醋酸纤维在纺织中的应用yd11606
王石磊，张建波，张林 青岛大学“纤维新材料及现代纺织”国家重点实验室培育基地，山东青岛266071
收稿日期：
作者简介：王石磊，男，1982年生，在读硕士，专业方向为染整新技术新工艺的开发
原载：染整技术2009/9；7-10
【摘要】简要叙述了醋酸纤维的现状、各种性能，并概括了醋酸纤维长丝在纺织领域中的用途，最后对其发展前景做出了展望。醋酸纤维具有光泽亮丽，手感柔软、舒适透气的特性，广泛应用于西服衬里和女性高档时装。
【关键词】醋酸纤维；生产工艺；性能；应用
【中图分类号】TSl02.51文献标识码：A文章编号：1005-9350(2009)
l 引言
醋酸纤维是将纯化的纤维素浆粕经乙酰化之后纺丝而成，目前是再生纤维素纤维中仅次于粘胶纤维的第二大品种，又称醋酯纤维。1904年德国Bayor公司发明了干法纺制醋酸纤维素酯纤维，并在法国、英国申请了专利，醋酸纤维首次面世[1]，如今已经一百多年了。在醋酸纤维得以工业化生产之前，其粘液主要用于制成不燃性的照相胶片和飞机工业，作为包被覆盖机翼及机身的面料。第一次世界大战时，美国的Eastman公司就向美军方提供这种纤维素醋酸粘液用于机翼的涂层。早期的醋酸纤维由于常见的天然纤维用染料难以对其染色使其在纺织领域的应用受到一些限制，而多用作香烟的滤嘴、塑料制品、医用制品、化工用丝束等[2]。
醋酸纤维本身性能优良，手感柔软，光泽柔和典雅，悬垂性好，有一定的吸湿性，具有类似真丝的特质[3]；同时，又具有合成纤维硬挺、平滑、防霉防蛀的特性。随着纺织加工技术的日新月异，醋酸长丝与锦纶、涤纶、氯纶混纤、交织的复合面料，织物清晰、质地轻薄，具有良好的手感和透气性，已受世界知名服装设计大师的青睐。数十年来。始终在高档服饰面料领域居重要位置。特别是近几年，随着世界服装市场竞争日益激烈，服装面料高档化、舒适化[4]，促使醋酯长丝面料市场急剧扩大。
2 国内外醋酸纤维工业现状
目前世界上醋酯纤维生产厂商有20多家，分别分布在比利时、巴西、保加利亚、哥伦比亚、意大利、墨西哥、乌拉圭、加拿大、德国、独联体(5家)、日本(2家)、英国(2家)、美国(3家)，但生产技术为少数几个国家所垄断[5]。其中占主导地位的是美国Celanese公司，其产量约占世界总产量的一半，其次是美国Eastman
Chemical公司，意大利的Novaceta公司，日本三菱公司和帝人公司以及英国Acordis公司和法国Rodia公司等，这些公司总产量占全球总产量的90％左右。全球醋酸纤维生产能力已达1100kt，实际生产总量约760～820
kt，占世界化纤总产量的3％，占纤维素纤维产量的35％左右，而且各项指标还有继续增加的趋势。
醋酸纤维包括丝束、长丝及醋酸短纤。纺织用醋酯长丝的品种[3]有：5 tex(45D)／
等。国际市场价格，长丝约4500美元／t，丝束3800美元／t。
我国醋酸纤维工业始于20世纪50年代，发展较慢，生产技术也比较落后，品种也仅限于烟用醋酸丝束。纺织用醋纤历年依赖于进口，主要从美国塞拉尼斯公司、英国康太斯公司、加拿大塞拉尼斯公司和日本三菱公司四大公司进口，年进口量约在2～4
kt左右。据市场预测，随着服装面料向天然化、卫生性、薄型飘逸、色泽鲜颜、回归自然等方面发展，我国对醋纤的年需求量约在15～20 kt左右(不包括香烟滤咀用丝束)。上世纪80年代中国烟草总公司采用技贸结合的方式，与美国Celanese公司合资成立了南通醋酸纤维有限公司，由美国Celanese公司提供技术，在江苏省南通市建成了年产12.5
kt烟用醋纤丝束装置，填补了国内空白。目前，国内醋酸纤维及醋酸丝束的主要生产厂家有南通醋酸纤维有限公司、广东新会醋纤厂、西安惠安化工厂、吉林化工厂、无锡胶片厂、保定胶片厂、广东中山糖衣醋酸纤维试验车问、珠海醋酸纤维公司、昆明醋酸纤维公司等。
3 醋酸纤维的结构特征
