时间：2023-11-06 11:37:16
超细纤维的品种有超细粘胶丝、超细锦纶丝、超细涤纶丝、超细丙纶丝等等。利用不同的技术，可制造出不同纤度、种类及用途的超细纤维。其生产技术与制造工艺大致可分为直接纺丝改良法、高分子相互并列纺丝法、剥离型复合纺丝法、多层型复合纺丝法、共混分割法和海岛法等。
1.直接纺丝改良法（DSP）
直接纺丝改良法又称常规纺丝改良法，是指用常规纺丝方法改良其工艺设备直接制造微细纤维的方法。目前可以用POY或FDY纺丝机，在工艺设计上稍加改进就可适用于超细纤维生产：
⑴螺杆挤压机要有一个低温混合头（LTM），以保证熔体的均匀一致；
⑵要有高质量，纯净的不含凝胶粒子和颗粒状杂质的熔体，因此要有熔体预过滤器；
⑶组件要求下装式，以防烟囱效应，保证喷丝板组件温度均匀；
⑷喷丝板设计中要注意“无湍流”的孔间距及排列方式；
⑸丝条要充分均匀冷却以降低Uster值；
⑹喷丝板面至侧吹风距离尽可能短；
⑺上油系统在喷丝板下面约300mm～600mm处；
⑻纺丝甬道比常规纤维短，一般为300mm～500mm，以降低纺程张力；
⑼采用锭子式卷绕头纺POY用沟槽筒，FDY用双转子式横动装置；
⑽加热器和假捻变形器之间的丝路要直，否则会造成毛丝和降低纤维强度；
⑾摩擦盘要采用聚氨酯盘，以减少纤维表面磨损。
用POY和FDY纺丝机生产微细纤维，最大优点是可直接获得单一组分的超细纤维，不需像复合纺丝或共混纺丝那样进行双组分的剥离或溶解，一般可稳定生产0.7dtex～1.0dtex的纤维，因此成本较低。如果熔体质量和机器性能好，可生产最细至0.44dtex的微细纤维。若是生产单丝纤度低于0.44dtex纤维要用复合纺丝机。
2.直接优化纺丝法（DSOM）
通过优化纺丝工艺对传统纺丝方法的改进，在熔体纺丝时要适当降低聚合物黏度、提高熔体纯净度，降低喷丝板下方的环境温度使冷却加速并提高冷却吹风的均匀程度。利用直接纺丝无须化学或机械处理即可直接获得单一组分的超细纤维，生产成本低，产品质量稳定。目前通过直接纺丝法所制得的最细商业化产品为单丝线密度为0.165dtex的PET纤维。与常规纺丝法比较，聚酯超细长丝的纺丝方法需做如下优化改进：
⑴适当降低聚合物黏度。可通过降低聚合物分子量或提高纺丝温度来达到目的，这些措施可防止因液滴型挤出而断丝。
⑵喷丝板上的喷丝孔应呈同心圆均匀排列，使丝条均匀冷却。
⑶降低喷丝板下方的环境温度，使丝条迅速冷却，并在喷丝板下方20cm～70cm处集束、卷绕，以获得未拉伸丝。
⑷使纤维经受4～6倍的后拉伸。在特定的条件下可进行10～20倍的拉伸，但技术条件不稳定，而且范围较窄，故未获得应用。
⑸通过高精度过滤以提高纺丝熔体的纯净度。
⑹减少熔体的挤出量。
这种DSOM工艺生产效率高，成本低，是当前超细纤维发展主要趋势。西欧，美国主要采用这种工艺生产超细旦纤维。用于做仿丝绸和做高密织物（功能性服装）。POY工艺中最经济的方法是POY直接上整经机，即WD或WDS的方法，直接做超细旦的大经轴。意大利ValLesina公司已用此工艺制造单丝纤度为0.5dtex的超细纤维用于仿真丝的经纱，但这适合于大规模生产。
3.复合纺丝法
采用复合纺丝机生产超细纤维最早是在日本开发成功的。早在1970年由东丽公司开发的超细纤维用于仿麂皮。1972年由钟纺公司开发仿真丝织物，1981年由钟纺公司开发了超高密织物，同年东丽公司又开发了第二代仿皮革产品，1985年钟纺公司又开发了高性能洁净布。
复合纺丝制造超细纤维根据不同的工艺又分为剥离型和海岛型两大类。剥离型超细纤维是将两种互不相容但熔体黏度相近的高聚物熔体进行复合纺丝，复合纤维织造和染整后，经剥离得到超细纤维。剥离方法有机械法，溶剂溶除法和溶解法。海岛型超细纤维是两组分中一组分为海，另一组分为岛，岛分布在海组分中。海组分要选用易溶性高聚物，如聚苯乙烯，这种纤维织成织物后用溶剂将海组分溶解，留下岛组分，用此方法可制得单丝纤度为0.001dtex的超细纤维。
复合纺丝法工艺复杂，技术要求高，大量的复合熔体细流组成一根超细纤维，不仅需要有特殊的技术设计与复杂的熔体分配方式，而且制造纺丝组件和配件都必须相应配置，还要利用两种或多种组分纤维不同的物理化学特性，在织造后采取不同的整理手段才能得到各种各样的产品。根据不同的工艺，利用复合纺丝法制造超细纤维又分为剥离型和海岛型两大类。
A.机械剥离型复合纺丝法
该方法是将两种化学结构上完全不同、亲和性有差异但熔体黏度相近的高聚物熔体，按一定比例通过复合纺丝制备成橘瓣形、米字形、中空形等复合纤维，利用两组分的相容性和界面粘结性较差的特点采用机械剥离得到超细纤维。剥离方法有机械法、溶剂溶解法等。日本钟纺、帝人等化纤公司制作超细纤维用的主流工艺就是机械剥离型复合纺丝法。
B.海岛剥离型复合纺丝法
海岛剥离型复合纺丝法又称“溶解（或水解）剥离复合纺丝法”。这种超细复合纤维是20世纪70年代初开发的一种新型纤维，从纤维的横截面看是一种微细而分散的岛组分被另一种海组分包围着，海组分与岛组分在纤维轴向上是连续、均匀的，将所得复合纤维采用合适的溶剂溶解或水解除去其中的海成分即可得到只保留岛成分的超细纤维。
早期的海岛型复合纤维采用PET或PA作为岛组分，海组分大多采用PS或PE，然后用苯、甲苯等有机溶剂除去海组分，但这样带来了环境污染、易燃易爆等问题，限制了它的发展。20世纪90年代以来人们致力于水溶性聚酯（COPET）的研究，用其作为海组分，在热水或热碱液中即可水解，避免了使用有机溶剂，减少了环境污染。目前在海岛剥离型复合纺丝法中主要有“定岛型”与“不定岛型”两种工艺：
a.定岛型复合纺丝法
定岛法较复合纺丝法的熔体分配体系和纺丝组件更复杂，技术要求更高。其“海”组分与“岛”组分分别由单独的螺杆挤压机进行熔融，然后到纺丝组件进行复合。在纺丝成形过程中海岛间不分离，保持单丝形态，同时岛组分在成型过程中不粘连（单丝内岛与岛之间良好的分离）。复合纺丝后是以常规纤度存在，即所得纤维截面为海组分的皮芯包围岛组分的芯层，只有将“海”成分溶解得到“岛”组分的芯层，才可真正制成超细纤维。
①根据钟纺、帝人、东洋与杜邦、Hills、库拉雷等大公司的经验报告：岛成分在纤维的长度方向上是连续均匀分布的，岛数固定且纤度一致，一般只能达到0.1dtex～0.05dtex左右。但目前已能生产980岛或更多岛的海岛型超细复合纤维。
②据杜邦公司披露，目前适用于制造海岛型超细纤维的聚合物有：聚苯乙烯-聚酯，聚苯乙烯-聚酰胺，聚乙烯醇-聚烯烃等；其纤维中的岛组分有PET、PA、PP2等；海组分有聚苯乙烯、聚乙烯（有机溶剂可溶）、聚酯/间苯二甲酸酯磺酸钠共聚物（热碱溶液可溶）和聚烯醇（热水可溶）等。例如杜邦公司“HPF”产品以聚酯为岛组分、聚苯乙烯为海组分，制得超细聚酯纤维的纤度为0.001dtex，截面呈圆形，直径为0.1μm。也可以整个复合丝的形态加工成织物，在后加工时除去海组分，在纤维间出现微孔隙而容易相互滑移，做人造革特别合适。
③根据日本钟纺、帝人的报告：定岛法可自由变化海岛比例，控制超细旦纤维的纤度和截面形状为降低成本，可减少可溶性组分的比例，减少溶解量，同时对可溶性聚合物的选择需综合考虑各种因素。
④库拉雷公司也认为，在不可溶聚合物纺丝温度下，可溶性聚合物必须热稳定性好，在纺丝过程中两者要有和谐的流变学性能，不可溶聚合物价格适宜，且溶解过程应当无污染，无毒，无腐蚀。
⑤该工艺的定岛技术正在不断开发中，例如制造眼镜洁净布的超多岛技术、岛组分表面的凹凸化、岛组分异纤化混合排列、岛组分混合不同聚合物的技术等都已得到实际应用。
b.非定岛型复合纺丝法
“非定岛型复合纺丝法”也称为“高分子相互并列体纺丝法”。该技术是通过不相容聚合物共混纺丝制得，纺丝后也是以常规纤度存在。与定岛纤维不同的是，在不定岛纤维中岛的大小、数量、分布及其长度都在一定范围内存在随机性。岛的数量很多，所以平均线密度更小，用溶剂萃取海组分后纤维呈束状，单纤纤度一般在0.01dtex～0.001dtex左右，甚至可达0.0001dtex，因而与胶原纤维更相似。
①根据钟纺、帝人、东洋等公司的报告，采用非定岛技术生产海岛纤维，对设备的依赖性要比定岛技术的依赖性要弱些，但是对工艺技术控制方面要更复杂。如海岛组分间的分散与拉伸情况，粒子尺寸与分布，熔融流体在纺丝过程中剪切黏度的匹配与控制等。这些因素都直接影响到岛组分纤维的纤度、长度、数量、分布均匀程度、分离效果等。
②杜邦、Hills、库拉雷等大公司的经验报告：非定岛技术是利用非相容高聚物体系共混纺丝，由于两组分组成比与熔体的黏度比有一定的关系，可使一种组分形成分散相，另一种组分形成连续相，分散相以微纤状分散在基体相中，即所谓“不定岛”式海岛型共混纤维，将其中海组分溶解或水解掉即可得到超极细纤维。
4.其他纺丝法
目前，国际化纤大公司开发超细短纤维的制造方法有很多，举两种具有代表性的方法供参考。
A.喷射纺丝法（或熔喷法）
该方法是从刀口状喷丝板端开出的一排细孔，熔融的聚合物从众多微小喷丝孔中吐出，再用热风吹散的方法。由于该方法采用吹散熔融聚合物的形式，因此主体是细纤维。但也适用于制造粗细不均匀的短纤维相互熔融黏着的薄片。将细纤维与粗纤维同时喷出制成混合物，可得到蓬松性和保湿性优良的薄片。从制造方法上可以知道该方法的缺点是纤维的分子取向低。
在此基础上，美国Al-banyinternational公司新开发的静电熔喷纺丝法，是聚合物溶液或熔体在静电作用下，以适宜的溶液喷射量及黏度参数，运用于纱线成型中进行喷射拉伸而获得纳米级超细纤维的纺丝方法。
B.闪蒸纺丝法
闪蒸法是纺粘法的一种，属于溶液纺丝。该纺丝法是将聚合物溶解于低沸点的溶剂（如液化气等）中，加热、加压从喷丝板瞬间气化喷出制成纤维。这种瞬间高压喷射出来的聚合物，喷丝速度每分钟可达到1万米，形成的纤维直径一般在0.1μm～10μm之间，可得到0.01dtex的超细纤维，属于纳米级超细纤维。所以，也有人把闪蒸法称为“闪纺”或“急骤纺丝”，在非织造布方面的需求迅速增长，可用于装饰材料和信封等各种包装材料。此外，在聚乙烯中加入抗静电剂、透明颜料并利用超声波粘合工艺等是当前杜邦公司发展闪蒸纺丝法的一大趋势。
