張甲宏
神馬簾子布發展公司,河南 平頂山 467000
隨著工業領域生產科技水平的提高,纖維紡織技術水平得到了大幅提升,根據有關學者對1970年至2006年的世界纖維市場供應量研究可知,化學合成纖維的供應量遠高于天然纖維,化學合成纖維的增長量達到了實際增長份額的50%以上。從20世紀90年代開始,人們對尼龍纖維材料的實際應用進一步擴大,目前尼龍纖維已發展成為當下國際纖維領域的一種重要類型。
對紡織纖維的研究要注重全方位、多角度、多功能等方向,進而發展多元化、高環保、功能全面、適應性廣的紡織纖維材料。隨著國內服裝、家紡等行業的發展進步,成品的消費量在逐漸提升,使得紡織纖維的需求量不斷上漲。根據市場數據分析可知,多功能、高質量的纖維紡織品是未來的主要發展方向,尼龍纖維材料也會在紡織纖維領域獲得廣闊的發展空間。
在世界經濟領域當中,耕地資源的減少導致各類型的天然纖維生產量大幅度減少,化學合成纖維的發展遠快于天然纖維,各種化學合成類紡織纖維迎來了快速發展時期,且化纖長絲的發展快于短纖,其多應用于國內的航空、航海、建筑、國防等領域[1]。目前研發出了再生纖維,該類型的纖維能夠利用對應技術完成生態化降解,有效促進了現代環保發展,符合循環發展理念,如再生蛋白質纖維、再生纖維素纖維等。各類型的再生纖維具有廣闊的發展空間,符合未來經濟發展需求,有效促進了綠色生活的發展,且該類型的纖維品質較高,性能參數良好,具有較大的運用空間。
當前為了適應國家可持續發展理念,應當促進綠色纖維、生態纖維的發展。綠色纖維是在天然纖維生產過程中,不運用任何一種化肥材料,在制作、保存和銷售過程中不會帶來任何污染的纖維;生態纖維可以輕易地溶解于自然界當中,符合現代社會的環保需求。在日后發展過程當中,也需要對纖維加工過程中造成的污染進行管控,例如在加工丙綸纖維過程中會帶來較為嚴重的污染問題,廢棄產品難以腐爛且無法回收,嚴重污染土地資源。隨著人造纖維種類的豐富與高性能、高環保纖維的發展,很多性能較弱且對環境影響較大的纖維在不斷減少,2016年各類主要人造纖維總產量和增長率情況如表1所示。

表1 2016年主要人造纖維產量
現階段,要重視差異化纖維的發展研究,進行全面改性以提高纖維材料的整體價值水平。以往的傳統化“綸”合成纖維材料存在較多問題,例如回潮率、吸濕率較低等,現階段已能夠實現差異化改性,例如尼龍66改性纖維能夠有效提高合成纖維的隔熱性、強度、彈性和抑菌性能,相比于傳統纖維而言具有性能優且結構穩定等特點[2]。世界領域也都十分注重差異化高性能合成纖維的研究發展,日后的市場競爭也會變得更加激烈。
尼龍學名為聚酰胺,又簡稱為PA,國內俗稱錦綸,其種類涵蓋了脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺等類型,其中脂肪族聚酰胺品種最為廣泛,具有產量大、應用普遍的特征,在市場中最常見為尼龍6與尼龍66,占據世界尼龍產量的九成以上。
早在1939年杜邦公司首先完成了尼龍66工業化生產,起初每年的產能約為4000t,在經過幾十年不懈努力與研究發展,現階段尼龍66纖維已廣泛應用在輪胎簾子布、軍用降落傘、安全氣囊、服裝紡織等領域。尼龍66纖維在工業領域中最具有代表性的是旭化成的T5絲,這種尼龍纖維具有高強度特性,其強度從以往的9.5g/D提升到了10.0~10.3g/D,強度約上升10%。
