纤维；功能或智能纤维。 按加工方式对天然纤维有不同初加工和改性的纤维。 化学纤维有高速纺丝、牵伸丝（DTY）、预或全取向丝（POY或FOY）、变形丝等。 按纤维资源状态可分为大宗纤维和特种纤维。 第二节 各类常用纤维简介 一、天然纤维素纤维 1．棉 （1）棉纤维的组成与特征 棉纤维长于棉籽上，先生长变长（增长期），后沉积变厚至成熟（加厚期）的单细胞物质。 棉纤维为多层状带中腔结构，稍端尖而封闭，中段较粗，尾端稍细而敞口，呈扁平带状，有天然的扭转，称“转曲”。截面常态腰圆形，中腔呈干瘪状。 （2）棉的分类 陆地棉。 海岛棉。 粗绒棉。  图1-1 不同来源棉种纤维的截面示意图 按棉纤维的成熟度，即纤维胞壁的增厚的程度，可分为成熟棉、未成熟棉、完全未成熟纤维（死纤维）和过成熟棉及完全成熟棉。   按棉花色泽可分为白棉、黄棉和灰棉。 按初加工方法可分为锯齿棉和皮辊棉。 棉纤维的其它变化品种和近亲有彩色棉、转基因棉、木棉。 彩色棉是指天然生长的非白色棉花。天然彩色棉的培育和应用在发展。已培植出棕、绿、红、黄、兰、紫、灰等多个色泽品系，但色调偏深、暗。目前彩色棉一般采用与白棉的混纺加工，以增加色泽、鲜艳度和可纺织加工性。 转基因棉是借助转基因技术得到的棉花新品种。将转基因、分子标记等生物技术应用在棉花育种和生产中，目的在于提高棉花的产量、质量和抗病虫害能力。 （3）木棉 木棉纤维是单细胞纤维，属果实纤维。纤维长8 ~ 32mm，直径约15 ~ 45μm，为表面光滑、无转曲，截面为大中腔、圆形的管状物。中腔的中空率达80 ~ 90％，见图1-3(b)。   图1-3木棉纤维果实及纤维形态图 2．麻 麻的大类分类十分简单，以纤维所在的植物部位分类，如韧皮纤维和叶纤维等。 （1）组成与性质 表1-3 部分麻纤维的化学组成 名称 纤维素（%） 半纤维素（%） 果胶 （%） 木质素 （%） 其它 （%） 单纤维细度（μm） 单纤维长度(mm)  苎麻 65 ~75 14 ~16 4 ~5 0.8 ~1.5 6.5 ~14 30 ~ 40 20 ~250  亚麻 70 ~ 80 12 ~15 1.4 ~5.7 2.5 ~5 5.5 ~9 12 ~ 17 17 ~ 25  黄麻 57 ~ 60 14 ~17 1.0 ~1.2 10 ~13 1.4 ~ 3.5 15 ~18 1.5 ~5  红麻 52~58 15~18 1.1~1.3 11~19 1.5~3 18 ~ 27 2 ~ 6  大麻 67~78 5.5~16.1 0.8~2.5 2.9~3.3 5.4 15 ~ 17 15 ~ 25  罗布麻 40.82 15.46 13.28 12.14 22.1 17 ~ 23 20 ~ 25   （2）苎麻 苎麻为中国原产地麻纤维，称为“中国草”，也称白苎、绿苎、线麻和紫麻，为多年生宿根植物。苎麻单纤维较长，可单纤维纺纱。 （3）亚麻 亚麻也称鸦麻、胡麻，分纤用、油用、纤油两用三类，均为一年生草本植物，我国主要产地在黑龙江。 “打成麻”，其截面中约有10 ~ 20根单纤维的工艺纤维。 （4）黄麻与红麻 黄麻为一年生草本植物，生长于亚热带和热带。黄麻纤维单根短，必须采用工艺纤维纺纱。