其他纺丝法还有：离心纺丝法，湍流成形法，冻胶纺丝法，原纤细化法，超高速牵伸法，湍流成形法。
超细纤维新技术新产品
超细纤维被称为新一代合成纤维，它是高性能，高品质与高档次的纺织原料，是化学纤维向高技术、高仿真化方向发展的新合纤的典型代表。国际各大化纤公司都在竞相开发超细纤维的新技术与新产品（NT/NP）：
NT/NP-1、“regenerate”超细纤维。美国AlCbanyinternational公司在超柔软拒水性超细纤维“primaloft”的基础上，新开发出性能更优异的超细纤维“PrimaLoftRegenerate”。该纤维为直径0.001dtex～0.01dtex的超细纤维，由50%以上的再生材料及专利微纤维制成，结合超细纤维及专利的特别处理程序，成就难以置信的柔软、质轻及防泼水性，而且符合严格的测试标准，其特色是高保温效果、快干性能佳、轻量化、透气性佳、手感柔软、蓬松度佳、拒水性佳等功能。其吸水性为一般纤维的1/3，在干燥时的保暖效果多14%，在潮湿时的保暖度多24%。
NT/NP-2、“Super clean”超细纤维。韩国SilverSta公司近期开发了名为“Super clean”的新型超细纤维织物，因其具有超强的洁净能力，洗涤时不需使用化学清洁剂，其产品在市场极受欢迎。Super clean的纤维材料采用PET、PA及PA6新式配制，经裂变分解织造而成；该纤维细度为真丝1/20，头发丝的1/360。该超细纤维另一特点是在成丝中采用Orange flap技术将长丝分成多瓣形，使纤维比表面积增大，织物中孔隙增多，借助毛细管芯吸效应使吸水能力极强，经久耐用，可经过大约600次水洗。而其特殊的横断面能更有效地捕获小至几微米的尘埃颗粒，大增强除污去油效果十分明显。
NT/NP-3、“Beli -effect”超细纤维。日本钟纺公司的“Beli -effect”为一种阳离子可染型的复合聚酯超细纤维。Beli -effect是将原先70%聚酯/30%尼龙混纺的“Belimax”，改良聚丙烯与聚酯的部分而开发新型超细纤维。Beli -effect在开纤中采用24瓣分裂水刺工艺，剥离后单丝细度为0.05dtex～0.1dtex，开纤率可达80% 以上。Beli -effect为高收缩高密度处理织物，因而其制品有良好的柔软性、弹性及蓬松性，主要用途包括外套、女衫、夹克、椅套、袋子、鞋子等。
NT/NP-4、“Trevor biyou”超细纤维。旭亿成公司最近开发生产的“Trevor biyou”仿真丝超细纤维新产品，是采用“RCT技术”将涤纶/聚酯相配复合，使两种聚合物的结合比例和形状都控制成无规则的，在用溶剂溶去一种聚合物后，剩下的另一种聚合物长丝细度为0.01dtex～0.1dtex，其形状仍是无规则的。采用Trevor biyou超细纤维所制的织物表面具有复杂的凹凸形状，能产生细小的不规则的漫反射，呈现出不同角度的不同光泽，穿着舒适且采用了异收缩混纤技术，手感好且丰满，适用于女罩衫、礼服等。
NT/NP-5、“WSLR”超细纤维。东丽公司生产的“WSLR”是具有丝鸣效应的仿丝超细纤维。WSLR采用聚合物“潜在多级高收缩”技术，其纤维经高压水刺开纤后单丝细度可达0.11 dtex。同时采用“多层花瓣形截面”技术在三花瓣的各顶端刻有0.1?m的沟槽，其产品发色性优良，通过微缝之间的摩擦产生“丝鸣”，该产品主要用于女罩衣、套装、茄克衫。
NT/NP-6、“RominaIII”超细纤维。尤尼吉卡公司创新开发的“RominaIII”超细纤维，是采用改性聚丙烯/聚酯两种材料制成的0.01dtex～0.05dtex的超细纤维。其创新技术是在纺丝时采用一根丝条组成，即在微小区里单丝间具有丝长差与复杂的结构功能，这样就形成了超细纤维复杂的多层结构形态，具有凹凸和丝圈绒效应，使织物具有合成纤维所没有的自然风格即光滑性和蓬松性，具有柔软纤细的手感，是天然纤维所不及的。
NT/NP-7、“Natural light”超细纤维。美国肖氏产业公司最近开发的“Natural light”超细纤维，是以聚苯乙烯做海组分、以聚酯做岛组分的共混双组分复合纤维。Natural light用作新一代人造革基布时，先以针刺法制成非织造布，溶掉聚苯乙烯后成为单丝纤度为0.00011dtex超细纤维。Natural light还采用了Cut down新技术，从而改变纤维断面具有自然光泽的产品，这种新断面反射出不同于传统聚酯纤维的光泽，降低产品亮度使得更接近自然的光泽。杜邦公司服装事业部部门经理Tonya Farrow披露。Natural light将被大量应用于裤类、裙子等服装，具有竞争力很大的市场潜力。
NT/NP-8、“Super Beaver”超细纤维。美国Hills公司研发制成的新型透气防水超细纤维“Super Beaver”，是以尼龙/聚酯两种聚合物开纤分裂的橘瓣形超细纤维，其单丝细度达到0.01 dtex～0.001 dtex。其关键技术是在开纤分裂中采用了“异纹斜截”工艺，使纤维细胞壁上的纹孔、胞间连丝等结构以实现细胞之间水分及其他物质的输导和流通，从而具有超级仿海猩皮的结构。这种超细纤维经过织造加工过程后具有不规则的弯曲在织物上显得非常细密，可防止外来的水珠并可让汗液排出，可用于泳衣、户外服装等产品。
NT/NP-9、“Thermostat”超细纤维。美国库拉雷公司新开发的“Thermostat”超细纤维，其纤度可在0.005dtex～0.01dtex之间选择。Thermostat是一种异形截面型记忆适温纤维。其工艺是运用高分子合成改性技术，对聚异戊二烯材料进行分子组合及分子结构调整制成能自动调温的化学纤维，它对周围的温度反应特别敏感，可随温度的变化而变化，使服装内形成一个小气候环境。酷暑时该纤维的异形截面自行收缩使编织物的孔眼张开而通风透气，大大提高服装散热能力；寒冬中该纤维的异形截面又自行膨胀，使编织物的孔眼闭合而阻止空气流通，从而提高服装的保暖能力。
NT/NP-10、“SABK”超细纤维。库拉雷公司从南美蝴蝶王的翅膀结构获得启示，开发出一种深色效应的超细纤维“SABK”。为了探究南美蝴蝶王翅膀的炫幻色彩效应，库拉雷公司研究了蝴蝶翅膀因光干涉所产生的颜色变化和光泽，并通过利用复合纺丝技术，即把热收缩率不同的聚酯相互组合在一起，制成了扭曲型横截面、具有驼峰特性的超细纤维，其纤度达到0.001dtex～0.05dtex，从而使这种深色效应纤维具有与南美蝴蝶王同样的微观成色效果。
超细纤维开发动向与发展趋势
超细纤维是化学纤维发展的一大突破，它的开发带来了纺织工业“划时代”的新产品。随着全球经济快速发展，能源危机与环境污染越来越受到人们的关注。如何保持经济的可持续发展是目前迫切需要解决的问题，而超细纤维的持续发展以及超细纤维材料在常规和高性能产品的日益拓展，将会不断进入更多新的应用领域。
根据美国纺织纤维产业联盟（USTIA）的最新预测报告指出，超细纤维材料研究的发展与社会、经济和资源、环境的发展紧密相关，所以新的生长点和交叉点将会不断涌现，这既促进了超细纤维的发展又丰富了新材料科学的内涵。其开发动向与发展趋势有：
一是恢复生态的替代措施。进入21世纪以后，世界各国加大了环境保护的力度，实行了退耕还林、退牧还草等恢复生态的措施，致使天然皮革产量年年下降。在这种形势下，首先是为了弥补天然皮革的不足；其次是为了满足人们更高层次的需求，超细纤维合成革被逐步用来替代一部分真皮。在日本等一些国家和地区，技术的发展使得超细纤维合成革已大量取代了资源不足的天然皮，而一些采用人造革及合成革做成的箱包、服装、鞋以及车辆和家具的装饰，也日益获得市场的肯定，其应用范围之广、数量之大、品种之多，传统天然皮革根本无法做到。
二是研发范围不断扩大。未来超细纤维材料研究与相关学科不断交叉、渗透，新的学科增长点不断出现，从传统的化纤学科及其相关的物理、化学学科渗透到材料学科、能源学科、复合材料学等领域。
三是更加注重仿生态环保性能。自然界生物在长期进化过程中，利用最简单的成分、最普通的条件获得了最稳定的微观材料结构，人们可以从这种微观分级结构中得到启发，通过生物拟态或者仿生设计制备出性能更优越的超细纤维及其复合材料，充分发挥仿生超细纤维可再生、可降解利用的优势，特别是节约、降耗、降能是未来超细纤维发展的必然趋势。
四是更加重视基本性基与功能设计。超细纤维的最大特点是其优异的基本性基与功能；未来的超细纤维及其材料的开发研究不但注重其基本性基的改进，还注重赋予其新的功能，注重复合化、高性能化、功能化。
五是第三次热潮的产业用途。超细纤维的开发今后肯定会在所有的产业领域内得到发展。这种先导型的高技术纤维，将会成为一种重要的材料。预计若第三次热潮来临，重点将是在产业用途方面。产业用领域、装饰用领域对高功能和多功能的不断追求，都将成为超细纤维产品不断拓展、不断开发研究的驱动力。预计在不久的将来超细纤维产品将会大量用于工业、农业、航天、海洋等领域。
六是服用领域的主导产品。对于现代服装，已经进入了一个以材质取胜的时代，采用新型超细纤维开发的面料可以极大提高服装的附加值。关注科技纤维的发展，把握其特性，实现面料的科技新和高档化，将成为服用领域纺织产品的突破口。与普通纤维相比，超细纤维具有柔软、光泽柔和、织物覆盖力极强及服装生理效果好等优点。服用纤维领域对新品质、新风格、新功能的不断追求，必然是超细纤维将成为“服用新合纤”的主导产品之一。
关键词：新型常压分散染料可染聚酯；超细纤维；海岛纤维；染色牢度
中图分类号：TQ342+.21 文献标志码：A
Research and Development of A New Disperse Atmospheric Dyeable Polyester Microiber