國內近幾年重點對尼龍66纖維的研究聚焦在分子鏈取向度增強上,提高尼龍66纖維的取向度能夠有效提升其斷裂強度及后續產品的加工質量,耐久性能也隨之提升,符合國家的環保發展政策。其中最具代表性的是中國平煤神馬集團所研發的尼龍66纖維,斷裂強度和取向度已達到業內的領軍水準,其在尼龍66纖維工業化生產過程中,通過對五大器連續聚合、一步法紡絲拉伸、纖維冷卻成型等工藝、設備的技術創新,增加了尼龍66纖維中聚酰胺分子量,減少了高分子聚合物凝膠,有效提升了尼龍66纖維分子取向度,增強了尼龍66纖維的斷裂強度等性能并最終達到了世界先進水平,進一步促進了尼龍66纖維在紡織品中的應用范圍[3]。
天津、北京地區早在20世紀60年代初期就開始小規模加工制造尼龍纖維,起初所生產的產品為尼龍6。直到20世紀60年代末期,上海地區企業與高校開始重點研究尼龍66的加工性能,20世紀70年代開始引進國外一些發達國家尼龍66生產線。在1975年,國內尼龍的生產總量為1.5萬t,5年后總量達到3.2萬t,10年后總量達到8.2萬,到1995年總產量達到17.4萬,占據了當時合成纖維生產總量的9.9%,并且之后的十幾年內,尼龍纖維生產量仍在一直穩定提升。據統計,截至2019年,我國尼龍66產量已達到了35.7萬t。此外,國內的尼龍66生產企業主要多集中在東北、河南、山東、江浙、海南等中東部沿海區域。
雖然我國對尼龍材料的研究起點領先于大部分國家,但與其他合成纖維發展速度相比稍顯遲滯,其生產比例一直維持在10%以下,不能有效滿足市場的需求,部分產品需要進口來滿足國內市場,這與國內的發展形勢并不相符,而很多發達國家已經能占據21%左右,差距日趨明顯。另外我國尼龍產品結構也不夠合理,一些發達國家服裝∶裝飾∶產業的比例為40∶30∶30,而國內是40∶8∶52。國外的生產結構比例原料∶聚合物∶纖維是1∶1.1∶0.8,而國內的比例為1∶0.4∶0.3,差距也較為明顯。國內的尼龍生產技術與設備多是由國內自行設計提供,存在設計水平較落后情況,最終導致生產質量低、能耗高,相較于日本生產原料的消耗高出5%左右,能耗更是高出1倍以上。
尼龍66纖維材料具有的高強度、抗沖擊、耐疲勞等優勢,能夠很好適應各種工作場景,尤其是在一些高負荷、使用條件較差的環境當中,這種優勢就更加明顯,符合當前公路條件及汽車結構,對輪胎橡膠骨架行業的發展起到了巨大的推動作用。尼龍66膨體紗擁有可三維卷曲、高回彈性、良好蓬松性、抗倒伏性、良好染色性等特點,其編織出的地毯顏色艷麗,而且絨頭造型優美、結實耐用,在市場上廣受歡迎。在國內經濟飛速發展、人們的生活質量不斷提高的背景下,尼龍66簇絨地毯的需求也在不斷增大,并且能夠有效替代過去的丙綸地毯。此外,國內的尼龍66民用絲占據了尼龍66總產量很大一部分,市場需求主要表現在織襪、內衣、體操服、休閑服、滑雪衫、泳裝等紡織產品。
如今,在尼龍66行業持續增加產量的同時,要積極探索各種新興纖維類型。不僅限于民用絲的多維度開發、細絲及超細絲的開發等,需使其具有長期抗靜電性、抑菌性、改善光澤、隔熱等能力,例如對于地毯絲的開發要專注于蓬松性能優良、色澤艷麗、抗污能力強、穩定性高等特點。在工業絲領域中則要注重高強度、低收縮性、高模量、高韌性纖維的開發。
在近幾年國內紡織產業不斷發展的背景下,各類新型合成纖維在紡織品中的應用量逐漸上升,實際應用范圍也更加廣闊,有效滿足了當前各個領域對質量提升的需求,并帶來較大的社會效益及長遠發展空間。后續研究應進一步有效發揮紡織品及高技術纖維的作用,提高其使用范圍、效果,最終促進產業進步。