黄麻纤维吸湿后表面仍保持干燥，但吸湿膨胀大并放热。 红麻又称槿麻或洋麻，习性及生长与黄麻十分相近。红麻的单细胞纤维亦很短，截面为多角形或近椭圆形，中腔较大。黄麻和红麻纤维的种植与生长容易且高产，但纤维的柔软化和细化是其质量、经济价值提升的关键。否则只能是低档的包装、地毯底布，或混纺纤维制品的原料。 （5）大麻 大麻又称火麻、汉麻。生长和放置中极少虫害，十分奇特。大麻单纤维表面粗糙，有纵向缝隙和孔洞及横向枝节，无天然转曲。大麻横截面有多种形态，如三角形、长圆形、腰圆形等，且形状不规则。大麻单纤维的细度和长度与亚麻相当，需工艺纤维纺纱。 （6）罗布麻 罗布麻又称野麻、茶叶花，是一种野生植物纤维。由于它适宜在盐碱、沙漠等恶劣的环境中生长。因纤维较短粗，还是需工艺纤维纺纱，主要用于服用纺织品。 3．叶纤维 （1）剑麻 剑麻纤维取自于剑麻叶，主要在热带地区种植。 （2）焦麻 焦麻也是多年生热带草本植物，主要为菲律宾的马尼拉麻。 4．竹纤维 竹纤维是利用机械方法来粉碎、分离，并配以物理化学方法剔除竹中的木质素、竹粉、果胶等物质，制取竹纤维，是原生纤维物质。 竹纤维本身也主要为纤维素物质，因此可以制成竹浆粕，制造粘胶类纤维。这同棉浆、木浆粘胶是一样的，已不再具有原天然纤维的结构特征，甚至某些组成成分特征。 二、天然蛋白质纤维 毛是指主体支撑的毛发较长和粗硬，绒是簇生的纤维较短和细软。 1．绵羊毛 纺织用毛纤维最主要的是绵羊毛，通常称作羊毛，或者称毛纤维。 （1）构成与特征 羊毛为角蛋白物质，分为高硫角蛋白、存在于羊毛的无序和基质部分；低硫角蛋白，存在于原纤有序结构中，为典型的?螺旋角蛋白分子。 羊毛截面为圆形或椭圆形，外向内分为鳞片层、皮质层和髓质层。 （2）基本分类 绵羊毛按细度和长度可分为超细毛、细毛（18 ~ 27?m，长<12cm）、半细毛（25 ~ 37?m，长<15cm）、粗毛（20 ~ 70?m，为异质毛）和长毛（>36?m，长15~ 30cm）。 按羊种品系可分为改良毛与土种毛两大类。 按羊毛的分级可分为支数毛和级数毛。 按羊毛质地均匀性分有同质毛和异质毛。 按颜色分为本色毛和彩色羊毛。 2．特种动物纤维 （1）山羊绒 山羊绒是山羊的绒毛，通过抓、梳获得，称抓毛。山羊绒又叫“开士米”或克什米尔（Cashmere）。山羊绒颜色有白、紫、青色，我国紫色较多。山羊绒无髓质，强伸性、弹性都优于相同细度的绵羊毛。 （2）马海毛 马海毛（Mohair）是土耳其安哥拉山羊毛的音译商品名称。南非、土耳其和美国为马海毛的三大产地。马海毛的世界年产量约3万吨。马海毛是异质毛。马海毛的细度约10μm ~ 90μm，长度约12cm ~ 26cm。马海毛的特点是直、长、有丝光。 （3）兔毛 用于纺织的兔毛主要为普通兔毛和安哥拉兔毛。安哥拉兔毛为长毛兔毛，有不同品系。兔毛有5 ~ 30?m的绒毛（约占90%）与30 ~ 100?m的粗毛（10%）两类纤维，绒毛的平均直径约11.5~15.9?m。绒毛与粗毛都有发达的髓腔，为多腔多节结构，所以比重轻、吸湿性好，但强度低。兔毛密度小，纤维细软、制品蓬松、轻质。兔毛表面光滑、少卷曲，所以光泽强，但鳞片厚度较低、纹路倾斜，且表面存在类滑石粉状物质，故摩擦系数小、抱合力差、易落毛，纺纱性能差。 （4）骆驼绒 骆驼绒是从骆驼身上自然脱落或梳绒采集获得。骆驼身上的外层毛粗而坚韧，称为骆驼毛，在外层粗毛之下有细短柔软的绒毛，称为骆驼绒。 （5）绵羊绒 绵羊绒是土种粗绵羊毛（包括裘用绵羊）异质毛被中的底层绒毛。 （6）牦牛绒与牦牛毛 牦牛绒(毛)大多是黑色、褐色，少量白色。从牦牛剪下来的毛被中有粗毛和绒毛，绒毛有很高的纺用价值。牦牛绒由鳞片层与皮质层组成，髓质层极少。牦牛绒鳞片呈环状，边缘整齐，紧贴于毛干上。有无规则卷曲，缩绒性与抱合力较小。牦牛绒平均直径约20μm，平均长度30mm ~ 40mm。牦牛绒的断裂强力在4.4 cN左右，高于山羊绒、驼绒、兔毛。 （7）羊驼毛 羊驼毛强力较高，断裂伸长率大，加工中断头率低。与羊毛相比，羊驼毛长度较长，15 ~ 40cm，细度偏粗，20 ~ 30?m，不适合纺高支纱。羊驼毛表面的鳞片贴伏、鳞片边缘光滑，卷曲少、卷曲率低，顺、逆鳞片摩擦系数较羊毛小，所以，羊驼毛富有光泽、有丝光感，抱合力小、防毡缩性较羊毛好。羊驼毛的洗净率高达90％以上，不需洗毛直接应用。 3．丝纤维 命名即该植物名+蚕丝构成。有家蚕丝和野蚕丝之分。 桑蚕为家养，是最大宗的丝纤维；野蚕丝的主要代表为柞蚕丝。 （1）桑蚕丝 桑蚕又称家蚕，由桑蚕茧缫得的丝称为桑蚕丝。桑蚕茧由外向内分为茧衣、茧层和蛹衬三部分。其中茧层可用来做丝织原料，茧衣与蛹衬因细而脆弱，只能用做绢纺原料。 一根蚕丝由两根平行的单丝（丝素），外包丝胶构成。单丝截面呈三角形。 表1- 4 桑蚕茧丝的工艺性质参数表 指标 春蚕茧 秋蚕茧  茧丝长(m) 1000 ~ 1400 850 ~ 950  茧丝量(g) 0.22 ~ 0.48 0.2 ~ 0.4  茧层率(%) 鲜：18 ~ 24；干：48 ~ 51  缫丝率(%) 71 ~ 85  缫折(kg) 220 ~ 280  解舒 长：500 ~ 900m；率：65 ~ 80%   （2）柞蚕丝 柞蚕在国外称中国柞蚕。由柞蚕茧所缫制的丝称柞蚕丝。柞蚕生长在野外的柞树(即栎树)上。柞蚕茧丝的平均细度为6.16dtex(5.6旦)，比桑蚕茧粗。柞蚕茧的春茧为淡黄褐色，秋茧为黄褐色，而且外层较内层颜色深。柞蚕丝的横截面形状为锐三角形，更为扁平呈楔状。 图1- 4 两种蚕丝截面形态对比 表1- 5 柞蚕茧丝的工艺性质参数表 指标 春茧 秋茧  茧丝长(m) 约600 700 ~ 1000  茧丝量(g) 0.24 ~ 0.28 0.42 ~ 0.58  干茧层率(%) 6 ~ 11  缫丝率(%) 60 ~ 66  缫折(kg) 1340 ~ 1450  解舒 长：360 ~ 490m；率：30 ~ 50%   （3）蜘蛛丝 蜘蛛与蚕一样，属于节肢动物，蜘蛛是八条腿的蛛形纲成虫。蜘蛛丝呈金黄色、透明，它的横截面呈圆形。蜘蛛丝的平均直径为6.9μm，大约是蚕丝的一半，是典型的超细、高性能天然纤维，与其它天然纤维和化学纤维的对比见表1- 6。 