腈纶差别化纤维性能及应用的探讨

腈纶差别化纤维性能及应用的探讨

曹志

中国石油大庆石化公司腈纶厂纺丝车间黑龙江省大庆市163714

摘要：腈纶与其它化学纤维(涤纶、锦纶和丙纶)相比有明显的特点，是化学纤维中最接近羊毛和棉纤维的品种。目前我国腈纶产业的状况是：产能有待于提高，品种和质量无法满足需求，市场价格波动较大，利润较低，天然纤维占据了一定的市场份额。我国腈纶进口量相当大，其中主要为差别化品种腈纶。开发差别化腈纶新品种势在必行。本文介绍了作为腈纶的主要发展方向的差别化纤维领域的现状，从各种差别化纤维的性能和应用两个方面进行分析。

关键词：差别化；纤维性能；用途

引言

发展合成纤维差别化品种，是增加产品竞争力、提高企业经济效益的有效措施，腈纶由不同共聚组分采用多种工艺路线生产，为开发差别化品种提供了有利条件。世界腈纶差别化品种已多达100余种，性能上从单功能向功能组合发展，最终用途由服装向装饰与产业用织物延伸。发展具有其他合成纤维不可取代性能的新一代差别化腈纶，将是21世纪腈纶获得持续发展的重要手段。

1腈纶差别化的现状

1.1腈纶纤维的质量

由于技术和经济的发展，市场对纤维腈纶产品提出了更高的要求，我国腈纶技术开发力量薄弱，科技成果转化步履艰难，质量指标及产品包装等方面还不能与日本、韩国的厂家相比。

腈纶产品在质量上存在的问题，在相当大的程度上制约了企业的生产，降低了产品的市场竞争力。

1.2腈纶纤维的差别化

虽然我国腈纶行业发展迅速，但腈纶的产品结构却不尽人意，产品的差别化率低。在国产腈纶市场上，常规品种(3D、4D)严重饱和，而复合、超细旦、异型、抗菌等差别化品种却需大量进口。目前我国腈纶的差别化率仅为15%，与发达国家的40%相比差很大。在国内市场上，高收缩、高分子量、高染色和复合纤维基本已被用户接受，反应也比较好。但是异型纤维、抗菌纤维、抗静电纤维等品种的开发与应用还处于起步阶段，与国外的多功能、高仿真和高性能方面还存在较大差距。

2腈纶差别化纤维性能

2.1高收缩腈纶纤维性能

高收缩腈纶纤维是指纤维的沸水收缩率高于15%，用高收缩纤维与常规纤维以一定的比例混合纺纱后，在松弛的条件下进行蒸纱处理，可产生15%以上的急骤热收缩，可生产出风格独特的膨体纱线，手感丰满柔软、富有弹性。

2.2高延伸腈纶纤维性能

高延伸腈纶纤维采用控制聚合及纺纱工艺参数，主要控制一单、二单的比例参数以及纺纱的热牵伸参数、定型压力数值，以提高纤维的延伸度。具有潜在的收缩，从而生产出高收缩腈纶毛条。

2.3细旦腈纶纤维性能

单丝纤度较细的纤维称为细旦纤维，腈纶纤维细度在0.5～1.3dtex范围内的是细旦纤维，小于0.5dtex的腈纶纤维为超细旦纤维。细旦腈纶纤维质地柔软，抱合力好，光线柔和，具有芯吸效应，所以织物透气、透湿性好，柔软悬垂，穿着舒适。另外，由于单丝纤度小，表面积增大，染色时可出现减碱效应。

2.4异形腈纶纤维性能

由于使用异形喷丝孔板的不同，生产的腈纶纤维截面也不一样，有三角形、扁平形、十字形、三叶形、多叶形、星形、Y形、H形、矩形、菱形、五角形、六角形、中空及多中空形等等。异形截面纤维具有特殊的光泽、膨松性、耐污性，并具有抗起球性，能改善纤维的回弹性和覆盖性能。

