生物基聚酰胺纤维的性能与特点

纤维的性能决定了其制品的价值，体现生物基聚酰胺纤维性能的主要指标如下：

物理性能：线密度、密度、光泽、吸湿性、导热性。线密度反映纱线的粗细，越细的纤维对原材料加工性能的要求越高，越细的纤维越柔软。

力学性能：力学性能包括断裂强度、断裂伸长率、初始模量、应力—应变曲线、弹性回复性等。

稳定性：稳定性包括纤维结构稳定性，机械性能的低温、高温稳定性，紫外稳定性和老化性及耐酸碱性等。

加工性：加工性包括纤维制备的易加工性和易染色加工性等，聚酰胺产品是所有合成纤维中最容易上色的，可以用酸性染料、活性染料等进行染色。

使用性：使用性包括纤维及其制品的尺寸稳定性、可穿洗性、吸汗性、保温性等。

生物基PA56具有良好的耐磨性、弹性回复和耐疲劳性。同时生物基PA56具有高于PA66和PA6的吸湿性，意味着潮湿环境下静电小。PA56的熔点较PA6高30℃左右，所以PA56比PA6耐高温性也好。

PA56与PA6、PA66长丝物性比较见表6-8和表6-9。

1.力学性能

聚酰胺纤维的初始模量较低，其抗弯刚性较低，织物柔软，但容易起皱，而涤纶和亚麻的初始模量大，织物相对挺括。

聚酰胺纤维的断裂性能因用途不同而有所差异，面料用途的聚酰胺纤维强度稍低，断裂伸长一般在25%～60%；产业用途的聚酰胺纤维强度较高，断裂伸长率较低，一般为10%～25%。环境对聚酰胺纤维的断裂性能有一定的影响，一般湿强度为干强度的90%，而湿断裂伸长则要比干断裂伸长高出3%～5%。

表6-8　PA56与PA6、PA66长丝物性比较（一）

表6-9　PA56与PA6、PA66长丝物性比较（二）

2.染色性

染色性是纺织纤维重要性能之一。聚酰胺纤维末端有氨基、羧基，分子链中还有很多酰胺基，比其他纤维更容易上色，可以用酸性染料、活性染料、直接染料等染色。

酸性染料染色工艺简单，得色简单，是聚酰胺织物的主要染料，酸性染料主要上染端氨基。生物基PA56由于奇数碳效应释放分子间氢键和具有低的玻璃化转变温度，染色温度较PA66和PA6低10～20℃，对于能源的节约具有很大的意义。

（1）低温染色性。PA56具有低温染色性能，在低温条件下，就具有非常高的上染率，随着温度的升高，上染率变化不大；而PA6以及PA66上染率随着温度的升高逐渐增加，并趋于平衡，见图6-8。

图6-8　染色温度对PA56、PA6、PA66上染率的影响

（2）深染性。与PA6相比，PA56具有更好的染色提升性能，相同染色条件下，得色量更高。见图6-9。

图6-9　染料浓度对PA56、PA6上染率的影响

（3）上染速率快。与PA66相比，PA56具有更高的上染速率，相同染色条件下，染色速率更高。见图6-10。

3.吸湿性

图6-10　染色时间对PA56、PA66上染率的影响

聚酰胺纤维的吸湿性比天然纤维低，在合成纤维中仅次于聚乙烯醇缩甲醛，而高于其他纤维。需要特别指出的是，生物基PA56分子由于奇数碳效应使得分子间氢键部分释放，能与外界水分子形成氢键，加上其高于PA66和PA6的分子中聚酰胺键密度，使得生物基PA56纤维具有高于PA66和PA6的吸湿性，更亲肤，同时静电小，具有很好的服用舒适性。

PA56的回潮率比PA6和PA66要高，按照公定回潮率数值比较，PA56约为6.0%，而现有PA6、PA66约为4.5%。具体见图6-11。

图6-11　PA6，PA56，PA66吸湿性能

4.耐磨性

纤维的耐磨性是纤维制品在使用过程中经受摩擦而磨损的性能。强度降低越小或失重越少，则使用过程中的耐摩擦稳定性越好。纤维的耐摩擦性和纺织品的使用寿命密切相关，耐摩擦性能的好坏是纺织用品的重要指标之一。纤维的耐磨性与大分子结构、超分子结构、断裂伸长率、弹性等因素有关。常见纤维的耐摩擦性能的高低顺序是：聚酰胺纤维>维纶>涤纶>丙纶>乙纶>腈纶>毛>丝>棉>麻>铜氨纤维>黏胶纤维>玻璃纤维。

