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【大讲堂】氨纶、聚氨酯弹性纤维、莱卡?、Elastane等全解析


氨纶是弹性纤维中最早开发且应用最广、生产技术最为成熟的品种。但对于市场上的一些消费者来说,莱卡?(LYCRA?)的名气要比氨纶大得多,甚至到了“只识莱卡?不识氨纶”的地步。而一些商家在进行产品宣传时也以偏概全,混为一谈。一些“专业人士”干脆将莱卡?作为氨纶的俗称,加剧了普通消费者的错误认识。


事实上,氨纶是一类弹性纤维在中国的名称;而莱卡?只是美国Invista(英威达)公司所生产氨纶的商品名,由于该公司在氨纶领域中占据市场领先地位,莱卡?几乎就成了所有氨纶的代名词。


1 氨纶的本源

氨纶是聚氨基甲酸酯纤维在我国的商品名,英文学名为Polyurethane fiber(简写为PU fiber),国际上称为斯潘德克斯(Spandex,即弹力纤维),也称聚氨酯弹性纤维(elastane fiber,国际代码EL);在中国标准中,氨纶被称为聚氨酯弹性纤维(Polycarbaminate),欧盟称其为Elastane或Polyurethane,而“Elastane”在中国标准中指弹性纤维,不特指氨纶。


除了莱卡?以外,Creora?、ROICA?、Neolon?(尼奥纶)、Dorlastan?(多拉斯坦?)等都是其他一些公司开发的氨纶的商标名,使用时需加商标号,且不能用以替代氨纶。氨纶是指分子链中含有85%(质量含量)以上聚氨基甲酸酯链段结构的长链形高分子化合物的纤维。氨纶属线型嵌段共聚物,其分子结构中含有两种链段,一种是软链段,赋予纤维弹性;一种是硬链段,赋予纤维分子间的相互作用力,保证纤维具有一定的使用强度。独特的分子结构赋予氨纶超强的拉伸和回复能力,氨纶可以牵伸到自身长度的5~8倍,弹性回复率高达98%。此外,氨纶还具有纤度小、强度高、密度小、染色性和色牢度良好等特点,是一种综合性能优良的新型纺织原料。


氨纶共有两个品种,一种是由芳香双异氨酸酶和含有羟基的聚酯链段的镶嵌共聚物(简称聚酯型氨纶),另一种是由芳香双异氰酸酯与含有羟基的聚醚链段镶嵌共聚物(简称聚醚型氨纶)。


纺织上应用的氨纶弹力丝主要有两种类型:氨纶裸丝及氨纶加工纱。根据所用纤维或纱线类型及加工方式的不同,氨纶加工纱又可分为包芯纱、包覆纱或合捻纱。氨纶包芯纱是以氨纶裸丝为芯纱,外层包覆以不同的纤维或纱,可通过环锭纺、气流纺、涡流纺等方法纺制。氨纶包覆纱具有弹性伸长率大(300%~400%)、纱支粗、强力高的特点,多用于针织高弹织物,分单包、双包两种方式,是氨纶加工纱中最常使用的品种。


2 技术发展现状

到目前为止,世界上工业化氨纶纺丝方法有熔融挤压纺丝、化学反应纺丝、湿法纺丝和干法纺丝。


2.1 干法纺丝

将预聚物在链增长剂的作用下生成聚合物,将聚合物溶液细流压入热的惰性气体中(如氮气等),再将丝条中DMF溶剂脱出扩散到空气中,进而固化成丝条。然后经上油卷绕等制成氨纶。目前,世界干法纺丝产量较大,约占氨纶总产品的80%。干法纺丝工艺路线及技术成熟,产品性能优良,但干法纺丝设备投资大,产品成本高,干法纺丝使用的溶剂毒性大,影响生产者的身体健康,对环境有很大的污染。


2.2 湿法纺丝

将预聚物在链增长剂二元胺的作用下,制成聚合物溶液,使丝条在凝固浴中固化成形,液态细流中的DMF溶剂扩散到水中,得到初生纤维。湿法纺丝必须配备凝固浴、循环回收等系统,设备投资大,生产成本高,纺丝速度低,正逐渐被淘汰。


2.3 化学反应纺丝

将预聚物溶液在甲苯、乙二胺的反应浴中进行反应成形,纤维出纺丝浴时,完成聚合反应。这种纺丝方法因工艺复杂,纺丝速度低,生产成本高,设备投资大等问题,逐渐被淘汰。


2.4 熔融挤压纺丝

熔融挤压纺丝法不用溶剂,也无溶剂回收,不仅设备投资少,建设周期短,生产流程简单,产量大,成本低,更主要的是没有溶剂造成的污水及污水处理,是最具发展前途的氨纶纺丝技术。熔融纺丝法生产氨纶的原料是热塑性聚氨酯(TPu),美国古德公司是最早开始热塑性聚氨酯研究工作的公司之一。公司先后开发出了一系列TPu产品,并在德国、日本和中国台湾省等地进行了大量的试纺工作,效果良好,所生产的氨纶纤维性能已接近干法生产的氨纶性能,并且生产技术成熟,产品质量稳定。


目前,我国主要的氨纶生产企业都采用干法纺丝技术,大部分在建和待建的项目都计划采用干法纺丝技术。从全球的产能情况来看,采用干法纺丝技术生产的氨纶占据主导地位。氨纶干法纺丝技术以美国DuPont、韩国Hyosung(晓星)、日本东洋纺等为代表,不同生产商的聚合方法、纤维生产技术和加工过程具有独特的技术特征。


3 结语

近几年快速的发展使中国氨纶产能和产量已经跃居世界第一的位置,但是,快速的发展也带来了一些问题。面临其他类别弹性纤维的竞争,只有客观看待氨纶的优势与劣势,才能保重这种具有代表性的弹性纤维的健康发展。


信息来源:纺织导报

中国纺织服装检测论坛编辑整理,转载请注明出处。

 

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