在醋酸纤维的分子结构中，纤维素葡萄糖环上的羟基被乙酰基取代，形成酯键，二醋酸纤维的酯化程度由于水解作用而低于三醋酸纤维。二醋酸纤维的超分子结构中无定形区较大，而三醋酸纤维具有一定的结晶结构，而且纤维大分子的对称性、规整性、结晶度[6]均比二醋酯纤维高。
醋酯纤维有长丝和短纤维，又有有光和无光(Ti02消光)之分。其横断面一般多呈瓣叶状，但也有特殊断面结构的，如菊花形、马蹄形，也有异形的如Y形、X形断面的长丝。
4 醋酸纤维的性能
4.1 醋酸纤维的物理机械性能
表l 几种纤维的主要物理机械性能比较
|
性能 |
二醋酸纤维 |
三醋酸纤维 |
聚酯纤维 |
粘胶纤维 |
|
密度g/cm3 |
1.32 |
1.30 |
1.38 |
1.48-1.54 |
|
干强cN·tex |
1.06-1.20 |
1.06-1.20 |
4.20-5.90 |
1.50-2.70 |
|
湿强cN·tex |
0.62-0.79 |
0.70-0.88 |
4.20-5.90 |
0.70-1.80 |
|
干断裂伸长% |
25-35 |
26-35 |
20-50 |
16-24 |
|
湿断裂伸长% |
30-45 |
30-40 |
20-50 |
21-29 |
|
沸水收缩率% |
0.50-2.00 |
0.50-2.00 |
5.00-14.00 |
1.30 |
|
回潮率% |
6.50 |
3.20 |
0.40 |
11.00 |
|
软化温度℃ |
176-190 |
232 |
204-229 |
148* |
|
熔点℃ |
260 |
300 |
250 |
162* |
注：粘胶在
从表1中[1,7]可以看出醋酸纤维的密度比粘胶纤维的要小，和涤纶的较为接近：强度是三种纤维中最低的，而且湿态下的强度损失较大，剩余强度约为干强的70％，和粘胶的湿态强度差不多。因此，在醋酸纤维的拉伸和湿加工时一定要采取温和的方式，但是醋酸纤维的断裂伸长和粘胶相比要高，湿态下伸长更大。因此，醋酸纤维的弹性相对较好，类似于蚕丝，羊毛[8]。沸水收缩率较低，但是高温处理会对纤维的强力和光泽等性能造成影响，因此温度不宜超过
4.2 醋酸纤维的化学性能
醋酸纤维的耐酸稳定性较好，常见的硫酸、盐酸、硝酸在一定浓度的范围内对纤维的强力、光泽和伸长等都不会造成影响：但是可以溶解于浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸。醋酸纤维对碱剂非常敏感，尤其是二醋酸纤维，遇到强碱后，容易发生脱乙酰化，造成重量损失，强力和模量也随之下降[10]。因此，处理醋酸纤维的溶液，其pH值不宜超过7.0。在标准洗涤条件下，具有很强的抗氯漂白性能[11]，还可用四氯乙烯进行干洗。
4.3 醋酸纤维的染色性能
醋酸纤维虽然来源于纤维素，但是在酯化过程中，纤维素葡萄糖环上的极性羟基很大一部分被乙酰基取代成酯，因此，纤维素纤维染色常用的染料对醋酸纤维几乎就没有亲和力，难以上染。从理论上来说，醋酸纤维通过部分皂化还原出原来的羟基后，则也是可以用直接、活性等染料进行染色。但是，实际上，这是不可行的[11,2]。此外，因为纤维素醋酸酯上的羰基氧原子及残留的羟基带有一定量的负电荷，所以也有人实验用阳离子染料对二醋酸纤维染色，但结果表明，只能染得浅色[12]。醋酯纤维的染色性能与聚酯或尼龙较相似，只有精细分散的非水溶性染料才可以在一定温度的条件下进入醋酸纤维内部，对纤维上染。最适合醋酯纤维用的染料是低分子量且染色上染速率相近的分散染料。而实际上，第一支分散染料的诞生也是由于醋酸纤维染色的需要[2]。用分散染料染出的醋酸纤维或织物色泽鲜艳亮丽，匀染效果好，染料吸尽率高，色牢度也高，而且色谱齐全。
醋酸纤维的染色工艺对染色效果有很大的影响，尤其是对温度的控制。温度较低，容易造成染色不尽; 温度较高，则会由于上染过快而造成染色不匀。Eastman公司[12]对用其生产的醋酸纤维织物给出了如下的染色工艺：
