新型紡織纖維性能及應用前景研究

關鍵詞：新型紡織纖維，性能研究，紡織品

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.12.025

0 引言

現代工業紡織技術不斷提高，人們在生活中面對數量眾多、性能不一的紡織品，對于舒適性、個性化、品質和功能都有著更高的要求。當下紡織行業通過開發新型紡織纖維，不斷創造獨有價值，擴展應用領域。紡織纖維品種、質量和產量的發展，不僅僅只和紡織業相關，在交通運輸、環境、航海、航天等不同領域都有著交叉應用，并且對這些領域的發展產生一定影響。伴隨社會需求和科技創新的不斷推進，對紡織產品的性能、紡織工藝都提出了新的要求，各種新型纖維應運而生。例如部分新型纖維在伸長率、抗撕裂、抗斷裂等性能上具有優于傳統紡織纖維的特性，能夠制備出更加貼合人們需求的紡織產品。通過幾種對新型紡織纖維的特性和應用前景進行探討，以期對新型紡織纖維有更客觀充分的了解，為紡織企業進行產品開發提供參考。

1 幾種新型紡織纖維及其性能

1.1 新型天然纖維

新型天然纖維主要是伴隨科學技術的發展，通過創新纖維提取技術或者是改性技術，從而得到以前難以提取的天然纖維，目前典型的新型天然纖維中改性羊毛、天然彩棉已廣泛應用于紡織品中。彩棉以其天然色彩艷麗而聞名，不需要染色、漂白，就具有鮮亮的顏色，能夠直接制備紡織品。目前紡織品中所使用的天然彩棉色系主要有棕色、褐色和綠色三種，以天然、艷麗而備受好評[1]。改性羊毛是經過羊毛變形處理得到的新型纖維，改性羊毛所制備的紡織品光澤度強、具有良好的吸濕性，能耐摩擦，隔熱性能優良，直徑范圍在0.5～1.0 μm，染色性能好。近年來，改性羊毛、天然彩棉等纖維已經廣泛應用于高檔服裝、家紡等領域，并取得了良好的經濟效益。

1.2 牛奶蛋白纖維

牛奶蛋白纖維是在脫脂化、去水化的牛奶中經由濕水紡織工藝所提取的纖維，具有高強度，吸濕性較強、伸長率較高的特點。其表面結構平滑，透氣性好，手感柔軟，對人體肌膚親和，不會誘發人體過敏反應。牛奶蛋白纖維性能具體見表1所示。

基于牛奶蛋白纖維的特性，利用牛奶蛋白纖維材料制備的織物具有斷裂強力、撕裂強力大、穩定性良好的特點，和CVC（一種僅有聚酯纖維與棉兩種成分，且棉成分含量大于等于50%的面料）紡織產品對比，抗撕裂能力良好，伸長率更高[2]，制備的產品光滑，觸感好。雖然牛奶蛋白纖維織物的色牢度在日曬和皂洗條件下比較脆弱，不經日曬和皂洗，但是其具有耐污漬、耐摩擦的優點，因而具有良好的應用前景。

1.3 大豆蛋白纖維

大豆蛋白纖維是天然呈黃色，由動物乳或者植物蛋白質溶液中紡絲形成的再生蛋白纖維。大豆蛋白特點在于具有優良的伸長率，強度適中，密度較低、克重小。其折光度較好，能夠制備光澤度較高的產品，在纖維表面具有整齊排列的溝槽，能夠提高大豆蛋白纖維的吸濕性，并且由于其本身有抑菌作用且含有多種氨基酸可激活人體膠原蛋白，因而具有保健作用[3]。此外，大豆蛋白纖維具有優良的力學性能，強度堪比錦綸，耐高溫、防靜電性能良好。因此，大豆蛋白纖維多用于高檔內、外衣、貼身服裝、防彈背心、醫藥等領域。

1.4 竹纖維

竹纖維是最近幾年以來熱門研究的新型紡織纖維，其通過粉碎天然竹子后，再通過工藝手段提取木質素等物質淬煉出纖維，是綠色環保發展理念下的熱門纖維產品。竹纖維性能具體見表2：

竹纖維表面光滑，具有細小整齊排列的孔隙能夠起到毛細管效應，提高吸濕性能和透氣性，并且其具有較好的改色度，能夠制備色彩豐富的竹纖維織物。竹纖維織物具有良好回彈性，不容易褶皺。此外竹纖維具有良好的防紫外線、抗菌、防霉效果。利用竹纖維制備的產品，都具有良好的耐磨性和韌性，其垂度較低，觸感潤滑、干爽，外觀挺闊，光澤度一般，常用于男士便裝。但是竹纖維耐氧化性和耐堿性較差，且伸長率和強度較低，使得以竹纖維所制備的交織布面部容易發生斷裂[4]。竹纖維和純棉紗交叉應用能夠互補性能，提高保暖性，發揮出吸濕性能，可以擴大織物的應用場景。