表1- 6 蜘蛛丝与部分纤维的性能对比 纤维 密度 模量 强度 韧度 断裂伸长率   (g/cm3) (GPa) (GPa) (MJ/m3) (%)  蜘蛛丝 1.3 10 1.1 160 27  锦纶66 1.1 5 0.95 80 18  Kevlar49 1.4 130 3.6 50 3  蚕丝 1.3 7 0.6 70 18  羊毛 1.3 0.5 0.2 60 50  钢丝 7.8 200 1.5 6 1   对分泌液丝纤维的特征，人们较多地欣赏丝纤维的光泽、或强度。 三、再生纤维 1．再生纤维素纤维 （1）普通粘胶纤维 （2）高湿模量粘胶纤维 主要代表纤维有中国早期所称的富强纤维，日本的虎木棉或波里诺西克（Polynosic）。 图1- 5 各种粘胶纤维的拉伸特征比较 （3）Lyocell纤维 Lyocell纤维是以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂，用干湿法纺制的再生纤维素纤维。 （4）铜氨纤维 将纤维素浆粕，主要是棉浆粕溶解在氢氧化铜或碱性铜盐的浓铜氨溶液内，制成铜氨纤维素纺丝溶液，在水或稀碱溶液的凝固浴中（湿法）纺丝成形。 （5）醋酯纤维 醋酯纤维以纤维素浆粕为原料，利用醋酸酐对羟基的作用使羟基被醋酸酐的乙酰基置换生成纤维素酯，经干法或湿法纺丝制成。 2．再生蛋白质纤维 目前已使用过的蛋白质有：酪素奶制品蛋白、牛奶蛋白、蚕蛹蛋白、大豆蛋白、花生蛋白和明胶等。 虽然再生蛋白质可以制成各种膜、粉末和块状材料，但制备纤维状物质存在分子量偏低，分子不易伸直取向排列，而造成纤维的低强度，；耐热性差，当温度超过120℃时，纤维就要变黄；纤维自身发黄，染色后色泽不好。此外，再生蛋白质纤维原料成本高，产品的竞争力并不强。 四、普通合成纤维 普通的合成纤维主要是指传统的六大纶纤维，即涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶纤维。 以产量排序为涤纶>丙纶>锦纶>腈纶。 1．涤纶 涤纶是聚酯纤维的中国商品名。涤纶由对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯与乙二醇进行缩聚生成的聚对苯二甲酸乙二酯制得，是合成纤维的最大类属，其产量居所有化学纤维之首。 涤纶采用熔体纺丝，具有一系列优良性能，如断裂强度和弹性模量高，回弹性适中，热定形性能优异，耐热性高、耐光性尚可。 2．锦纶 锦纶是我国聚酰胺纤维的商品名，是以酰胺键(-CONH-)与若干亚甲基连接而成的线型结构高聚物。1935年，杜邦公司首次合成了聚酰胺纤维(尼龙66)，并于1938年开始工业化生产。同年，德国化学家P．Schlack制成了尼龙6，并于1941年实现工业化生产。 锦纶具有一系列优良性能，其耐磨性居纺织纤维之冠，断裂强度高，伸展大，回弹性和耐疲劳性优良，吸湿性在合成纤维中仅次于维纶，染色性在合成纤维中属较好的。 3．腈纶 腈纶是聚丙烯氰纤维的中国商品名，它是由85%以上的丙烯氰和其它第二、第三单体共聚的高分子聚合物纺制的合成纤维。1953年由美国杜邦公司最先实现腈纶的商品化。 腈纶具有许多优良性能，如手感柔软、弹性好，有“合成羊毛”之称。耐日光和耐气候性特别好，染色性较好，故较多地用于针织面料和毛衫。 4．丙纶 丙纶是等规聚丙烯纤维的中国商品名。