再生纤维素纤维的特性及应用领域

（一）黏胶纤维的性能和用途

几种黏胶纤维的主要力学性能指标列于表8-14。

表8-14　几种黏胶纤维的力学性能

黏胶纤维吸湿性能优，易于染色，不易起静电，有较好的纺织加工性能。短纤维可以纯纺、也可以与其他纺织纤维混纺，织物光滑、柔软、透气性良好，穿着舒适，染色后色泽鲜艳、色牢度好。黏胶短纤维织物适于制作内衣、外衣和各种装饰用品。长丝织物质地轻薄，除适于制衣料外，还可织制被面和装饰织物。普通黏胶纤维的缺点是牢度较差，湿模量较低，缩水率较高而且容易变形，弹性和耐磨性较差。

高湿模量黏胶纤维具有强度高、延伸度低、湿模量高、耐碱性良好等特点，其与棉的混纺织物可进行丝光处理，基本上克服了普通黏胶纤维的缺陷，其织物牢度、耐水洗性、形态稳定性均与优质棉相近。Polynosic纤维在水中的溶胀度低，弹性回复率高，因此织物的稳定性较好。HWM纤维的干、湿态强度略低于Polynosic纤维，但断裂伸长较高，钩接强度特别优良，湿模量低于Polynosic纤维，但与棉纤维的同一指标大致相似，已基本克服了普通黏胶纤维的重要缺点，而且克服了Polynosic钩接强度差、脆性大的缺点。它更适于与合成纤维混纺，以改善合纤的吸湿性，也可以进行纯纺。

强力黏胶纤维的强度高，抗多次变形性特别好，可用作轮胎帘子线、传送带和三角皮带的帘子线、绳索、各种工业用织物，如帆布、塑料涂层织物等。

改性黏胶纤维具有多种用途：与聚丙烯腈或聚乙烯醇复合的黏胶纤维具有毛型感和蓬松性，适于制作西装、毛毯和装饰织物；有扁平形状和粗糙手感的“稻草丝”（扁丝）和空心黏胶纤维的密度小、覆盖能力大，并有膨体特性，适用于编织女帽、提包和各种装饰用具；用丙烯酸接枝的黏胶纤维有很高的离子交换能力，可用以从溶液中回收金、银、汞等贵重金属；含有各种阻燃剂的黏胶纤维，可用在高温和防火的工业部门；黏胶纤维还可用作医用纤维，如经特殊处理的黏胶纤维可制成止血纤维，含钡的黏胶长丝或短纤，可分别制成医用缝合线或纱布，它能被X射线所探查，黏胶（或再生纤维素）中空纤维膜具有透析作用，可用于制作人工肾血液透析器，作为肾衰病症的辅助治疗器具。此外，黏胶纤维经热处理和活化处理而制得的碳纤维和石墨纤维，具有高强度和高模量，与环氧树脂等制成的复合材料，可用作空间技术的烧蚀材料；由黏胶和硅酸钠共混而纺得的原丝，经处理后制成的陶瓷纤维作为耐高温树脂的增强材料，可用于液体火箭发动机和喷气发动机的喷嘴以及空间装置重返大气层的防热罩。

（二）Lyocell纤维的性能和用途

Lyocell纤维与其他纤维力学性能见表8-15。显然，Lyocell纤维的强度与涤纶相当而远高于棉和普通黏胶纤维，尤其是其湿强仅比干强低15%，是再生纤维素纤维中第一个湿强超过棉纤维干强的品种，这使它能用多种纺纱方法纺制成高强度的纱线，并适合纺制细支纱，从而纺造薄型织物；且湿态时的高强度使之可经受住高速生产工艺，大大提高了织造效率。Lyocell纤维的应力-应变特点还使它与其他天然纤维和合成纤维之间有较大的抱合力，易与这些纤维以任意比例混纺，从而改善织物的力学性能、外观效果及手感，而且在整个混纺比例范围内，纱线的强度高，能经受剧烈的机械和化学处理，并能用生物酶处理制成各种风格和各种手感的服装面料。另外，Lyocell纤维具有很高的湿模量，这使得该纤维织物的收缩率很低，在纬编和经编织物中收缩率仅为2%左右，因此，织物的可洗性较好。

表8-15　Lyocell纤维与其他纤维力学性能的比较

由Lyocell和黏胶短纤的TG（热重分析）谱图所得的特征数据见表8-16。Lyocell纤维的分解起始温度高于黏胶纤维，热失重现象相对较轻微，耐热性优于黏胶纤维。

表8-16　Lyocell短纤和黏胶短纤TG谱图中的特征数据

表8-17～表8-19列出了Lyocell纤维在105℃、145℃、190℃条件下随时间延续，纤维的强伸度变化状况。190℃、30min热处理下的纤维断裂强度和断裂伸长率分别为原值的88.4%和88.6%，有良好的耐热性能。在常规纺织加工和正常使用中，服装面料可能遇到最高温度及持续时间约为180℃，30s。因此，Lyocell纤维可适应加工和使用要求。