Abstract： PET microfiber can hardly be boiling dyed under atmospheric conditions. In this study， a new disperse atmospheric dyeable polyester （NEDDPET） is synthesized using PTA， IPA， EG and PEG as the basic raw materials. In the process， adding IPA can make the crystalline structure of modified polyester loose， and appropriate adding of PEG can lead to lower glass transition temperature and crystallization temperature， thus realize atmospheric boiling dyeing and anachromasis of PET fiber， while keeping a high level of color fastness. PEG is added to improve the flow properties of the macromolecule and molecular weight of the modified PET， also enhance the fiber’s mechanical performance. The sea-island type composite fiber， which uses NEDDPET as the island， easy hydrolysis degradable polyester （EHDPET） as the sea has a good spinnability， and its mechanical performance is good. A kind of microfiber is made from this composite fiber， the tests show that the fabric knitted of the microfiber can meet the color fastness requirements after dyeing.
Key words： a new disperse dyeable polyester （NEDDPET） ； microfiber； sea-island type composite fiber； color fastness
1 前言
自涤纶诞生以来，对其染色性能的改进一直备受业内关注，相关研究开发的一些品种也已实现产业化，如通过化学改性的分散染料常压可染聚酯（EDDP）纤维、高温高压型和常压沸染型阳离子染料可染聚酯（CDP和ECDP）纤维，以及采用物理改性的色母粒着色聚酯纤维等。也有关于采用碱性染料染色的改性聚酯的报道，但据了解尚未形成生产能力。
现阶段，超细纤维已成为化纤领域的重要开发品种，但纤维线密度愈小，其显色效果愈差。当其单丝线密度小于0.5 dtex时，其难以深染的问题会更加突出。超细纤维有多种生产方法，不同的生产技术得到的超细纤维线密度不同。如海岛型复合纺丝-水解剥离法通常可得到单丝线密度为0.05 dtex的超细纤维，非相容高聚物共混纺丝制基体-微纤型纤维经剥离后得到的超细纤维单丝线密度可小于0.005 dtex，这两类超细纤维最难获得深染效果。
涤纶超细纤维的染色是有待解决的一大难题。此前，曾有报道称分别采用CDP和EHDPET为岛和海组分纺制海岛型复合纤维，后经碱水解制备高温高压型阳离子染料可染聚酯超细纤维，但在碱水解剥离过程中伴随着海组分的溶除，岛组分也受到了很大的伤害，因此未能获得物理机械性能理想的超细纤维；还有将一种可实现深染的母粒添加在岛组分PET中的技术，但未见到良好效果，且成本较高；还出现过在岛组分中添加色母粒的方案，经水解剥离后可直接获得较深色效果的超细纤维，但是该类产品颜色单调，更换色泽需彻底清洗加工设备，也不能制造印花品种。
专利ZL.201110225265.8报道了利用新型常压阳离子染料可染聚酯（NECDPET）为岛组分、LDPE为海组分纺制海岛型复合纤维或采用非相容高聚物共混纺丝制备基体-微纤型纤维，再用甲苯溶除海组分，制得常压型阳离子染料可深染且色牢度较高的超细纤维的技术。之前关于EDDP研究与生产的报道很多，但并未涉及其在超细纤维领域的研究与应用。针对PET超细纤维难以深染的问题，本研究合成了一种新型的常压分散染料可深染共聚酯（NEDDPET），其大分子的化学结构如式（1）所示。
以NEDDPET为岛组分、EHDPET为海组分，采用海岛型复合纺丝技术纺制海岛纤维，用该纤维加工的织物用低浓度NaOH溶液水解溶除EHDPET，可得到单丝线密度约为0.05 dtex的超细纤维织物。
式（1）的NEDDPET结构式与以往的EDDP无任何差异，然而应用于超细纤维的NEDDPET结构中的m、n、l比例以及NEDDPET合成过程中诸多添加剂的种类和用量、生产工艺控制等均与EDDP有所不同。为实现本研究的最终目的，所合成的NEDDPET必须同时满足如下需求：（1）具有良好的可纺性，所纺复合纤维的物理机械性能理想；（2）海岛纤维水解剥离过程中岛组分不被损伤；（3）其超细纤维织物可用分散染料常压深染，且具有良好的染色牢度和耐气候性。
2.1 NEDDPET的合成
NEDDPET以精对苯二甲酸（PTA）、乙二醇（EG）、间苯二甲酸（IPA）及聚乙二醇（PEG）为基本原料经酯化-缩聚反应制备。PTA、IPA与EG的酯化反应在240 ～ 260 ℃完成；酯化结束，顺序添加第四单体PEG、催化剂及其他必要的助剂等；釜内的反应达到足够时间后进入真空缩聚阶段，内温逐渐升至280 ℃左右，反应釜搅拌电机功率不断加大，达到规定值时，便可停止搅拌并用N2解除真空、出料。
2.2 海岛型复合纤维的成形加工
采用两套BM连续式预结晶-干燥机分别对NEDDPET切片和EHDPET切片进行干燥；NEDDPET为岛、EHDPET为海的双组分复合纺丝在直径均为35 mm的双台螺杆复合纺丝试验机上完成，单纺位 6 头，纺丝组件为24孔、37岛/孔的海岛复合型。依据最终纺织品风格的要求，可通过高速纺丝-牵伸假捻两步工艺经预取向丝（POY）制成拉伸变形丝（DTY），或经纺丝-牵伸一步法加工制成全拉伸丝（FDY）。
2.3 NEDDPET及其复合纤维的性能分析
依照相应的国家标准对合成的NEDDPET进行特性粘度、熔点、端羧基含量、色相及二甘醇含量等常规性能测定；采用SEIKO EXSTAR DSC6200型差热扫描量热仪研究NEDDPET的玻璃化转变温度（Tg）、结晶温度（Tc）及熔融温度（Tm）等热性能，N2气氛，扫描升温速度20 ℃/min，测试温度为室温 ～ 300 ℃；采用Seiko 6300型热重（TG）分析仪对 NEDDPET的热稳定性进行表征，N2气氛，升温速度10 ℃/min，测试温度为室温 ～ 700 ℃；按照国家标准分析复合纤维的物理机械性能。
3 实验结果与讨论
3.1 NEDDPET聚合物的性能
NEDDPET合成试验先后在实验室和生产企业（吴江赴东舜星化纤厂）进行，在企业的试验规模为每批 5 t。实验室所制NEDDPET的常规性能及DSC分析分别见表 1 和表2，DSC及TG测试结果示如图 1 和图 2 所示。
表 1 中 5 个样品在相同出料温度和出料功率条件下制备。从中可以看出，随着PEG添加量的增加，NEDDPET特性粘度逐渐增大，表明PEG柔性链向大分子的引入改善了熔体的流动性能，有利于NEDDPET分子量的提高，意味着成纤后纤维的断裂强度亦可增加；另外，PEG加入量的增加导致NEDDPET的L值、b值和二甘醇含量均有所增大，即聚合产物的明亮度改善，但黄色度加重，耐热降解性和耐光性下降。二甘醇含量的增加也有其有益的一面，它可使NEDDPET纤维的染色深度加强，上色率提高。
由表 2 可见，随着PEG含量的增加，NEDDPET玻璃化转变温度持续下降，甚至可降至50 ℃左右，说明高分子链段在较低温度下的活动能力增强，有利于较低温度条件下染料向纤维内部渗透。随着PEG含量的增加，NEDDPET结晶温度也在减小，4#样品的Tc为119.35 ℃，比常规PET的结晶温度低20 ℃左右，且结晶峰的峰形仍然比较尖锐，表明该聚合物可在较低温度下完成结晶。因此，纺丝前切片的预结晶温度就要适当降低，同时纤维二次成形时热定形温度也需要降低；良好的结晶性能对织物染色牢度的增强则比较有利。随着PEG含量的增加，NEDDPET的熔融温度亦逐渐下降，这主要是由PEG柔性链段使熵变（ΔS）增大所致，加之IPA参与共聚又导致焓变（ΔH）有所减小，而Tm =ΔH/ΔS，故Tm值变小。图 2 显示，NEDDPET的起始分解温度（Td）为330 ℃，远高于其纺丝温度，故合成的NEDDPET具有较好的耐热降解性能。所测NEDDPET的Tg、Tc、Tm及Td等数据为其切片预结晶、干燥、纺丝成形以及FDY、DTY加工工艺条件的制定提供了重要依据。
3.2 海岛型复合纤维的成形加工
纺丝原料NEDDPET及EHDPET均为吴江赴东舜星化纤厂生产，主要性能指标见表 3；两种切片的干燥工艺条件相同，详见表 4；干燥后切片的含水率为29 mg/kg。
NEDDPET或普通PET为岛、EHDPET为海，以岛/海质量比（70/30）进行复合纺丝。岛和海两台纺丝螺杆的温度均为 276 ℃，箱体温度为 278 ℃；POY的纺速为2 800 m/min；DTY和FDY的加工工艺条件列于表 5 中。所纺POY、DTY及FDY的规格和力学性能见表 6。