助剂：
pH值：6.5～7.0
温度：
时间：60 min
排液，清洗
醋酸纤维与各种天然纤维或人造纤维的混纺织物可以进行交染，即在一浴染色中产生双色效应。
对醋酸纤维纯纺织物，应该在宽幅的卷染机上或常压经轴染色机上染色，以减少织物折痕和擦伤的形成。混纺织物适宜在染缸或常压喷射染色机上进行，并且需要保持浴比在20:l～30:1之间。
5 醋酸纤维的用途及其服用性能
5.1 醋酸纤维的用途
用醋酸纤维长丝纺制的纱线和织成的织物具有蚕丝般自然华贵的光泽，手感柔软滑爽等特性。而且醋酸纤维和其他纤维如棉、蚕丝、涤纶、锦纶等混纺后，得到的织物兼具各种纤维的特性。产生风格各异的纺织面料。比如，醋酸纤维纱和人造棉相结合的面料类似丝绸或亚麻。醋酯纤维已大量用于机织和针织类面料，如：绉绸、缎纹、塔夫绸、提花织物、平针织物、拉舍尔以及服装衬里的斜纹和塔夫绸。醋酸纤维织物的用途广泛，机织类织物如：高级西服的衬里、宴会礼服、毕业礼服、新娘结婚礼服、窗帘、首饰盒衬里等；针织类织物如：运动装、宽松上衣、睡衣、睡袍、内衣、和医用绷带等。根据GAMA(全球醋酸纤维制造者协会)统计，全世界消费的醋酸纤维有40％用于衬里。
5.2 醋酸纤维织物的服用性能
醋酸纤维织物具有非常优异的服用性能。比如说用醋酸纤维织物做衬里比用普通的涤纶织物做衬里制成的服装具有更为舒适和透气的性能，美国堪萨斯州立大学环境研究所就这两种服装的舒适性做了一项研究，分别从粘附感、不吸汗、冷湿感、潮湿感、贴身感、沉重感六个方面进行等级评价(5级服用性能最好)。结果发现：前者粘连冷湿的感觉大大减少，输送潮湿能力比涤纶强；尽管重量有些增加，但与涤纶相比仍为较轻[14]。如图1、图2所示：
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图l 醋酸纤维衬里服装与涤纶衬里服装的舒适性比较 |
图2醋酸纤维衬里服装与涤纶衬里服装的重量感比较 |
此外，醋酸纤维长丝织物还具有一系列优异的服用性能：悬垂性好，吸附湿气及体油，尺寸稳定性好，缓解运动产生的压力，消除透视，提供保暖层等等。
6 醋酸纤维的发展前景
目前，在纺织用化学纤维中，还是以粘胶和涤纶为主，而且这两种纤维的产量在全世界化纤总量中占绝对地位。但是，和以上两种纤维相比，醋酸纤维是无污染可再生的舒适性纤维，其来源丰富，可以迅速再生，而且生产流程短，不会产生对环境污染的“三废”。从市场价格方面来看，醋酸纤维长丝比粘胶有很大的优势。有资料表明[15]，醋酯长丝的总成本为2.8～2.9万元／t，而国内市场人造丝售价为5.2万元／t，近几年的最低售价为4.8万元／t。
此外，从国内对醋酸纤维的需求量上来看，平均每年还需要从国外进口2000吨用于纺织产业，另外还有直接进口面料700多万米及相当数量的醋酸长丝织物，而我国还没有生产纺织用醋酸纤维长丝的工厂，醋酸纤维长丝完全依赖进口，因此，我国有必要加快纺织用醋酸纤维生产线的建设，以促进醋酸纤维产业的发展：而且有专家就这方面做过分析[8]，认为完全可以依靠自身技术和设备，建设适当规模的纺织用醋酸纤维的生产线。总而言之，醋酸纤维在世界范围内的发展前景广阔，是未来有可能取代粘胶纤维的绿色环保纤维。
7 参考文献
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[2]J.M.STRALEY,A
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[13]http：//www.eastman.com/NR/rdonlyres／
[14]http：//www.acetateworld.com／chinese／end_use
.asp
[15]陶美玲,新型合成纤维醋酸纤维的生产和应用[J]四川化工,2006,9(1);28-31