第十章差别化纤维.

第十章差别化纤维第一节基于转基因技术的差别化纤维一、转基因纤维的定义转基因纤维指的是转基因动物或转基因植物的纤维产物，属转基因受体的产出物。转基因是指用分子生物学技术，将某些生物（可以是动物、植物或各种微生物）的一种或几种基因转移到其他的生物物种（如棉株、蚕、羊）上去，实现对物种遗传物质的改造使其能产出有效表达的产物（如纤维素、蛋白质），出现原物种并不具有的性状或产出物，这样的产出物，就是转基因纤维。五、转基因动植物的纤维产出物（一）转基因植物的纤维产出物以有色棉花为例，介绍转基因植物的纤维产物。有色棉花是将有色彩表达能力的外源基因植入棉株中进行基因整合后生成的产出物，目前有多种颜色（棕、绿、红、黄、紫、灰、橙等），但饱和度很低，均为浅色棉，适用于低档棉织物和对色彩要求不高的内衣织物。表10—1中给出了有色棉花和普通棉花在长度、强度等重要性能上的异同点，数据表明，有色棉品质基本与白色细棉相当。棉纤维品种纤维长度（mm）纤维强度（CN/dtex）绿色棉23．91．86狼棕色棉23．91．96新棕色棉27．42．49细绒棉（白色）23～331．96～2．21表10-1有色棉与普通棉与长度、强度比较（二）转基因动物的纤维产物转基因动物的纤维产物主要来自羊和蚕，羊毛和蚕丝都是十分高级的纤维材料，实现转基因改造应该是非常有前途的，中国在蚕和蚕丝纤维方面组织了以下这几方面的研发工作：1．测定并建立完整的蚕基因谱。2．利用基因的组织特异性表达方式，提高蚕的生产性能或建立蚕的新表达系统。3．通过基因操作，形成有不同氨基酸组成和序列的合成蛋白质产物。第二节基于风格仿真技术的差别化纤维合成纤维是最主要的化学纤维，其可人为操纵的特征，使它有可能成为一种能按感性消费的需要进行风格与功能改良的纤维，一、纤维光泽感的改良和涤纶纤维的光泽感相比，蚕丝在光泽感上的风格优势，主要来自以下三项光反射特征：1.高反射光量构成的高反射率；2.高比例的内部光反射率；3.来自部分全反射现象的闪烁（闪光）效应。四种长丝纤维中，涤纶和锦纶纤维在模拟蚕丝光泽上的差距是：总反射光量比蚕丝低20—30%，同时，能说明内反射能力的真丝化光泽度，蚕丝要比它们分别高出23.3倍和10.9倍。这两项差距同时也表明：高反射光量和高比例内部反射光是蚕丝纤维最重要的光泽特征，正是这两项特征才使蚕丝纤维具有明亮而柔和光泽感。圆形截面的纤维可以把进入纤维内的光线按正常的分配规律实现穿透与内反射，因为所有入射点的法线都通过截面中心，内反射角与折射角相等（图10-4），而三角形截面因为可能发生部分全反射而不一定能从纤维中穿透，内反射光量的相对增大必然会使纤维获得高反射率。大部分蚕丝纤维接近三角形截面，具备了形成高反射率的有利条件，而三角形截面的部分全反射现象则又同时能使它获得“闪烁”（忽明忽暗）的光泽效果。涤纶纤维可以从以下几个方面实现风格仿真：1．使一部分纤维具有接近三角形的截面或有锐角的非圆形截面。2．使用长丝纱作为素材，但纤维间应有异线密度，异截面形状的差异，力求符合天然纤维的生长规律。3．实现细纤化配置，即在长丝纱线密度不变的前提下降低纱中单纤维线密度，增加反射层次。4．实现异收缩配置，即在同一长度的纱中形成纤维间的长度差异，创造光线更多进入纱内部进行反射的机会。