无论纺制POY还是FDY，EHDPET/NEDDPET海岛型复合纤维的纺丝速度均与以PET为岛组分的纺速相同，纺丝顺利，显示可纺性良好。从表 6 中 NEDDPET为岛的复合纤维的力学性能来看，其DTY或FDY的断裂强度较以PET为岛组分时略低，断裂伸长率相近，能满足纺织加工的要求。
3.3 海岛型复合纤维的碱减量处理及织物染色
海岛型复合纤维的断面结构和碱减量开纤后单纤维的扫描电镜照片见图 3。
图3（a）可见海岛纤维断面结构清晰，岛与海界限分明。该复合纤维经温度为 94 ～ 98 ℃、浓度为0.8% ～ 1.0%、浴比约为1∶30的NaOH水溶液处理25 ～ 30 min后，质量失去29.8%；图3（b）显示，控制好碱减量工艺条件，即可达到良好的剥离效果，且岛纤维表面光滑，未受到刻蚀伤害。
为检验NEDDPET纤维的常压染色效果，选用分散染料对NEDDPET和普通PET的超细纤维（单丝线密度为0.072 dtex）以及常规细度长丝（133 dtex/36 f）针织物进行染色。染色工艺为：染料用量4%（o.w.f.），少许分散剂，浴比30∶1，用冰醋酸调节染液pH值到4.5；以 1 ℃/min升温至100 ℃，保温30 min，再以 3 ℃/min降温；布样进行漂洗、皂洗和热水洗涤。所染织物的上色效果见图 4。
染色结果显示，无论是超细纤维织物还是常规线密度纤维织物，在常压沸染条件下NEDDPET织物均比PET织物的染色深度高出约 2 级。染色温度的降低无疑有利于降低能耗，对于NEDDPET与其它纤维的混纺或交织织物，甚至能够省去单独的间歇式溢流染色工序，实现连续式染色，提高生产效率；此外，上染温度的降低还可使涤纶织物的印花加工变得容易，有助于进一步开发花色品种，扩大经济效益。NEDDPET超细纤维经编织物经分散染料常压沸染和高温高压染色的样品照片见图 5，采用常压印花和转移印花加工的样品照片见图 6。
对图 5 中（a）、（b）两图进行比较可以发现，125 ℃高温条件下分散染料染制的NEDDPET超细纤维经编样品的棕色和黑色度更深，然而常压沸染的同类样品亦有良好的显色效果，大红、黑和深蓝等样品的色泽体现出NEDDPET超细纤维具备分散染料常压深染的能力。图 6 表明NEDDPET超细纤维织物易于常压印花和转移印花生产。
某纤维检验机构依据GB/T 3920 ― 2008、GB/T 3921― 2008及GB/T 8427 ― 2008等国标对NEDDPET织物的相关色牢度指标进行了测试，结果见表 7。
表 7 的色牢度等级表明，NEDDPET织物的耐摩擦、皂洗及人造光色牢度能够满足服用织物的要求；其常规线密度织物基本与普通PET织物的各项色牢度等级相当，但其超细纤维织物的耐摩擦牢度较低；原因主要是极细的纤维具有极大的比表面积，染至其内部非晶区的部分染料容易通过极短的路径迁移到表面；此外，比表面积越大，沾染物则越多，故由无数超细纤维集合构制的织物在清洗时，表面沾存的染料不易被彻底清除。
4 结论
（1）本研究合成的NEDDPET基本实现了预期结果，具有良好的可纺性，其与EHDPET所纺海岛复合纤维的物理机械性能理想；
（2）EHDPET/NEDDPET海岛复合纤维织物水解剥离过程中岛组分NEDDPET不被损伤；
（3）NEDDPET超细纤维织物可用分散染料常压染色和印花，色泽达到一定深度，所染织物的色牢度指标中仅有耐湿摩擦牢度为 3 ～ 4 级，其余均超过 3 级。
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在房建工程保温施工中，无机纤维喷涂技术是继聚氨酯、挤塑板、棉毡、保温砂浆等传统保温材料施工后一种新工艺，具有良好的绝热、吸声降噪、防火、适应复杂结构等优异特性，抗菌不霉变，安全环保，经济效益和社会效益突出，其综合特性是传统保温吸声材料所无法比拟的。该项技术在中国建筑保温、防火、吸音等新材料领域成为一个新兴产业。
结合本实例工程，保温部位为地下室顶棚，隔间多、梁为下翻梁，管道、管线众多，施工部位比较复杂，在此条件下对顶板做保温，综合各种施工方法，最终选用无机纤维喷涂。
2、特点
2.1、解决传统技术限制
在建筑中有广泛的应用，尤其针对结构能量散失大、冷热桥点多、结构复杂、异性曲面多样等特点、整体适用纤维喷涂技术，从根本上解决了传统绝热材料(玻璃棉毡、毯、聚苯板等型材)接缝多、密封性差、安装工序复杂、易老化变形等问题，大大提高了建筑的整体绝热性能，使其能源损耗和运营成本显著降低。
2.2、效率高
采用机械化施工，效率高；可直接喷涂于钢材、混凝土、木材、玻璃、石膏板、塑料、等材料表面上，无需适用其它任何支撑、挂件和加固材料。
2.3、卓越的保温绝热性能
保温喷涂玻璃棉是一种具有高绝热值的高级保温材料，它的绝热系数可达0.0346w/m.℃，这一数值保证了很好的绝热性能，特别是在复杂结构或异性结构上喷涂，使绝热层形成了一个密闭无接缝的整体，有效的阻断了冷热桥，提高了保温效果，从根本上解决了传统绝热材料接缝多，与基体粘接不牢，易脱落，易变形等问题。同时也减少了能源消耗及能源设备投资。
3、适用范围
本工法的适用范围：主要应用于地下室顶棚（采暖房间与非采暖房间的分隔区域）、设备机房等建筑区域的保温、隔声。结构复杂的大型(异型)体育场馆、博物馆、音乐厅等建筑的隔声、保温。
4、工艺原理
无机超细纤维棉与水基性粘接剂混合，经过成套专用喷涂设备喷涂于建筑等基体表面，形成具有一定强度和厚度的无接缝、密闭的硬质无机纤维喷涂层。其涂层具有保温、隔声的作用。
5、工艺流程及操作要点
5.1喷涂施工要点：
5.1.1喷涂基层处理
1）喷涂基面处理：用压缩空气或清水清理喷涂基面灰尘和污垢；检查吊挂件及预埋件是否牢靠，应将松动部件紧固，如原基面已经损坏或有严重裂缝，应先进行修补。
2）与图纸核对校验，确定纤维喷涂部位，对非喷涂部位应做标记和必要的防护。并对门窗及各种设备、管线等部位防护遮挡，堵塞非喷涂部位及通风管线通孔。
3）清理工作面的障碍物，保证喷涂手的顺畅移动空间极其安全性，保持最佳喷射距离和喷涂角度。
5.1.2材料配制和调试
1）打散压缩纤维棉，连续将喷涂棉填入喷涂机内，并保持料箱内纤维材料充足。
2）由专人负责按喷涂胶使用说明，使用洁净水在专业配套容器（安装有高速搅拌机的200升刻度塑料容器）内稀释粘接剂原液，严格控制配制比例，不得随意增加水量稀释，并持续开动电动搅拌器进行均匀搅拌，搅拌时间不少于5分钟，每桶注意调配。冬季施工可适当延长搅拌时间或间隔式搅拌，避免胶液冻结失效，但当施工环境温度低于4℃时，为保证施工质量，不宜于继续施工。
5.1.3基层表面预喷底涂层：基层表面处理清洁并保持干燥，即可使用已配好的喷涂粘接剂对基面预喷胶处理，胶量适当和均匀，不流淌。
5.1.4纤维喷涂
1）喷涂设备调试，应严格按照设备操作说明调验喷涂主机风压、胶泵压力和给料装置，通过样板试喷、胶液流量和出棉量的测量，逐步调整风压范围和进料搅拌速度，直到纤维喷涂状态温度(保持温度范围在5℃-35℃内)，达到喷涂工艺的要求。
2）分区安放厚度标尺（标块），然后进行喷涂。喷涂角度应符合技术要求，以便获得较大的压实力和最小的回弹。对于喷涂厚度小于100mm厚的喷涂层可一次喷涂完成。
5.1.5喷涂层表面整形：待喷涂产品表面干燥约半小时后，根据保温或吸声工程的不同要求，使用毛滚、铝辊、压板或铝合金杠尺等不同整形工具进行表面整形。
5.1.6在整形后的产品表面再次喷涂粘接剂面涂层，以增强表面强度。如设计要求表面着色，可在面涂层完工后喷涂色浆着色。
5.1.7喷涂后的施工现场应及时清理，将回弹料清除现场，并拆除喷涂防护等。
5.2 喷涂成品保护及注意事项
5.2.1对喷涂后的保温吸声层，应提供通风、干燥环境，通常在平均温度25℃，相对湿度≤60%时，依据不同厚度干燥固化时间为24-72小时，此后可进行装饰等其他工序。
5.2.2喷涂成品保护
1）喷涂前应安装各种管线、风道等设备吊挂件，避免喷涂完工后在基面钻孔、剔凿。
2）喷涂成品在干燥固化期间，避免受到机械碰撞及雨水冲刷。
3）对于喷涂层局部因受到碰撞而造成破坏时，应进行局部修补；对于经常处于容易受到机械碰撞的部位，可贴覆剥离纤维布或其它防护材料，用以对纤维层表面进行保护。
4）保持喷涂区域环境清洁，避免灰尘飞扬，污染成品喷涂层表面。
6、材料
主要材料为：直径小于5微米的无机纤维棉，材料呈灰白色。详细指标如下表：
注：以上材料指标主要适用于地下室顶棚（采暖房间与非采暖房间的分隔区域）、设备机房等建筑区域的保温隔声。具体施工可按照施工部位及要求选用不同指标的材料。
7、机具设备
1）、主要施工机械：JD1100型一体式专用喷棉机、高压胶泵、专用喷枪和电动搅拌器；
2）、主要使用工具：厚度标尺、测厚针尺、放线工具、滚筒、模具压板、液体量筒等。
3）、所需机具按照现场施工面积及工期等要求进行选用，可按每500选用一套上述主要机具使用。
8、劳动组织及安全
操作工人必须正确配戴安全帽。
佩戴防尘口罩，高空操作人员应佩带安全带等防护工具。
机电器具必须安装触电保护装置，发现故障立即维修。
按要求使用各种机械，要有专人操作，防止机械伤人。
9、质量要求
9.1无机纤维喷涂材料，应按设计要求选用，并符合本规程及国家和北京市有关标准的要求。
厂家应提供盖有CAL和CMA章的法定检验部门出具的检验报告及产品合格证，检验报告有效期按检验部门规定为两年。
施工前，对喷涂纤维棉和粘接剂进行抽样检验，纤维棉应干燥无结块，洁白无污物，粘接剂应无分层、无发泡、无变质和变色；
9.2喷涂施工前，应对基层表面灰尘、油污认真清理，基层质量应验收合格；基层应清洁，表面无灰尘、无浮浆、无油迹、无锈斑、无霉点、无盐类析出物和无青苔等杂物；
9.3在正式喷涂前，必须对基层表面进行喷胶底涂层处理，以增强喷涂层与基底的粘接强度。预喷胶后，即刻进行纤维层喷涂施工。
9.4 喷涂纤维时，喷枪应尽量垂直基层表面，并保持50公分左右的距离，匀速往复式喷涂，喷涂速度以及喷涂层不露基底、不产生疏松和孔洞为准。