1955年研制成功，1957年由意大利开始工业化生产。丙纶的品种较多，有长丝、短纤维、膜裂纤维、鬃丝和扁丝等。 丙纶的质地特别轻，密度仅为0.91g／cm3，是目前所有合成纤维中最轻的纤维。丙纶的强度较高，具有较好的耐化学腐蚀性，但丙纶的耐热性、耐光性、染色性较差。 5．维纶 维纶又称维尼纶，是聚乙烯醇纤维的中国商品名。未经处理的聚乙烯醇纤维溶于水，用甲醛或硫酸钛缩醛化处理后可提高其耐热水性。狭义的维纶专指经缩甲醛处理后的聚乙烯醇缩甲醛纤维。维纶1940年投入工业化生产。 维纶吸湿性相对较好，曾有“合成棉花”之称。维纶的化学稳定性好，耐腐蚀和耐光性好，耐碱性能强。维纶长期放在海水或土壤中均难以降解，但维纶的耐热水性能较差，弹性较差，染色性能也较差、颜色暗淡，易于起毛、起球。 6．氯纶 氯纶是聚氯乙烯纤维的中国商品名。聚氯乙烯于1931研究成功，1946年在德国投入工业化生产。 氯纶的强度与棉相接近，耐磨性、保暖性、耐日光性比棉、毛好。氯纶抗无机化学试剂的稳定性好，耐强酸强碱，耐腐蚀性能强，隔音性也好，但对有机溶剂的稳定性和染色性能比较差。 五、差别化纤维 1．基本定义与获得方法 差别化纤维通常是指在原来纤维组成的基础上进行物理或化学改性处理，使性状上获得一定程度改善的纤维。 纤维的差别化主要途径有三。 （1）物理改性 物理改性是指采用改变纤维高分子材料的物理结构使纤维性质发生变化的方法。目前物理改性的主要内容包括改进聚合与纺丝条件。 （2）化学改性 化学改性是指通过改变纤维原来的化学结构来达到改性目的的方法。改性方法包括共聚、接枝、交联、溶蚀、电镀等。 （3）表面物理化学改性 表面物理化学改性主要是指如采用高能射线（γ射线、β射线）、强紫外辐射和低温等离子体对纤维进行表面蚀刻、活化、接枝、交联、涂覆等改性处理，是典型的清洁化加工方法。 2．差别化纤维 （1）变形丝 改变合成纤维卷曲形态，即仿造羊毛的卷曲特征来改善纤维性能的方法。 （2）异形纤维 异形纤维是指纤维截面形状不是实心圆形的纤维。目的是改善合成纤维的手感、光泽、抗起毛起球性、蓬松性等特性。 （3）复合纤维 复合纤维是将两种或两种以上的高聚物或性能不同的同种聚合物通过一个喷丝孔纺成的纤维。通过复合，在纤维同一截面上可以获得并列型、皮芯型、海岛型等其它复合方式的复合纤维，见图1- 6。  图1- 6典型复合纤维的结构示意图 （4）超细纤维 超细纤维的原出处是指仿制麂皮织物用的细度<0.9dtex的纤维，一般细度为0.01dtex ~ 0.5dtex 的纤维。故理论上超细纤维的概念还是将细度<0.9dtex的纤维称为超细纤维。超细纤维可通过直接纺丝法，如 超细纤维抗弯刚度小, 织物手感柔软、细腻、具有良好的悬垂性、保暖性和覆盖性，但回弹性低、膨松性差。超细纤维比表面积大，吸附性和除污能力强,可用来制作高级清洁布。但超细纤维的染色要比同样深浅的常规纤维消耗染料多，且染色不易均匀。  图1- 7分裂剥离法(a)和溶解去除法(b)示意图 实际中，常规棉型纤维的细度>1.1dtex；毛型纤维的细度>2.78dtex，故在棉型纤维内，纤维细度<1dtex的为超细纤维；在毛型纤维内，纤维细度<2.2dtex的为超细纤维。 （5）高收缩纤维 高收缩纤维是指纤维在热或热湿作用下的长度有规律弯曲收缩或复合收缩的纤维。一般高收缩纤维在热处理时的收缩率在20% ~ 50%，而一般纤维的沸水收缩率< 5%（长丝< 9%）。 （6）易染色纤维 所谓易染色是指可用不同染料染色，且色泽鲜艳、色谱齐全、色调均匀、色牢度好、染色条件温和（常温、无载体）等。 （7）吸水吸湿纤维 吸水吸湿纤维是指具有吸收水分并将水分向临近纤维输送能力的纤维。 （8）混纤丝 混纤丝是指由几何形态或物理性能不同的单丝组成的复丝。混纤丝的目的在于提高合成纤维的自然感。 六、功能性纤维 功能纤维是满足某种特殊要求和用途的纤维，即纤维具有某特定的物理和化学性质。不仅可以被动响应和作用，甚至可以主动响应和记忆，后者更多的时候被称为智能纤维。 1．抗静电和导电纤维 抗静电纤维主要是指通过提高纤维表面的吸湿性能来改善其导电性的纤维。 导电纤维包括金属纤维，金属镀层纤维，炭粉、金属氧化、硫化、碘化物掺杂纤维，络合物导电纤维，导电性树脂涂层与复合纤维，甚至是本征导电高聚物纤维等。 2．蓄热纤维和远红外纤维 根据所用陶瓷粉种类，其蓄热保温机理有两种，一种是将阳光转换为远红外线，相应的纤维称之为蓄热纤维；另一种是低温(接近体温)下辐射远红外线，相应的纤维称之为远红外纤维。 3．防紫外线纤维 防紫外的方法一般是涂层，但会影响织物的风格和手感。采用防紫外纤维可克服这一缺陷。其方法是在纤维表面涂层、接枝，或在纤维中掺入防紫外或紫外高吸收性物质，制得防紫外线纤维。 4．阻燃纤维 纤维阻燃可以从提高纤维材料的热稳定性、改变纤维的热分解产物、阻隔和稀释氧气、吸收或降低燃烧热等方面着手来达到阻燃目的。 5．光导纤维 光导纤维，简称光纤，是将各种信号转变成光信号进行传递的载体，是当今信息通讯中最具发展前景的材料。 6．弹性纤维 弹性纤维是指具有400~700％的断裂伸长率，有接近100%的弹性恢复能力，初始模量很低的纤维。弹性纤维分为橡胶弹性纤维和聚氨酯弹性纤维。 橡胶弹性纤维由橡胶乳液纺丝或橡胶膜切割制得，只有单丝，有极好的弹性恢复能力。聚氨酯弹性纤维是指以聚氨基甲酸酯为主要成分的一种嵌段共聚物制成的纤维，我国简称氨纶。国外商品名有Lycra(美国杜邦)等。 7．抗菌防臭纤维 抗菌防臭纤维是指具有除菌、抑菌作用的纤维。抗菌纤维大致有二类。一种是本身带有抗菌抑菌作用的纤维，如大麻、罗布麻、甲壳素纤维及金属纤维等。另一类是借助螯合技术、纳米技术、粉末添加技术等，将抗菌剂在化纤纺丝或改性时加到纤维中而制成的抗菌纤维。 8．变色纤维 变色纤维是指在光、热作用下颜色发生变化的纤维。在不同光波、光强作用下，颜色发生变化的纤维称光敏变色纤维；在不同温度作用下呈不同颜色的纤维称热敏变色纤维。 9．香味纤维 香味纤维是在纤维中添加香料，使纤维具有香味的纤维。 10．相变纤维 相变纤维是指将含有相变物质（PCM）能起到蓄热降温、放热调节作用的纤维，也称空调纤维。 七、高性能纤维 高性能纤维（HPF）主要指高强、高模、耐高温和耐化学作用纤维，是高承载能力和高耐久性的功能纤维。 