表8-17　Lyocell短纤在105℃下热处理后的强伸度变化

表8-18　Lyocell短纤在145℃下热处理后的强伸度变化

表8-19　Lyocell短纤在190℃下热处理后的强伸度变化(www.xing528.com)

由于Lyocell纤维结晶度高、结构致密稳定，故热收缩率很低，保持了类似于棉、麻等天然纤维素纤维的特性，见表8-20。

表8-20　Lyocell和黏胶纤维的干热收缩率比较

Lyocell短纤维、黏胶纤维的极限氧指数相同，LOI均为18%。Lyocell纤维因结晶度高、比表面积小、结构致密，在标准大气条件下的平衡回潮率为10.53%，小于黏胶纤维（11.08%）。Lyocell纤维、黏胶纤维和棉纤维的水湿膨胀率见表8-21。Lyocell纤维表现出极高的横向膨胀率，而纵向膨胀率极低。由此也可看出Lyocell纤维的取向度高于其他纤维素纤维。

表8-21　纤维素纤维在水湿条件下的膨胀率

Lyocell纤维在干态、湿态和NaOH、H2SO4水溶液浸渍膨胀后的平均直径和直径膨胀率见表8-22。显示出Lyocell纤维在NaOH水溶液溶胀后的直径膨胀率远大于H2SO4水溶液浸渍膨胀和水湿膨胀；NaOH水溶液的浓度并不与直径膨胀率成正比，在某一适当的浓度下有最大的直径膨胀率。

表8-22　Lyocell纤维浸渍后的平均直径和直径膨胀率

图8-66为20℃下Lyocell纤维的吸湿等温线和放湿等温线的吸湿滞后圈。从吸湿等温线、放湿等温线的形态看，Lyocell纤维的吸湿机理与常规纤维素纤维完全一致。Lyocell纤维的吸湿和放湿平衡回潮率差异最大处均集中于相对湿度70%～80%的范围，比黏胶纤维集中。可见Lyocell纤维的孔隙尺度也较集中。

图8-66　Lyocell纤维吸湿等温线

-·-放湿曲线　-□-吸湿曲线

图8-67　Lyocell纤维在不同相对湿度下的吸湿等湿线

图8-67为Lyocell纤维的吸湿等湿线。与常规纤维素纤维及高回潮率的其他纤维相比，Lyocell纤维在高温高湿条件下平衡回潮率的突然上涨现象不明显，而高湿条件下随着温度增加发生的平衡回潮率持续上升比较显著。这是由于Lyocell纤维比较突出的吸湿膨胀特性所造成的。

由于Lyocell纤维具有一些独特的性能，因此已在服装和产业领域具有重要的用途。

在服装领域，Lyocell纤维因其突出的高强特性、原纤化特性、良好的可纺纱性能以及作为纤维素纤维的优良服用性能和舒适性，为国际服装市场的“时装化、高档化、个性化”的潮流在面料上提供了可靠的保证。通过与Lyocell纤维的一些重要特征的结合，创造了许多全新的织物。此外，各种后处理技术的组合可产生约一万种不同的外观。其中，纯Lyocell织物有珍珠般的光泽，固有的流动感，使织物看上去舒适，并有良好的悬垂性。通过控制原纤化的生成，可赋予织物桃皮绒、砂洗、天鹅绒等多种表面效果，形成全新的美感，制成光学可变性的新潮产品。另外，Lyocell纤维与丝、棉、麻、毛、合成纤维及黏胶纤维混纺，可制成各种风格及有特殊外观和手感风格的面料和绒线等，用于高级牛仔服、高级女式时装、高级女式内衣、裙子、高级男式衬衫休闲服、运动衣、针织品（内衣和T恤衫）和毛绒织物等多种服装。近十多年来，由Lyocell织物做成的服装在日本、美国、西欧等国家和地区日趋流行，销量不断增加。许多著名时装设计师选择Lyocell织物作为他们设计的时装面料，推出了许多时尚服饰。Lyocell纤维可用来做高强耐磨、阻燃、抗静电工作服和作战服等特种防护服装面料。在新一代军服的系列服装中，Lyocell纤维及其混纺制品可用于四季的常服、夏季训练服、冬季训练服和体能训练服面料。

在产业领域，由于Lyocell纱线具有强度高、断裂伸长率较低、吸附性良好、可生物降解、在水刺过程中易于原纤化等特点，因此应用前景也十分广阔。例如，用针刺法、水缠结法、湿铺法、干铺法和热黏法将Lyocell纤维加工成各种性能的非织造布，其加工性能和产品性能均优于黏胶纤维。此外，Lyocell纤维在工业丝、特种纸、工业过滤材料、传送带、篷盖布、缝纫线、保湿絮料、香烟滤嘴、婴儿尿布、海绵、塑料磁盘盒内衬、医用绷带、医用服装和工业揩布等方面都有许多潜在的用途。