9.5喷涂厚度应参考预先安放的厚度标块进行喷涂，并采用2m靠尺进行平整度修整。
9.6 修整后的喷涂层表面，应单独进行喷覆胶粘剂的面涂层处理，以有效增强纤维层表面强度。
9.7 在作业区的环境和喷涂基层温度均不低于4℃时，严禁使用非干燥热源的加热办法提高环境和基层温度，进行喷涂施工。
1）喷涂层表面进行整形滚压后，应呈现自然、连续的纤维纹理，无明显滚压痕迹。
2）纤维喷涂工程表观质量应符合表9.7.2的规定：
9.8允许偏差
1）喷涂厚度应符合设计要求，并依据本规程第9.1.5项规定，在随机抽取的部位采用针刺法，用探针和钢尺进行喷涂层厚度检验，每检验批的总平均厚度，不允许有负偏差。
2）喷涂面层平整度的允许偏差，应符合表9.8.2表的规定：
10、环保措施：
（1）、施工现场严格管理，工程垃圾定点堆放；
（2）、施工现场保证工完场清；
（3）、工具、材料的摆放须按施工总平面图布置的位置堆放、码放整齐；
（4）、注意施工噪音的影响，必要时调整施工时间及程序。
【关键词】 超细纤维; 布洛芬; 静电纺丝; 聚乳酸; 药物释放; 月桂酸
【Abstract】 Objective To prepare poly ethylene glycol blocked poly lactic acid ultrafine fibers with ibuprofen entrapped by electrospinning and add lauric acid into fibers to investigate whether or not lauric acid affects the in vitro release of ibuprofen.Methods Fiber mats were prepared with both ibuprofen and lauric acid added by organic solvent highvoltage electrospinning technique by using poly ethylene glycol blocked poly lactic acid as drug loading material.The characterization of fiber mats was researched by ESEM，WAXD and DSC.The release behavior of ibuprofen in PBS with proteinase K added was investigated by HPLC.Results PEGPLLA fiber drug delivery system with lauric acid added was obtained，WAXD scanning demonstrated that no drug crystal was decomposed and all compounds were perfectly entrapped.After lauric acid addition，ibuprofen released faster.Conclusion Addition of lauric acid could facilitate ibuprofen release from PEGPLLA fibers.Moreover，proteinase K could facilitate ibuprofen release from PEGPLLA fibers.
【Key words】 ultrafine fiber;ibuprofen;electrospinning;poly lactic acid;drug release;lauric acid
静电纺丝技术是一种制备微米及纳米尺度纤维的新方法，近些年有不少文献采用此方法将药物包载在医用高分子材料中，进行了一些前瞻性的研究[15]。载药纤维制备的大体过程包括将药物溶于或分散于待纺丝的高分子聚合物有机溶液中或熔体中，将聚合物溶液或熔体带上103～104 V高压静电，在强静电场作用下带电的聚合物溶液滴在电场的作用力下克服液体表面张力于毛细管的末端形成Taylor锥体，并以静电力为牵引力来形成喷射流进行纺丝，在此过程中，由于溶剂的快速挥发，药物将以极小的颗粒或分子(离子)状态存在于聚合物纤维中最终在接收装置上获取一种新型的药物释放系统——超细纤维[6，7]，纺丝装置及原理如图1所示。
能够进行静电纺丝的高分子材料有很多，聚L乳酸是脂肪族聚酯中在人体中生物相容性和生物可降解性最好的材料之一，并且由于其亲脂的化学结构，其可对许多在水中溶解度低的化合物进行包裹，是近些年研究应用较多的一类高分子药物载体材料[8，9]。将PLLA用适当分子量的聚乙二醇(PEG)修饰后可使高分子呈现一定的亲水性，改善其在体内的应用[10]。本实验拟通过对溶解在有机溶剂中的聚乳酸进行静电纺丝制备得到超细生物可降解纤维。
布洛芬(ibuprofen，IPF)，化学结构如图2B，是近年来应用较多的一种芳基烷酸类非甾体抗炎药，其有一些副作用，尤其是对胃肠道系统有较强刺激作用，且IPF属于应用较早的药物，随着时间的推移，布洛芬的原料药及其制剂专利保护期逐步临近，因此，开洛芬的新型局部释药系统很有必要，其现有的剂型有缓释片、凝胶、微球等[11，12]。
本实验采用电纺技术制备得到一种新型的局部布洛芬释放系统——布洛芬生物可降解超细纤维，它可以作为组织表面仿生贴敷无纺布，对皮肤、粘膜烧伤、机械损伤或细菌感染引起炎症的部位进行抗炎，其还可以作为手术后防组织粘连的隔离材料，这相对于已有的布洛芬术后防组织粘连释放体系是一种改进[10]。作为人体腔道部位如阴道的抗炎，拔牙或去牙髓手术后作为牙髓腔的抗炎，镇痛填料等，电纺纤维也是一种较好选择。此外，对PLLA纤维中布洛芬的释放进行研究，可以为相似结构的化合物在聚乙二醇嵌段聚乳酸纤维中酶降解释放的规律提供参考。
由布洛芬化学结构可知，其属于芳基丙酸类非甾体抗炎药，化学结构中除有一羧基结构在水中可以电离外。其余部分为不含杂原子的碳氢结构，其与聚乳酸的结合应较为紧密，在PEGPLLA材料形成的药物载体中包封率应该较高。但是布洛芬中的羧基可在弱碱环境中解离使其在水中的溶解度增加。在高分子材料中添加小分子物质来改善药物的释放是制剂学中较常用的方法，本实验选用十二碳直链脂肪酸月桂酸作为药物释放调节物质。由于纺丝是在非水介质中进行的，只要可以纺成纤维，那么就可认为高分子中各种添加物质在纤维中的包封率是100%，这为纺丝成品中载体材料、药物和其它各种提供添加成分的定量提供了方便。本研究成功制得包载有布洛芬的PLLA纤维，并在纤维中进一步添加月桂酸拟改善药物的释放，考察了两种纤维中布洛芬的酶降解释放规律。
1 仪器与材料
静电纺丝装置(自组装，含玻璃注射器及内径0.4 mm不锈钢平口针头);静电发生器(LipexExtruder，加拿大NorthernLipid公司);场发射扫描电子显微镜(ESEM，日本);广角X射线衍射仪(日本理学);差示扫描量热仪(DSC);高效液相色谱仪(日本SHIMADZU公司，UV975型紫外检测器，PU980型泵);Anastat色谱工作站(天津奥特赛斯仪器有限公司);PHS2F型精密酸度计(上海精科仪器厂)。
布洛芬原料药(江苏巨化集团制药厂，含量98.5%，符合中国药典2005版);聚乙二醇2000聚L乳酸(PEGPLLA 本课题组合成，Mw=80 400 g/mol，PDI=1.22);月桂酸(lauric acid，博迪化工有限公司，天津);三乙基苯基氯化氨(TEBAC，国药试剂，长春);蛋白酶K(生化纯，Amesco，美国);氯仿(分析纯，康科德试剂公司，天津);甲醇(色谱纯，禹王公司，山东);其他试剂均为分析纯。
2 方法与结果
2.1 静电纺丝法制备布洛芬纤维毡首先配制纺丝溶液，将PEGPLLA、TEBAC、布洛芬和月桂酸等溶解在氯仿中磁力搅拌24 h后可得到无色、透明、均一的纺丝溶液，用氯仿定容得到待纺丝溶液。纺丝液的配方如表1 所示。
纺丝装置参考文献[13]搭建并有所改进，如图1所示，针头与静电发生器相连，接收屏接地并在其表面包蒙上铝箔，使针头喷丝口与铝箔平面之间的距离即纺丝距离为50 cm.用重物推动注射器的玻璃杆，使得从直角型针头滴出的溶液速度为1.5～2.5 ml/h.开动高压静电发生器至4 500 V，在针头和接收屏之间形成一个高压电场，电纺丝开始。从喷丝口流出的纺丝液在电场力的作用下以高速不规则的螺旋轨迹运行，并被拉伸成为一定形状沉积到接收屏上，在接受屏的后方用电暖气对铝箔上新纺出的成型材料中残余溶剂进行挥发，并确保接收板上的温度为30℃左右。纺丝约24 h后，注射器内的溶液使用完毕，接收平板上形成一张由纤维层积而成的毡，待纤维毡层积至0.5 mm后将其揭下，按一定规格用剪刀切成小片后进行表征、体外释放等研究。表1 纺丝液中高分子材料、药物和其它辅料的用量
2.2 布洛芬纤维毡的表征
2.2.1 ESEM观察厚朴酚聚乳酸珠串网络微观形态 将得到的两种薄膜剪切成0.5 cm×0.5 cm小片后用双面胶固定在载玻片上并真空蒸镀一层金后用ESEM进行观察。图3为所得两种薄膜在不同放大倍率下的微观形态。(1)(2)中的标尺为5 μm，(3)(4)中的标尺为2 μm，可以看出两种纤维的直径一般在0.3～0.5 μm，但也有部分直径1 μm左右的纤维存在。进一步放大倍数观察，发现纤维表面光滑，无结晶状或块状物质析出，说明IPF较好包裹在纤维中。
2.2.2 WAXD与DSC对厚朴酚聚乳酸珠串网络的表征 将纤维毡切成1.5 cm×1.5 cm方形薄片，用双面胶固定在载玻片上，扫描范围5° ～60°，扫描速率2°/min.称量6 mg纤维毡小块，进行DSC测定，扫描温度范围0～100℃，扫描速率2℃/min.