二、纤维手感的刚柔性改良用涤纶纤维作素材去模仿真丝绸，另一个最大的难点是刚柔性的差异太大。蚕丝纤维的比重γs=1.32g/cm3，涤纶纤维的比重γt=1.38g/cm3，根据线密度和直径之间的换算关系，可以得到和蚕丝纤维有等弯曲刚度的涤纶纤维的线密度Ntt应该是蚕丝纤维线密度Nts的0.628倍，即：Ntt=0.628Nts如果蚕丝纤维脱胶后的线密度Nts=1.6dtex，那等弯曲刚度的涤纶纤维的线密度Ntt即应在1.0dtex左右。这种以减小纤维线密度以谋取手感改良的技术方法，称为风格仿真的细纤化技术。三、纤维集合体的松软性改良蚕丝纤维成形后是按∞字形排布叠加在蚕黄上的，当从蚕茧上把它退解（解舒）下来集束成纱时，是每解开一个∞字形排布便形成一个捻回，但由于集束时丝胶的粘接，在缫丝形成的生丝上，纤维上的这个捻度和扭矩是表现不出来的，然而在织成织物并脱去丝胶以后，这部份锁藏的加捻变形便会以纤维卷曲的形式表现出来，结果就造成在同一长度的长丝纱中，各纤维间的长度有差异，最大的长度差异率可以达到8%～10%，过量的纤维长度与捻∞字形回的作用，使纱中的纤维呈微卷曲状。就是这样一个微卷曲的结构，使蚕丝长丝纱织成的真丝绸具有极为松软的手感和良好的可压缩性，同时也增加了长丝纱形成内反射的机会。涤纶长丝纱要获得这种纤维间有长度差异的长丝纱，有多种方法，可以在纺丝工艺中制备，也可以在拉伸工艺中制备，更可以在纤维成纱以后，通过素材再加工的方法去制备，不同的方法能使纤维间获得不同的长度差，使用者可以根据运用的需要进行选择。第三节基于形质改良技术的差别化纤维一、毛纤维的细化改良获得细毛的途径有二：一是改进羊种的遗传培育与改良，一是用物理或化学的方法使已成形的毛细化，后者是纺织界工业手段。（一）减量细化的方法原理1．氧化减量法这是一种传统的减量方法，主要是利用氧化剂（Naclo，Cl2等）的氯化氧化作用对纤维鳞片外层的二硫键（-s-s-）和主链上的肽键进行水解，使鳞片外层的大部或全部被溶失。2．蛋白酶减量法蛋白酶主要作用于多肽主链，催化肽键的水解，蛋白酶在里面起到了一个催化的作用这两种减量细化的方法都是很成熟的，经过这样细化后的羊毛，因为表层鳞片已经很少甚至没有，所以毡缩性能明显降低，但是光泽可以改善，鳞片消失多的甚至被称为“丝光”羊毛，有丝光棉的光泽效果，但这种方法一般都要流失物料增加成本，同时纤维的强度和伸长等机械性能指标也均会受到损坏。（二）拉伸细化的方法原理拉伸细化就是将羊毛接受拉伸后缩小的直径固定下来，实现细化。二、涤纶纤维的染色改良涤纶纤维的大分子中，由于缺少能与直接染料、酸性染料、碱性染料等结合的官能团，所以，它不能像纤维素纤维或蛋白质纤维那样被这些染料所染色。现在它只能用分散染料染色，但又由于涤纶纤维的分子排到比较紧密，纤维中只有较小的空隙，常温下的分子热运动难以使染料分子进入纤维内部。在这种情况下，原来的做法是采用高温染色（120℃以上），或用增染剂一同染色，后者因为成本和效果的关系，使用很少，而适于高温染色的分散染料，色谱并不丰富，现在期望能够适当改变这一状况，改变后的涤纶纤维主要有以下几种。1．