表1-7 主要高性能纤维的基本分类与构成 分类 高强高模纤维 耐高温纤维 耐化学作用纤维 无机类纤维  名称 对位芳纶（PPTA）、芳香族聚酯（PHBA）、聚苯并噁唑（PBO）、高性能聚乙烯（HPPE）纤维 聚苯并咪唑（PBI）、聚苯并噁唑（PBO）、氧化PAN纤维、间位芳纶（MPIA）纤维 聚四氟纤维（PTFE）、聚醚酮醚（PEEK）、聚醚酰亚胺（PEI）纤维 碳纤维（CF）、高性能玻璃纤维（HPGF）、 陶瓷纤维（碳化硅，氧化铝等纤维） 高性能金属纤维  主要特征 高强（3-6GPa）、高模（50-600GPa）、耐较高的温度（120-300℃）的柔性高聚物 高极限氧指数，耐高温柔性高聚物 耐各种化学腐蚀，性能稳定，高极限氧指数，耐较高的温度（200-300℃）高聚物 高强、高模、低伸长性、脆性、耐高温（>600℃）无机物   1．对位和间位芳纶 对位芳纶的中国学名为芳纶1414,1965年发明，1971年美国杜邦公司的商品化命名为Kevlar?,其分子式为  间位芳纶的中国学名为芳纶1313，是杜邦1967年商品化的芳族聚醚胺纤维，商品名为Nomex?，分子式为  由于苯环都以醚胺键连接，故得名芳族聚酰胺纤维，统称芳纶纤维。  图1- 8芳纶纤维的应用领域示意图 2．PBO纤维 PBO是聚-p-亚苯丙二噁唑，简称聚苯并噁唑。  PBO纤维有非常高的耐燃性，热稳定性相比芳纶纤维更高；非常好的抗蠕变、耐化学和耐磨性能；有4～7GPa的强度和180～360GPa的模量；有很好的耐压缩破环性能，不会出现无机纤维的脆性破坏。 3．PEEK纤维 PEEK统称为聚醚酮醚，是半结晶的芳香族热塑性聚合物，属聚醚酮类（PEK）。  表1-8 PEEK纤维的强度保持率及比较 温度（℃） PEEK 芳纶1313 涤纶  100 100 100 90  150 100 100 0  200 100 90 0  250 95 0 0  300 80 降解 降解  4．聚四氟乙烯纤维 聚四氟乙烯纤维（PTFE）是已知最为稳定的耐化学作用和耐热的纤维材料。 表1-9 聚四氟乙烯纤维的基本特征值 纤维 Teflon PTFE PTFE  制造商 Dupont Lenzing Albany  强度/cN·dtex-1 1.4 0.8～1.3 1.3  断裂伸长率/% 20 25 50  熔融温度/℃ 347 327 375  软化温度/℃ 177 200 93  最高使用温度/℃ 290 280 260  极限氧指数/％O2 98 98 98  5．碳纤维 碳纤维是指纤维化学组成中碳元素占总质量90%以上的纤维。碳纤维生产始于20世纪60年代末，以粘胶纤维为原料，经预氧化、炭化、石墨化制成粘胶基碳纤维。  图1-9 常用碳纤维的力学特征值范围 在没有氧气存在的情况下，碳纤维能够耐受3000℃的高温，这是其它任何纤维无法与之相比的。碳纤维对一般的酸、碱有良好的耐腐蚀作用。碳纤维主要用于制作增强复合材料，可用于航空、航天和国防军工、体育器材及各种产业用途。 第三节 纤维的加工 一、天然纤维的初加工 天然纤维的初加工主要是指纤维的有效提取加工，而实际的操作方法与概念却是如何将非纤维类物质去除的方式。 1．棉的初加工 传统的棉花初加工是指将籽棉上的纤维（俗称衣分）与棉籽分离的加工，也称轧花或轧棉。   