聚酰胺纤维的耐磨性是所有纤维中最好的，相同条件下，其耐磨性为棉花的10倍。生物基PA56具有良好的耐磨性、弹性回复和耐疲劳性，这使得PA56产品在对耐磨性和耐疲劳性高的户外装备、户外服装以及地毯上有了广阔的应用前景。

相同规格PA56膨体变形纱制备的地毯耐磨性能较PA6、PA66地毯好，而且测试周期约长，耐磨性优势越明显。

三者耐磨性比较见表6-10和表6-11。(www.xing528.com)

表6-10　转轮椅测试

表6-11　六足测试

续表

注　此数据来源于国内某地毯企业的行业相关标准测试。

5.阻燃性

为减少纺织品易燃引起的火灾事故，减少对生命财产造成的伤害，纺织品的阻燃性尤为重要。目前国际上通用极限氧指数来评估纺织品的阻燃性。LOI（极限氧指数）是用样品在氮气、氧气混合气体中保持烛装燃烧所需氧气的最小百分数来评估。LOI值越高说明阻燃性越好。LOI<20%为易燃；LOI在20%～26%为可燃，LOI在26%～34%间为难燃；LOI>35%为不燃。

PA56的LOI为30.1%，属于难燃类。加上PA56的熔点较PA6高30℃左右，所以PA56比PA6耐高温性好，这也是PA56产品在地毯领域应用的优势。

可以用燃烧方法鉴别生物基聚酰胺纤维的阻燃性。聚酰胺纤维遇火燃烧比较缓慢，同时纤维强烈收缩，容易滴熄，近火焰迅速卷缩成白色胶状，离开火焰难燃烧，散发出芹菜味道，冷却后的熔体不易碾碎。涤纶易燃，近火焰冒黑烟，味芳香，灰为黑色易碎。

相同规格PA56膨体变形纱织造的地毯阻燃性能较PA6、PA66地毯好（表6-12）。

表6-12　PA地毯阻燃性能指标

注　此数据来源于国内某地毯企业的行业相关标准测试。

6.耐化学品性

聚酰胺纤维的耐化学品稳定性好，对一般的油剂溶剂如烃、醇、醚、酮等稳定。聚酰胺纤维不耐酸，可溶解在甲酸、乙酸、苯酚等溶液中，但聚酰胺纤维耐碱，在洗涤中不会受到严重的损害。例如，聚酰胺纤维在10%的NaOH溶液中，85℃处理10h，其强度仅降低5%，比羊毛、蚕丝和涤纶要耐碱得多。一般条件下，锦纶可以耐7%的盐酸溶液，20%的硫酸，10%的硝酸，50%的烧碱溶液。因此，锦纶比较适合做耐腐蚀性工作服。另外，聚酰胺纤维还耐海水腐蚀，可以用作渔网，使用寿命比一般渔网高3～4倍。

长链生物基PA610和PA410具有低的吸水性、良好的耐磨性、良好的耐酸性。PA610相对于其他长链聚酰胺价格低，而PA410耐高温性比PA610好。

7.耐热性

聚酰胺分子链中的C—N是最弱的键，因此聚酰胺纤维的耐热性不佳，在热的作用下C—N键很容易发生裂解，加上酰胺键的吸水性使其很容易发生水解。但聚酰胺的耐低温性好，即使在-70℃使用，其弹性回复率也变化不大。几种常见纤维耐热性比较见表6-13。

表6-13　几种纤维的熔点

8.耐光性

聚酰胺的耐光稳定性不好，在日光，空气、氧气、热、水汽的长期共同作用下，会发生光化学裂解并伴随氧化过程，相对分子质量逐渐降低，使得聚酰胺纤维的综合性能逐渐下降，特别是断裂强度和断裂伸长。可以通过在聚酰胺分子中引入氰基的方法提高聚酰胺的耐光性，这也是聚酰胺抗老化改性的方向。也可在聚酰胺中加入少量的光稳定剂，特别是加入紫外光稳定剂或紫外光吸收剂，可以一直聚酰胺的光化学降解，从而提高聚酰胺纤维的耐光性。对PA6和PA66耐光性改性的原理同样适用于生物基PA56。