阳离子可染涤纶纤维（CDP）这是在原来用于合成涤纶纤维的聚对苯二甲酸二甲酯和乙二醇两种单体之外，再增用少量的3，5一间苯二甲酸二甲酯磺酸钠（SIPM）作为单体，由于分子上有了可接收阳离子染料的磺酸基团，因而成为阳离子可染纤维。2．阳离子可染改性涤纶纤维（ECDP）这是在上述阳离子可染涤纶纤维（CDP）的基础上，再加入少量聚乙二醇作为第四单体而形成的，这是一个分子链段比较简单的单体，它的加入可以增加纤维分子中的柔性链段，这不仅可以增加玻璃化温度以上分子链的活动能力，创造染料结合的机会，同时还可以使纤维的手感更为柔软。但是由于聚乙二醇链段的链能很低，它的加入会导致纤维的耐热性能降低，在180℃条件下，强力损失即可达30%以上。3．聚对苯二甲酸丁二酯纤维（PBT）聚对苯二甲酸丁二酯纤维也属聚酯类纤维，它是将常规涤纶纤维中的第二单体乙二醇改用1，4—丁二醇取代后形成的另一种聚酯纤维，它的分子结构式为：三、纤维的共混共聚改良利用高分子合金技术形成共聚、共混与复合的纤维制造方法形成的差别化纤维分别称为：1．共聚纤维——在既有纤维的大分子上，通过用其他物质对主链上部分单基和例其的置换形成的大分子基础上获得的纤维。2．混抽纤维——通过向纤维的非晶区和原纤间空隙混入其他物质后形成的纤维，少量能进入非晶区的其他物质，有可能实现局部的共混。如维纶/豆蛋白混抽纤维、粘胶/蛹蛋白混抽纤维。3．复合纤维——将两种以上不同的纤维材料共生在同一根纤维上，成为纤维的不同组份，这种方法一是可以将不同组份以更细的纤维形式分离出来(通常是在成为织物或服装以后)，或是让纤维能将被复合组份的缺点和优点得到弥补和发扬。如涤纶／锦纶复合纤维，涤纶／丙纶复合纤维。四、纤维形貌的刻蚀改良在涤纶仿毛与涤纶仿真丝绸的后整理中，均需用碱对织物处理，通过涤纶的酯能键被碱水解，使纤维的表层剥蚀，得到模仿蚕丝精炼的效果，在纤维线密度被减小的同时，纤维表面也同时产生众多被刻蚀的坑穴，它可以把大量表面反射光，从镜面反射转化为散射反射，改善了纤维的“极光感”。五、化学纤维的截面改良因为化学纤维的构造和性能可以在一定程度上受到控制，通过改变截面形状改进纤维的风格和性能是一种常用的差别化手法。例如通过形成圆形截面的纤维获得良好的透光能力、形成有锐角的截面强化闪烁效应、以近似三角形的截面获得高反射率、通过边缘不平整的截面减少极光感等等。化学纤维的截面改良可以从两个环节上入手：1．改变喷丝孔的孔形（包括不同孔形在同一个喷丝板上的组合），通过纺丝液细流截面形状的控制实现截面改良。2．改变纺丝凝固条件，使纺丝液中溶剂向纤维外渗出的速度和能力与凝固条件中的溶剂或热量向纤维中渗入的速度和能力之间有不同的配合关系，通过不同的固化条件改变截面形状。防静电纤维防静电丝抗静电丝防辐射纱线纤维防电磁辐射纱线发光纤维编织成的高级时装低熔点热粘合纤维除尘、除烟、抑菌功能ES纤维功能纤维进口矿物纳米中空纤维含德国洋甘菊+熏衣草+茶树油控释纤维海岛纤维阻燃涤纶短纤维功能纤维—面料负离子功能纤维功能纤维蜂窝状微多孔光催化竹炭纤维索罗纤维四沟槽导汗功能纤维日本钟纺导电纤维漂白纤维素纳米竹炭纤维纳米抗菌纤维纳米抗静电功能纤维纳米复合功能纤维中空纤维远红外线混纺纱（纳米海藻碳+涤纶长丝）远红外炭纤维吸湿排汗纤维-有色加硅、无硅再生纤维吸湿排汗纤维无污染纤维阻燃纤维竹炭纤维面料END