超细纤维的应用及其研究进展

摘 要：介绍了超细纤维及其主要性能。总结了超细纤维的几种生产技术，包括直接纺丝法、复合纺丝（机械/化学剥离法、溶解/水解剥离法）以及共混纺丝法。介绍了超细纤维的应用及其研究进展。

关键词：超细纤维；生产技术；研究进展

1 超细纤维概述

随着纤维技术的发展，纤维的功能得到了大幅的提高，对纤维的功能性和舒适性等的要求也越来越高，同时非服装行业对织物特殊性能的要求，促进了功能纤维比重的增加。目前，超细纤维纺织品在医学、环保、能源、人体防护和卫生保健等领域得到了广泛的应用[1]。纤维直径是衡量纤维细度最具可比性的物理量，但实际应用中常采用线密度表征纤维细度（ρl）。线密度定义为“质量除以长度”，单位特[克斯]，符号tex。1km长纤维的质量为1g时，称该纤维的线密度为1特[克斯]，即1tex=1g/km。一般而言，单纤维线密度为0.1～1.0分特[克斯]（dtex）的纤维属于超细纤维。纤维越细越表现出优异的性能。主要归纳如下：（1）线密度相同的复丝或纱线，其单纤维根数越多成纱能力越高；（2）单纤维密度越小，抗弯曲刚度越低，纱线及织物的手感越柔软；（3）单纤维直径越小，纤维比表面积越大，吸附性增强，去污力、过滤性能好，毛细效应强；（4）单纤维直径越小，单位面积织物的密度越高，织物保暖性越好，具有防水透气性。但是单纤维线密度较小也带来一些缺点，如染整加工时上染速度快、染料吸收量大，但显色性、染色牢度差。

2 超细纤维生产技术

目前比较成熟的超细纤维制造方法见表1[2]。生产方法决定了

纤维线密度的大小，常规纺丝法得到的超细纤维线密度为0.30～1.0dtex，物理（或化学）剥离法可制得0.10～0.50 dtex的超细纤维，复合海岛法可得到0.03～0.06 dtex的超细纤维，共混海岛法可得到0.0003～0.0008 dtex的超细纤维。

3 超细纤维的应用

超细纤维具有许多优异的特性，如弯曲刚度很小、有较大的比表面积、直径小（可制成超高密织物），因而应用广泛，可用于人工皮革、纺织品、隔膜材料、医用材料等众多领域。然而超细纤维还有许多特性未被发现，因此还有许多应用有待开发。根据超细纤维的特性，可将它们的用途简单归纳如下（见表2）[2]：

4 超细纤维研究进展

超细纤维的发展是从复合纺丝技术的成功开始的，分为三个阶段[2]：第一阶段为20世纪70年代，主要研究内容是如何制造超细纤维；第二阶段是1981年至1985年期间，该阶段主要研究开发超细纤维的实际应用，为超细纤维的商品应用开发阶段；第三阶段从1986年后至今，主要是研究和发掘超细纤维功能的时代，由于超细纤维的纤维细度对其功能有很大的影响。因此，该阶段也有很多工作是以如何获得更细的纤维为目的展开的。尽管人们对超细纤维的认知在不断的加深，但仍然有很多特性未被知晓。

近年来，随着纳米技术的发展及其应用领域的不断扩展，使得纳米纤维技术也成为国内外学者的研究热点。纳米纤维是指直径在纳米尺寸（1～100nm）范围内的纤维。目前，纳米纤维的制备方法有多种，包括拉伸法、微相分离法、自组装法、AAO模板法、静电纺丝法等，但是除静电纺丝法外，其它纳米纤维制备方法无法直接、连续制备纳米纤维，难以工业化量产，且制备的纤维直径通常在500nm以上，而静电纺丝则能制备出最小直径达1nm的超细纤维。

国外关于静电纺丝的研究起步较早，主要集中在纺丝条件、装置和方法的创新、理论模型的建立等方面。Deitzel等[3]研究了包括纺丝液浓度、纺丝电压等在内的工艺参数对静电纺纳米纤维外观形貌的影响，证明了静电纺纳米纤维织物的宏观形貌和静电力场效应有关系。Reneker等[4]研究了各工艺参数（包括固化距离、表面张力、聚合物浓度、粘度、溶液密度等）对射流半径的影响。国内关于静电纺丝的研究开始于2002年，着重于工艺参数对纤维外观形貌和直径的影响研究。傅杰财等[5]研究了静电纺丝中控制纤维形貌的方法，发现可通过控制有溶剂挥发速率和溶液相分离速率而达到控制纤维形貌的目的。高晓艳等[6]利用静电纺丝方法制备了聚酰胺6（PA

6）纳米纤维复合材料，能够有效地改善传统过滤材料的过滤效率。

5 结束语

生物仿生、智能传感超细纤维材料具有很好的应用前景，将成为研究及应用的热点。随着静电纺丝技术的发展和普及，具有纳米、微米级尺度的超细纤维的制备变得更为简易、性能可控，具有广阔的发展前景。

参考文献

[1]侯琳熙，韩玉平，魏丹毅，等.超细纤维的功能性应用及生产现状[J].山东纺织经济，2007（3）：84-86.

[2]张大省，王锐.超细纤维发展及其生产技术[J].北京服装学院学报（自然科学版），2004，24（2）：62-68.

[3]Deitzel J M， Harris D， et al. The effect of processing variables on the morphology of electrospun nanofibers and textiles [J]. Polymer，2001，42（1）：261-272.

[4]Reneker D H， Yarin A L， et al. Bending instability of electrically charged liquid jets of polymer solutions in electrospinning [J]. Journal of Applied Physics， 2000， 87（9）：4531-4547.

[5]傅杰财.静电纺丝中形貌控制及其应用[D].兰州大学，2014.

[6]高晓艳，张露，等.静电纺聚酰胺6纤维复合材料的孔隙特征及其过滤性能[J].纺织学报，2010，31（1）：5-10.

作者简介：邬治平（1989-），男，工作单位：依波精品（深圳）有限公司，研究方向：主要从事金属材料、非金属材料及高分子材料方面的研究。