从WAXD扫描结果可以看出所得纤维表面均无布洛芬原料药和PEGPLLA高分子材料特征衍射峰的存在，而是在低衍射角度处形成坡度极缓的“馒头峰”，说明布洛芬被较好地包裹在高分子材料中(见图4)。
从DSC扫描图谱上可以得知，布洛芬、TEBAC、月桂酸在DSC扫描后均有明显的结晶峰，但是纺丝过后的纤维使得结晶材料的结晶峰均消失，说明纺丝过后，纤维中的各种材料均呈无定型状态(见图5)。
2.3 布洛芬聚乳酸珠串网络薄膜中药物的体外释放研究
2.3.1 布洛芬HPLC测定方法[14] 色谱柱:DikmaDiamonsil C18(4.6 mm×150 mm，5 μm);流动相:甲醇水(80︰20);检测波长:225 nm;流速1 ml/min;柱温:室温;进样量:20 μl.
图4 材料和纤维毡的广角X射线衍射图谱(从上至下:布洛芬原料药;MePEGPLLA粉末;无布洛芬和月桂酸添加的纤维毡;只添加布洛芬的纤维毡;布洛芬和月桂酸均添加的纤维毡)
Fig.4 WAXD detection patterns of material and fiber mats(from top to bottom:ibuprofen;MePEGPLLA powder;PEGPLLA fibers with neither IPF nor lauric acid added;PEGPLLA fibers with IPF and without lauric acid added;PEGPLLA fibers with both IPF and lauric acid added)
图5 DSC图谱(从上至下：布洛芬;三乙基苄基氯化铵;月桂酸;MePEGPLLA粉末;无布洛芬和月桂酸添加的纤维毡;只添加布洛芬的纤维毡;只添加月桂酸的纤维毡;布洛芬和月桂酸均添加的纤维毡)
Fig.5 DSC thermographs(from top to bottom: ibuprofen; TEBAC， Lauric acid; MePEGPLLA powder; PEGPLLA fibers with neither IPF nor lauric acid added; PEGPLLA fibers with IPF and without lauric acid added; PEGPLLA fibers without IPF and with lauric added; PEGPLLA fibers with both IPF and lauric acid added)
2.3.2 超细纤维中布洛芬的累积释放曲线 将样品剪切成5 cm×1 cm长方形条，(50±2)mg，浸入250 ml释放介质中，释放介质组成:将13.6 g KH2PO4和3.16 g NaOH 溶解在去离子水中并定溶至2 000 ml，精密称量5 mg蛋白酶K至上述PBS中，得蛋白酶K浓度为2.5 μg/ml的PBS，实验中以不含蛋白酶K的PBS作为对照，以不含蛋白酶K的PBS为对照释放介质。在预定的时间点30 min、1 h、2 h、4 h、8 h、12 h、16 h、24 h、48 h、72 h、96 h，取释放介质1 ml进行HPLC测定，并在释放介质中添加1 ml新的相应释放介质，计算各时间点的药物释放百分率并以其对时间作释放曲线(见图6)。厚朴酚释放百分率计算公式为:
Release(%)=(Ibuprofen released in PBS / Ibuprofen totally entrapped in net works ) × 100%
超细纤维毡可以看成是固体分散体型药物释放系统，所以其中药物释放可以根据Higuchi方程进行模拟[15]:
α=DεT×(2A-εCs)×Cst1/2
上式可简化为:α=Kt1/2
α:单位表面积药物释放量，mg/cm2;D:药物在介质中的扩散系数，cm2/s;ε:材料的孔隙率;T:材料的曲折因子;Cs :药物在释放介质中的溶解度，mg/cm3;A:单位体积固体分散体中药物含量，mg/cm3.
可采用上式对释放时间的算数平方根t1/2 和布洛芬的累积释放量(%) 进行线性回归。
药物释放结果发现，纤维毡中的药物有30%左右的突释效应，释放曲线的拟合符合α=Kt1/2的形式。蛋白酶K的添加加速了药物释放的速率，其原因是酶能加快降解聚乳酸中的酯键，使得纤维变得疏松，产生亲水性的孔洞等，这些都使Higuchi方程中的T值变小，ε值变大，从而加大K值即拟合曲线的斜率增大，药物释放速率加快，这已多有报道[13]。
3 讨论
本研究首次制得有生物可降解材料聚乳酸经过静电纺丝技术而成型的含有非甾体抗炎药物的纤维毡，得到一种新型释药体系，并在纤维中添加小分子物质调节药物的释放速率，该项研究国内外文献未见报道。实验后成功得到表面无药物析出的超细纤维。
已有文献报道[1，2]包载有利福霉素、紫杉醇、阿霉素等聚乳酸，或聚乙二醇修饰的聚乳酸静电纺丝纤维，并对药物的释放规律进行了较为详细的研究。结果显示，相对于没有蛋白酶K的释放介质，有蛋白酶K的释放介质中的纤维毡，药物释放的速率加快，这是由于蛋白酶K对聚合物中的聚乳酸部分有降解作用;水溶性药物的不同状态(例如阿霉素的分子型、盐型)对其释放也有着相当强的影响[2]。纤维毡应用于生物组织后，在水中具有一定溶解度的药物通过扩散作用释放进入周围环境，另外由于H+、OH—和酶对聚乳酸酯键的作用，高分子逐步降解并促使纤维加快释放药物，所以在释放介质中添加蛋白酶K可以加快药物的释放速率。
将纤维中的一部分高分子材料(本实验设为1/60)用小分子物质月桂酸替换后，从0～12 h药物释放速率有较明显的加快。在含有月桂酸的电纺丝中释放变快，说明添加合适的生理相容的小分子化合物可调节布洛芬在PLLA电纺纤维中的释放。
所得纤维毡中的药物在释放的前5 min内有一突释，这可以满足病变部位在初始治疗对大浓度药物的需要，随后的伪1级药物缓慢释放阶段可满足病变部位对一定水平药物浓度的需要。
参考文献
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新型超细纤维突破传统观念，为纺织工业带来更多更广泛的用途，因此近年来世界纺织业界掀起了一股研发热潮，发达国家竞相开发相关技术。德国斯图加特大学激光技术研究所（IFSW）为迅速占领这一领域制高点，与邓肯多夫纺织化学和化学纤维研究所（ITCF）联合创办一研发项目，即利用高能量、超短脉冲激光束技术研发新型超细纤维的制造方法。
他们在厚度约为4mm的不锈钢圆盘上，用绿色激光束钻孔。激光束持续进入金属表面，产生大量细微孔洞。他们制作的喷丝孔径仅为30μm～40μm，比头发丝更细。喷丝头用于生产超细纤维素纤维或超微细纤维。
超细纤维是由小于1dtex的聚合物制成。分特是纤维细度单位，表示纤维的粗细程度。1dtex，即一万米纤维重量仅为1g。超细纤维是细度小于0.3dtex的纤维，这种纤维的直径约为3μm。
研发这种新型超细纤维分为两个阶段。首先，将成纤聚合物与基质聚合物一起纺丝，在成丝过程中产生机械稳定性；然后，机制化合物从这些所谓的双组分纤维中被化学分离，剩余物质便成为这类新型超微纤维的雏形。
首创工艺 引出新品
该方法不适用于生产传统的纤维素纤维，因为纤维素不具有易溶性，仅能在湿纺中进行纺丝。在此过程中，纤维素在离子性溶液中溶解并被挤出喷丝头，然后在凝固浴中将纤维素沉淀为固体纤维。而纤维的细度是由喷丝头中的孔径决定的。若采用激光钻孔喷丝头喷嘴，则能发挥其优势，即改变纤维的细度和形状。现有的钻孔技术，如微压、机械孔钻或火花熔蚀等技术均不具备这种微钻孔的能力。
激光钻孔工艺要求很高。激光束通过在IFSW专门开发的螺旋钻机器人沿着圆形路径移动，并在钻孔过程中以500转/s的速度下钻。与之同时，钻头角度需不断调整，以此实现高精度的钻孔，确保重复进行的能力和可变的钻孔几何形状。要钻出细微深孔是IFSW科学家面临的主要挑战，因为激光束需要穿透厚达4mm的不锈钢板，同时，又不能在孔壁上留下不规则图案，也不能在孔边缘留凸起和纹路，否则就会影响纤维丝品质。
在传统湿纺丝过程中，纺丝原液在高压下被挤压穿过喷丝头喷嘴。纤维素直接在喷丝头后面的凝固浴中凝结成纤维。而这类纤维的生成是依靠复杂的干湿法过程，它提供了更多的可能性。在该过程中，首先需将丝液挤压入喷嘴正后方的气隙中。接下来的牵伸过程将使纺丝溶液中的链分子对齐。挤压出的纤维丝随即进入凝固浴，并凝结成纤维丝。以此法获取的纤维素纤维比传统湿纺丝具有更高的强度。
激光钻孔的厚壁不锈钢喷嘴还能够承受高达200帕的高压。这一点可以实现在纺丝溶液中使用较高浓度的纤维素，使生产过程更加高效，纤维品质更高。
新型工艺 新型用途