3腈纶差别化纤维应用

3.1高收缩腈纶

常规腈纶的缩率在4%以下，收缩腈纶的缩率为其5～10倍。通常按缩率高低腈纶分为：1)低缩型：缩率20%左右：2)高收缩型：缩率30%左右：3)超高收缩型：缩率40%左右，通常高收缩腈纶以低纤度毛型为主(6.6dtex以下)，近年趋势是向更低纤度(1.6～2.7dtex)、更高收缩(40%以上)的方向发展。

缩率小于30%的收缩腈纶可利用腈纶准晶结构的特性——热弹性，用改变常规腈纶后处理工艺条件的方法制得。在高于二级转化点(Tg)条件下拉伸纤维，然后在张力下冷却，使伸长的分子链固定下来，制得的纤维因具内在收缩应力，在湿热、无张力条件下因被冻结的伸长分子链回缩而致纤维发生收缩。加热方式可以用热板，水浴与蒸汽，拉伸可分多次进行。改变温度与拉伸倍率可制得不同缩率的收缩腈纶。缩率高于30%的高收缩腈纶一般采用改变第二单体的品种与含量的方法制得。在保持腈纶基本性能条件下，增加第二单体含量，可降低二级转化点(Tg)，有利于纤维中大分子链段运动。在用丙烯酸甲酯(MA)作第二单体时，一般将其含量提高到9%以上，就可较大幅度提高纤维的缩率。用氯乙烯(VCl)作第二单体纤维缩率比MA高。

3.2有色腈纶

纺织加工前生产有色腈纶的方法有3种：原液着色、湿丝束染色与干丝束染色。由于在腈纶生产过程中着色成本低、色牢度高、环境污染相对少，随色相控制技术的进步，在线生产有色腈纶的量，已由80年代初占各种工艺有色腈纶总产量的10%增加到15%。

3.2.1原液着色

原液着色腈纶因采用的着色剂价廉、不用大量增加固定设备投资而使生产成本低，对环境污染小，干法、湿法均可采用，此法占有色腈纶产量的2%。

3.2.2湿丝束染色

腈纶湿丝束染色也称凝胶染色，是指腈纶湿法纺丝过程中对处凝胶状态的初生纤维用阳离子、直接、分散性染料进行染色的技术。在纺丝之后、干燥致密化之前的任何工序都可以进行。因为，湿纺腈纶在干燥致密化前是一种具立体网状结构的冻胶体，处溶胀状态，内部结构疏松、存在大量微孔、比表面积视纤维组成与溶剂而别，要比干燥致密化后大100～300倍(NaSCN法三元共聚初生纤维为最大，可达290m2/g，干燥致密化后一般小于1m2/g)，染料在较低温度下就能够向纤维内部渗透，并吸附于庞大的表面而使纤维着色。对于带有酸性染色基团的腈纶，85%的染色基暴露在孔穴表面，阳离子有色基团会很快与纤维中的酸性基团结合，使纤维着色。由于染料深入纤维内部，使有色纤维具有较高的色牢度。该法具有染色时间短、染色温度低、染化料省以及流程短、劳动强度低、减少污染排放等优点，与常规浸、轧染工艺比，染色成本可降低约50%。腈纶生产厂商用该法生产有色腈纶较生产常规腈纶增加效益45%。故已被湿法腈纶生产的厂商普遍采纳，估计湿丝束染色腈纶占有色腈纶总量的13%。

3.3异形截面腈纶

采用不同溶剂与纺丝方式并用圆形喷丝孔可制得不同截面的腈纶。为了克服圆形、椭圆形纤维易起球，蜡状感等缺陷以及满足特殊用途需要，70年代初开始人们按最终用途设计纤维截面形状，研究在不同纺丝工艺中制得异形截面腈纶的可能，一批形状各异的异形截面腈纶陆续上市，并形成了一套表征异形截面纤维性能的专门指标(异形度、透明度、光泽度等)与测试方法。近年趋势是向复合异形、多功能化延伸。目前异形截面腈纶总量约占腈纶总产量5%。

结语

目前大部分国外差别化纤维品种国内都有，但在质量和产量上仍有差距，特别是一些高技术的特种纤维。今后化纤的发展方向应该是提高化纤差别化率，提高化纤的自给率，按需求增长提高化纤的生产量及技术含量，推动化纤行业技术发展以及品种和产品升级。

参考文献

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