图1-10 皮辊式与锯齿式轧棉原理比较图 2．麻的初加工 麻类纤维的初加工是最为典型的去除非纤维类物的加工。 （1）苎麻 苎麻的初加工包括三个过程：剥皮→刮青→脱胶，制成可纺用的精干麻。 （2）黄、红麻 黄、红麻的初加工有两种方式：主要区分是剥皮法和带杆法。上述过程获得的麻，还不能直接纺纱，必须经过梳麻获得工艺纤维后，才能纺纱。 （3）亚麻 初加工主要步骤为：脱胶→干燥→碎茎→打麻。打成麻同样需经过梳麻分离成可纺用的工艺纤维，才能纺纱。 3．毛纤维的初加工 羊毛的初加工是去除非纤维类物质和不适于纺纱纤维的过程，包括从原毛到洗净毛的各个生产工序，其工艺过程为原毛→选毛→开毛→洗毛→烘干→洗净毛。 4．蚕丝的初加工 蚕丝初加工主要是指蚕茧分选与缫丝加工。 二、化学纤维制造概述 纤维的制造方法是人类从蚕吐丝过程中得到的启示，是纤维成形为目的加工。其制造过程主要可分为三部分。 1．纺丝融体或纺丝液的制备 将固态高聚物转变成液态可采用溶液法或熔融法。分解温度高于熔点的高聚物，可直接将聚合物熔化成熔体或溶解在适当的溶剂中，制成纺丝液。分解温度低于熔点的高聚物，必须将聚合物溶解在适当的溶剂中，或先将聚合物制成可溶性中间体，再溶解成纺丝液。 2．化学纤维的纺丝成形 将纺丝熔体或纺丝液通过喷丝孔挤出后凝固成丝条的过程称为纺丝。 熔融纺丝法的纺丝液是熔体，纺出的丝在空气中固化。 溶液纺丝法的纺丝液是溶解的高聚物溶液，纺出的丝的固化方式分为湿法与干法两种。湿法纺丝纺出的丝在溶液中固化。干法纺丝纺出的丝在空气中固化。 3．化学纤维的一般后整理 纺丝成形得到的丝称为初生丝，初生丝强度低、伸长大、沸水收缩率大、往往不能直接用于纺织加工，因此初生丝还需经过一系列的后加工。其中主要的工序是牵伸和热定形。 牵伸。 干燥定形。 上油。 卷曲和切断。 长丝需要进行加捻和络筒。 随着合成纤维生产技术的发展，纺丝和后加工技术已从间歇式的多道工序发展为连续，不需进行后加工，便可直接用做纺织原料。 第四节 纤维的应用与未来 一．纤维的应用 纤维的应用主要作为纺织材料，可以制成纱线和织物。 纤维满足穿着用、装饰用和产业用纤维制品的需求。 纤维可以单独使用或不同纤维的组合、混合使用，也可以与其他物质或材料进行组合、复合使用。随着纤维材料功能的提高、扩展与多元化，不仅可作为一般民用及产业用的柔性材料，而且可以称为生物、组织工程、高性能结构与增强、物质分离与过滤、高效传导与屏蔽、微尺度元件与结构等高技术纤维制品。 二．纤维的未来 纤维资源的可持续性。 1．在天然纤维方面 积极寻求和开发新的和可持续的天然纤维资源是极为重要的。 人们熟悉的纤维，其缺陷的弥补和性能的提高，将是纤维资源扩大和提升的重大进步。 2．在再生纤维方面 人类成功地解决了纤维素类纤维的再生利用。 纯或高含量比的再生蛋白纤维加工进展缓慢而艰难。 再生纤维方面人们较系统地关注了天然纤维和天然高分子物质，而忽略了目前纤维总量一半以上的合成纤维。 3．在合成纤维方面 21世纪化学纤维无论在产量还是品种方面都占优势，但目前生产的常规品种除发展中国家外不会有太大增长，而仿生化、功能化、高性能化纤维将是今后发展的方向。 仿生化纤维。 功能化纤维。 高性能化纤维。