纺纱通道的形状决定了纺纱处理过程。他们的目标是创建新型放入漏斗形喷嘴，即具有清晰轮廓的几何钻孔，可缩小到最终所需的直径。正是两家研究机构之间的技术交流，使这类研发有进步的可能。与ITCF合作，IFSW直接得到了所需的几何图形和准确性。
这一创新被看做具有远大前景的技术，原因是它使用了新材料新工艺。他们还首次使用了氮化硅研发的陶瓷喷丝头，这种喷丝头材料比不锈钢更硬，并且尽管壁厚度减小，但可承受更高的压力而不弯曲。钻孔过程也更易控制，因为陶瓷材质不存在因钻孔溶解而产生负面影响。此外，材料具有半透明性，监控人员可更准确观察生产过程。
通过与ITCF合作，他们不仅实现了喷丝头的优化，研发出通过干湿纺丝工艺生产的具有全新特性的新型纤维素纤维。德国化学家约翰娜・桑切斯博士认为，与传统湿纺生产工艺相比，干湿纺丝法能显著提升纤维的纺织力学性能。它不是传统意义上的翻新，而是一种在常规基础之上的新型研发技术。由于挤出的每根单纤维更细，却具有更大的横截面，这种新型超细纤维特别适合应用于卫生和医药领域。它具有更好的吸湿性和更柔软的手感，属于技术纺织工业最佳应用材料，如精细过滤器芯等。一方面因为它精细度高，另一方面又因牢固性超强，因而具有耐用性，适用范围更为广泛。
他们将继续合作，利用激光技术研发出更多几何形状的纤维喷嘴，让纤维拥有更多新的特性。这个由ITCF与IFSW共同开发的项目，还是跨学科交流的成功典范。毋庸置疑，合作Ю葱缕罚这对纺织业界和消费者都大有裨益，成功不言而喻。
1.吸水、吸湿纤维
疏水性本来是合成纤维易干、耐磨、防皱和免烫等长处的基础,但从吸水、吸湿和抗静电的角度来看,却变成了不利因素。为保持合成纤维的优点,并使其具有亲水性,研制者做过多种试验,有的采取异形断面丝在纤维间形成毛细管,或在纤维内部设置空心孔构成多孔质,或使侧面龟裂。这些特制纤维,几乎具备与棉纤维同样的吸水性与保水性,而减少了化纤的不舒适感。因此,具有快速吸水能力的高分子化合纤维,已在限量食品中使用;作为尿布和女性卫生用品的应用,已能够吸收其自身重量50倍的水。最近,吸水重量为自重2500倍的纤维已在日本出现。
使聚合物本身具吸水吸湿性的研究尽管已获得成功,但多数会导致物理性能恶化、成本高,缺乏实用性。东丽公司开发的“抗托纶”便是改质聚合物实用化的典型。今后发展期望是,改质聚合体与改良原纤维形态相结合的产品。
2.吸汗、快干纤维
虽然聚合物本身不吸水,潮湿后不会像棉麻那样降低舒适感,而干燥速度又比棉纤维快,但因人在运动时会大量出汗,仍会产生闷热粘滞、沉重和缠身的感觉。为此,帝人有限公司利用水汽含量仅0.5%的聚酯类开发出一种名为威尔基II型(Welkey-2)的吸汗快干纤维。这是一种空心纤维,外缘有许多细微小孔穿透空心的中央,能够产生毛细管现象,以加快蒸发。因而它具有吸湿和快干性能,穿着者会有舒适感。
3.透湿、防水织物及材料
自开发出用多孔性氟树脂压延膜制成的透湿防水织物以来,运动服衣料方面不断推出新产品。尤尼吉柯公司的被称为“游戏伴侣”的新型透湿防水织物,是一种双层针织物,里面是细纤维导管透湿层,外面是扩散防水纤维层。它在人体出汗后,汗液和汗蒸汽由内层会迅速通过扩散蒸发,而外面的汗液及水分又不会渗入。目前,透湿防水材料的制造技术有层压型、涂布型和高密度织物型等。层压型有多孔性氟树脂压延制品,还有多孔与无孔透湿的氨基甲酸乙酯膜的层压制品。涂布型有湿式涂布及透湿改性的聚氨基甲酸乙酯制品。采用超细技术加工的人造绒面革系列超高密度织物,更有良好的透湿防水性能。这种织物表面立起的超细纤维毛,形成了无数细微凸凹结构,使其抗水性和透湿性极佳,且质地柔软、手感好,外观美丽。
此类材料的防水性能,已由普通型500mm~5000mm发展到高性能型10000mm以上,舒适性与透湿度已由通常织品4000g/m2・D左右发展到10000g/m2・D以上。在透湿防水性基料上涂布含反射红外线铝箔微粒树脂的保温性纤维,目前已实际应用。今后,此类衣料将向高功能化,舒适化和流行化发展。
4.难燃、不燃纤维
2005年日本厚生省通告:被褥、床单和窗帘等要力求采用具有限度以上防火功能的织物。按照难燃标准(临界氧指数),达26以上的难燃纤维有改性聚丙烯腈纤维、波莱克勒尔纤维等。
新近又开发出聚酯系和聚丙烯腈系的各种纤维制品,这些都是由难燃成分共聚或混合制成的,其难燃性、耐火性等方面均有改进。帝人公司推出一种耐火纤维,它是由亚苯撑和聚苯撑聚酰胺纤维组成的,其成本比单独一种亚苯撑聚酰胺纤维低10%~20%,但用它制作不燃织物的性能颇佳。
5.耐热、防火纤维
美国杜邦公司开发的超耐热纤维“诺梅克斯”,日本也在开发。帝人公司最近用异位键芳族聚酰胺纤维“帝人考尼斯”和对位键芳族聚酰胺“泰克诺拉”混纺,开发出了一种名为“X抗火焰”耐高温织物。经试验,这种织物在1200℃火焰中40s~60s或承受5000℃电弧光的高温,仍不会出现烧焦或断裂现象。在耐火纤维方面,还有半碳化丙烯腈纤维、酚醛树脂系纤维,这类材料在工业和衣料方面用途正在不断扩大。
6.热粘、自粘接纤维
由于以纸尿布和纸餐巾为中心的非织造布市场日益扩大,近年来,对热粘性复合纤维的需求已急剧增长。这类原
料以高熔点聚合物做芯,低熔点呈聚合物做鞘,用100℃~200℃温度使鞘熔而与芯粘合的非织造布。目前,日本聚酯系热粘纤维年需万吨以上,且5年内仅纸尿布一项的市场需求量将会增长1倍。
日本最近又生产一种“超细玻璃丝”,仅1μm~3μm粗,其机能似于有机纤维,弹性和伸缩性良好,且耐热,耐寒和耐腐蚀,可与树脂及橡胶粘接。
7.导电、抗静电纤维
导电性纤维的最大用途是做地毯、抗静电防尘劳保服装、一般衣料和工业原材料等。因为大多数纤维位摩擦都会带电,其电火花会酿成火灾、爆炸、电击、裹挟粘合等事故。为防止这些纤维带电,用混少量(0.1%～3%)导电性纤维的办法,就能使安全性提高,目前,它的织物已大量用于半导体、精密电子、医学和生物学领域净化室用的抗静电服。
导电纤维过去是采用金属纤维,最近则采用含碳粒子的导电聚合物与普通聚合物构成的复合纤维,且应用广泛。日本钟纺公司最早开发的产品,每厘米电阻为106Ω~1011Ω,是一种裸型导电纤维、这种纤维抗静电性能优异,但其织物度会下降。最近,采用白度高的金属氧化物来取代碳粒子,并已进入实用阶段。日本蚕毛染色公司生产的“桑达龙”新型有机导电纤维,是用染色法附着300Å~1000Å的铜氧基及硫磺化合物。其导电层不仅使纤维本身不产生静电,而且还可除去带电物体本身的静电。它的导电性可与目前最好的金属纤维和磷纤维相媲美。
8.生热、保温绝热纤维
一种叫“生热长丝”的织物已大量用于御寒服。这种长丝用棉、聚酯或芳族聚酰胺等有机纤维作芯丝,以树脂做表质,并包覆导体炭之类的导电质而构成,施加适当电压后,因“焦耳热发生现象”而使织物升温发热。
另一种自粘接的“内气候”织物也开始大量应用。其内层为疏水性纤维,中间层为混合型纤维,外层为亲水性纤维。这3层纤维自粘成“内气候”能透湿并保温,可用作训练服、滑雪服等衣料。还有一种新功能纤维,能把太阳光变成热贮藏起来,这样,就能具有高保温性能了。它是用含碳化锆的聚合体做芯、聚酯或尼龙做鞘的复合丝,是做寒季服装的最佳衣料。
9.防尘、过滤纤维
为了防止粉尘对产品质量的影响,人们要穿上特制的防尘服工作。以往的防尘服有闷热感。为此,日本已研制出名为“过滤器”的防尘纤维材料,它是以直径为1~2微米的微细聚酯长纤维制成的非织造布,且两面分别敷一层布帛而成。它具有空气过滤性能。其防尘效率可达80%以上,通气性为10mL/cm2.s。目前,用这种防尘纤维制成的防尘服,已开始取代传统的防尘服。
10.抗菌、防臭纤维
抗菌防臭纤维是用能杀灭产生恶臭的金色葡萄球菌和尿素分解菌等抗菌剂,进行再加工或混入原纤维制成的。这种纤维的表面带有极微量的抗菌剂,而且还可以慢慢地释放出来,并以此杀菌和防止细菌,霉菌增殖而产生的恶臭。这种纤维中所含的抗菌剂对人体无副作用,洗涤方便,且药效保持时间长。用它可制作窗帘、地毯、床单、被褥、内衣和袜子等等。
另外,前不久日本投放市场的抗菌耐热陶瓷毛巾,系将混有高度抗菌力沸石的尼龙丝15%与棉线85%混纺而成,手感与普通毛巾相似,耐热性佳,试验证明,它对于金色葡萄球菌、绿脓菌等有较强杀灭力,细菌粘附后,6时内仅残存1.1%。
11.消臭、芳香纤维
消臭类纤维多利用能捕获臭味的消臭剂,以再加工方式附加于纤维中或进行混纺而制成。所用的消臭剂有从茶叶中提取的类黄酮系、抗坏血酸加无机盐、铁酞菁化合物等。通常,恶臭物质大多含有不稳定状态的氢,很容易被氧化而天然氧化酶是高价物质,且不稳定,因此,人工氧化酶的设计至关重要。日本信州大学研制出一种安全而有效的人工氧化酶-酞菁,含3%(重量)酞菁的多孔纤维,对于硫醇、硫化氢及醛的吸臭效果,相当于活性炭的100倍。将几种金属酶的模型高分子材料复合成纤维时,对胺及异戊酸的脱臭效果,是活性炭的20~50倍,几乎能消除所有的天然恶臭。大阪一家纺织公司用它制成除臭纤维和聚酯除臭棉被,其消臭效果可持续5年之久。