1.5 蛛絲蛋白纖維

蜘蛛絲蛋白屬于新型蛋白質紡織纖維，具有高韌度、高強度、高彈性、觸感柔軟的特點，目前主要的制備工藝是轉基因法[5]，混合其它紡織纖維能夠提高服裝的彈性、吸收沖量等功能[6]。不僅在紡織業，如今蜘蛛絲蛋白纖維已廣泛應用于防彈背心的制備之中，在軍事及相關領域中具有很好的應用前景。此外蛛絲蛋白用在降落傘上能夠降低降落傘質量，提高抗卷繞能力，具有強膨脹，抗風性的良好性能，可提高降落傘耐用性和保質期。在醫科領域中，蛛絲蛋白廣泛應用在人工關節、組織修復、各類外科手術傷口縫合類產品中。

1.6 木棉纖維

木棉纖維是存在于木棉膠囊內殼基于內壁細胞發育生長提取出的纖維素，是天然纖維中細度最小、中空度最大、保暖性最好的纖維，具有良好的舒適性和保暖性，且質量較小，空隙率較高，在平滑性、抗菌性上，比其它棉質面料更好，廣泛應用在日常生活如襯衣、毛衣、內衣所用纖維中[7-8]。

同時，木棉纖維在橡膠工業中也大放異彩。在橡膠工業中常使用纖維材料作為骨架素材，近些年聚酯、尼龍纖維、木棉纖維逐步應用在纖維增強橡膠復合材料中，例如用于飛機輪胎、汽車輪胎，能夠顯著增強橡膠的抗沖擊性及耐疲勞性能[9]。由于橡膠纖維骨架是橡膠工業的重點發展方向，支撐著橡膠工業制品的發展道路，伴隨橡膠制品在各個領域中的應用，新型紡織纖維的技術也因而發揮出其獨有的價值。

纖維和橡膠基體的黏合性能直接決定了纖維所能夠發揮的應力傳遞效率，表現出高性能的特點。其黏合性能的好壞直接制約橡膠制品的參數。由于紡織纖維和橡膠之間存在差異極大的極性和模量，使得兩者往往很難獲得理想的黏合效果，而木棉纖維的使用很大程度上解決了這類問題。木棉纖維是早期應用在橡膠骨架材料中的新型紡織纖維，其中含有大量的微纖維突出，這種微纖維突出能夠起到鉚合作用，通過天然膠乳浸漬處理，就能夠讓橡膠和纖維之間產生較強黏合力，而以竹纖維和人造絲來說，由于其縱向表面光滑，導致需要更多的黏合力以起到足夠的錨合作用，纖維強度對比木棉纖維較高，需要更高的黏合強度來保障纖維橡膠復合材料的性能。

1.7 香蕉纖維、菠蘿纖維

除了上述已廣泛應用的新型纖維外，還有幾種新型纖維也體現出了其特點和優勢，例如香蕉纖維、菠蘿纖維等，都具有良好的應用前景。

以香蕉莖在經過生物酶以及氧化處理后能夠提取出香蕉纖維，具有較好的光澤度及吸水率[10]，體現出了良好的環保性、可降解性、抗菌性[11-12]。在印度等香蕉資源充沛的國家，通過對香蕉纖維進行深入的研究，為當地經濟社會帶來極大的貢獻。通過進一步深化的合成制備基礎工藝，能夠一定程度上解決天然纖維數量不足的問題。

通過菠蘿葉生物制備方法提取出纖維束纖維得到的菠蘿纖維[13]，使用顯微鏡觀察可以看到具有不平整表面，存在明顯孔洞和溝壑，其中菠蘿單根纖維結構為圓柱形，端點扁平尖銳，使得菠蘿纖維表面縱向光滑。將菠蘿纖維和其它纖維融合成為合成化纖維混紡，在紡織品生產中得到更廣應用，能夠進一步提高紡織織物的透氣性和抗褶皺能力[14]。

2 新型紡織纖維的發展趨勢

傳統的合成纖維主要是石油化合物，無法回收利用，來源于原始資源，不可降解、不可再生，不利于未來的發展。此前受限于科學技術的限制，人類不能夠對已探知的天然纖維材料開發利用。伴隨技術的發展不斷擴展紡織業的行業前景，非石油、可再生、天然提取等優勢能夠讓新型紡織材料滿足質量強國建設需求，走綠色可持續發展道路。在傳統用料出現局限性的當下，為支撐起當代經濟發展，通過高分子技術研究出各類能夠應用在不同場景下的新型紡織纖維是重點研究方向。新型紡織纖維能夠成為未來經濟發展的支柱，基于綠色可持續發展理念的影響下，對于再生材料的應用是當下社會強烈的需求，如何利用再生材料完成再生和循環利用是未來紡織纖維發展的一大趨勢，新型纖維材料以及對應的研究能夠創造出更大的價值。再生材料能夠循環利用的特性極大節約了生態資源，當代紡織能夠秉持綠色發展的理念，實現材料的可再生可循環利用，由此未來新型紡織纖維發展朝向再生材料的開發和利用是重點趨勢。對于紡織業來說，未來勢必要發展出綠色生態化產業，并逐步走向全球化道路。

3 結語

伴隨社會的發展，多領域交叉技術是未來主要的技術創新方向，新型紡織纖維的開發不僅為紡織業帶來進步，同時在眾多不同領域如軍事、航天、交通等各領域，都有應用探索。目前對于新型紡織纖維的研究已經成為綜合國力的一環，新型紡織纖維具有越來越廣闊的應用前景。

作者簡介

崔淼，碩士研究生，高級工程師，研究方向為分析化學/紡織品檢測。

（責任編輯：張瑞洋）