芳香类纤维的制法,有的是在纺丝时掺入针叶树精油,其制成的织物具安定精神的疗效;有的是将香料封入微胶囊再附加到纤维上,穿着时微胶囊经摩擦破裂而放出香味。近年,日本钟纺等公司新开发的香味纤维也应用了微
调色荚膜技术,在尿素系列树脂的包有香精,用胶粘剂连接纤维,穿着时,便会逸出薄荷或茉莉香味。
12.深色、变色纤维
现在试销的晚礼服衣料有65%是深黑色聚酯纤维。这种纤维制造方法,主要是经过各种处理使纤维表面呈无数极微小的凹凸结构;或是经过再加工形成低折射率被膜,以抑制表面的光反射。
通过温度和紫外线使织物变色的所谓“光敏”变色纤维,其制造方法是将感温变素和发色剂封在微型调色荚膜内,再涂布到编织物上,这种织物遇到温差5℃~8℃时,即会改变颜色。巨人纺织公司则把感温变色,紫外线着色的液晶印染到织物上,由此,提供了增加生活乐趣的变色织物。
日本另有一种变色织物“变色龙”,它是将两种热收缩性不同的纤维混纺来得到具有潜在“扭曲”性能的扁平断面纤维。这样,光主要是被纤维或纤维间的空隙吸收和反射,进入人肉眼的正反射光减少,从而产生变色效应。
13.超细、超高性能纤维
目前,高效清洁用布料市场正急剧扩大,钟纺公司于近年开始出售有很强擦净能力的极细纤维产品。去年又研制成抗菌、消臭并有香味的超微细纤维擦镜布。这些以聚酯为代表的合成纤维逐年向更细的方向发展,以便增加成品的高雅感和在新的领域里应用。最近,东洋人造丝公司新研制出纤度仅0.000009den的世界最细纤维。它将在航天、精密工业,电子工业等净化室中应用广泛。
超高性能纤维是目前世界上最为引人注目的功能性纤维之一。这是因为,超高性能纤维的强度至少达20g/den上,弹性率500g/den以上,而且纤维直径较大。目前,超高性能纤维中具代表性的,各国竞争较激烈的有碳纤维、聚酯纤维和聚乙烯纤维等。日本DSM化学集团和TOYODO公司最近开发出了一种名为“新世纪代尼玛”的超强度聚乙烯纤维,它的强度比钢高10~30倍,比芳族聚酰胺纤维高60%,是目前世界上强度最高的人造纤维。它具有较高的比强力(单位质量的强度)和很强的硬挺性。由于它比重小于1,可在空气与水中悬浮,因此,特别适用于需要重量轻的领域。该纤维具有很高的耐磨损和抗潮湿、抗紫外线辐射、抗化学腐蚀性能;还能与其他纤维混纺,具有很强的防弹作用,适合制作防护服及吸收冲击波的复合材料。
涤纶是我国最重要的合成纤维品种，2009年，我国聚酯纤维的产量达到 2 204 万t，占纺织纤维加工总量的 55%。目前，尽管我国聚酯纤维产业的部分技术和产品已达到国际先进水平，但同时也面临着诸如高附加值功能性纤维品种少、产量低，品质不高，同质化竞争激烈，行业利润率低等突出问题。
超仿真技术代表合成纤维发展的最高水平。超仿真纤维既要保存天然纤维的特点，又要克服天然纤维的缺陷，是综合性能超越天然纤维的新型纤维。2010年，化纤产业技术创新战略联盟申报了“十二五”国家科技支撑计划优先启动项目“超仿棉合成纤维及其纺织品产业化技术开发”，并通过专家论证。从聚酯入手开发超仿棉纤维产业化技术的主要原因是：聚酯纤维的产能大，与其他合纤品种相比，总体技术水平较高，具备超仿真的基础。同时，聚酯纤维也是与棉混纺的主要品种。
目前攻关的超仿棉涤纶品种主要分为高亲水、亲水细旦和易染色 3 类。这 3 类长丝和短纤产品的开发基本涵盖了实现超仿棉的关键共性技术，目标是替代棉纱和棉纤维。高亲水可依托共聚或共混添加改性，通过亲水改性单组分或多组分改性的高比例添加来实现；亲水细旦主要是控制嵌段共聚物的分子量，在实现共聚亲水改性的同时，还要保证聚酯有较低的熔体拉伸粘度，以纺出微细旦、高异形度的微细旦纤维；易染色主要指在实现涤棉混纺织物一浴一步染色、色牢度良好的同时，显著改善纤维的抗起球性和手感。这就要求改性分子的结构既要保证与染料分子之间较强的相互作用，又要适当降低纤维成形过程中的结晶度和结晶速率。要实现超仿棉需要通过技术集成，灵活地赋予纤维不同的功能组合。例如，在亲水聚酯中通过添加高比例的TiO2、采用异形纺丝技术，在保持纤维吸湿快干功能的同时，改善纤维光泽，提高纤维的抗紫外功能。需要强调的是，超仿棉以纤维攻关为重点，其综合性能体现在纺织品上。
除了纤维功能的开发，超仿棉涤纶产业化技术开发的重点还在于，在工业化连续聚合纺丝装置上，通过高比例改性组分的稳定添加、可控聚合，实现高功能聚酯纤维的产业化。这是实现超仿棉聚酯纤维规模化制备的技术瓶颈。不突破这点，就难以实现超仿棉涤纶及其纺织品市场的规模化应用。
超仿棉技术旨在克服聚酯纤维的“共性缺点”，实现产品的高品质和高附加值以及降低生产成本，具有很大的市场容量。目前，由于聚酯行业利润率低，市场竞争激烈，投资新设备，特别是引进成套进口设备成为企业的主要竞争手段之一。相比之下，10 万t以下装备的生产成本偏高，生产线面临亏损。目前我国约有 800 万t聚酯装置的年产能小于 10 万t，约占总产能的 1/3，成为影响行业可持续发展的隐患。但是，这批生产线的规模、设备状况基本适合具有高附加价值的差别化聚酯如超仿棉聚酯的生产。在对这些装置进行必要改造的基础上，可快速实现超仿棉涤纶的产业化技术推广和应用，有效地消耗国内现有的常规聚酯产能。
光导纤维是光通信的传输材料,是由香港中文大学前任校长高锟发明的。在玻璃纤维中传导的不是电信号,而是光信号,故称其为光导纤维。光导纤维是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。
1870年,英国科学家丁达尔做了一个有趣的实验:让一股水流从玻璃容器的侧壁细口自由流出,以一束细光束沿水平方向从开口处的正对面射入水中。丁达尔发现,细光束不是穿出这股水流射向空气,而是沿着水流弯弯曲曲地传播。这是光的全反射造成的结果。
光导纤维正是利用光的全反射原理制造的。1966年,高锟发表了“光通讯”基础理论,提出以一条比头发丝还要细的光纤代替体积庞大的千百万条铜线,用以传送容量几近无限的信息,他计算出如何使光在光导纤维中进行远距离传输。这项成果最终促使光纤通信系统问世,为当今互联网的发展铺平了道路。它的基本原料是廉价的石英玻璃,科学家将它们拉成直径只有几微米到几十微米的丝,然后再包上一层折射率比它小的材料。只要入射角满足一定的条件,光束就可以在这样制成的光导纤维中弯弯曲曲地从一端传到另一端,而不会在中途漏射。科学家将光导纤维的这一特性首先用于光通信。一根光导纤维只能传送一个很小的光点,如果把数以万计的光导纤维整齐地排成一束,并使每根光导纤维在两端的位置上一一对应,就可做成光缆。用光缆代替电缆通信具有不可比拟的优越性,比如20根光纤组成的像铅笔粗细的光缆,每天可通话7.6万人次,而1800根铜线组成的像碗口粗细的电缆,每天只能通话几千人次。
光纤传导光的能力非常强,利用光缆通讯,能同时传播大量信息。例如一条光缆通路同时可容纳10亿人通话,也可同时传送多套电视节目;光纤的抗干扰性能好,不发生电辐射,通信质量高,能防窃听。光缆的质量小,不怕腐蚀,铺设也很方便,因此是非常好的通信材料。
光纤通信的诞生和发展是电信史上的一次重要革命,与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的三大通信技术。进入21世纪后,由于因特网的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长,对大容量(超高速和超长距离)光波传输系统和网络有了更为迫切的需求,现在美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路,而致力于发展光纤通信。最新报告数据显示,2009年全球光纤用户数增长率将超过32%,今后几年,光纤用户还将继续以接近30%的速度增长,到2013年,全球光纤连接家庭将达到1.3亿户。我国光纤通信也已进入实用阶段。我国自行研制、生产、建设的世界最长的京汉广(北京、武汉、广州)通信光缆,全长3047公里,已于1993年10月15日开通,标志我国已进入全面应用光通信的时代。2009年上半年,国内光纤需求量首次超越美国,成为全球最大的光纤需求国。
光纤已成为信息社会的基础,正改变着我们的生活。光纤技术除了在通信方面的应用外,在医学检测领域、工业生产现场监视和调度、交通监视控制指挥、大型建筑物的结构检测、航天航空领域光纤陀螺技术、超高压输电线电流检测、潜艇声呐制造、火炮的激光控制等方面还有广泛应用,因此光导纤维被人们誉为信息时代的神经。