海岛纤维的生产及应用

蒋志青，郭 亚

(青岛大学纺织服装学院，山东 青岛 266071)

海岛纤维的生产及应用

蒋志青，郭 亚

(青岛大学纺织服装学院，山东 青岛 266071)

海岛纤维是一种由分散相聚合物(岛)均匀嵌在连续相聚合物(海)中形成的复合纤维，具有优异的服用性能。介绍了海岛纤维的生产工艺、开纤方法、特性及应用，并提出了海岛纤维目前存在的问题，对未来的前景作了展望。

海岛纤维 制备 开纤 应用

海岛纤维学名“海岛型超细纤维”，也称基质原纤型纤维或超共轭纤维，是一种高附加值、高技术的新型复合纤维[1]。海岛纤维一般为两种非相容性高聚物，按一定比例进行复合或共混后纺制，其中一种组分为分散相(即岛组分)，另一种为连续相(即海组分)，分散相(岛)均匀嵌在连续相(海)中，从纤维的横截面看是一种成分以微细而分散的状态被另一种成分包围着，好像“海” 中有许多“岛”[2]。海岛纤维最早是在20世纪70年代初由日本东丽公司研制开发的[3]。海岛纤维通常分为定岛型海岛纤维和非定岛型海岛纤维。定岛型海岛纤维生产难度较大，且随着岛数的增加，生产难度有增大的趋势，国内部分公司已能生产出64岛的海岛纤维。

1 海岛纤维的生产工艺

1.1 工艺流程

海岛纤维的海与岛组分的组合常见的有COPET/PA6、PET/COPET、PE/PA6等。海岛纤维的生产方法有复合纺丝法和共混纺丝法两种。下面以COPET/ PA6海岛复合超细短纤维为例，讲述通过共轭复合纺丝技术生产海岛纤维的过程。图1.1即为COPET/ PA6海岛纤维的生产工艺流程。

图1 COPET/PA6海岛复合超细短纤维生产工艺流程图

由于COPET的熔融温度较低，所以它的预结晶是必不可少的一步。之后，再将两种切片进行干燥、除杂，在温度设置不同的螺杆挤出机中熔融挤出，经过滤后从不同路径进入纺丝箱实现有规律的瞬间复合，纺丝配件的孔隙大小与组装直接影响到海岛纤维的成形。在经一系列后处理工序后，形成COPET/PA6海岛纤维。

生产出的32岛COPET/PA6海岛纤维如图2所示。

图2 32岛COPET/PA6海岛纤维

1.2 质量影响因素

1.2.1 切片质量

切片的质量对海岛纤维的结晶性能、结构均匀性和高速纺丝时的强度稳定性有较大影响。切片的质量指标如表1所示。

表1 切片质量指标

1.2.2 纺丝速度与拉伸倍数

因为海和岛是完全不相容的两种聚合物，纺丝速度和拉伸倍数的分配也相当关键。控制不当，极易造成纤维截面的分裂，使纤维不匀率大大提高，影响后加工性能[4]；也会影响海岛纤维的断头率，降低生产效率。

1.2.3 油剂

海岛纤维的下游产品中，不管是织造或非织造都对海岛纤维的表面性能有一定的要求，所以海岛纤维的加工过程需要使用特殊的油剂。

2 海岛纤维的开纤方法

海岛纤维是一种过渡状态，经开纤除去海组分或岛组分后，才会得到单丝纤度极细的超细纤维或中空、微孔纤维。开纤是利用海组分、岛组分不同的特点，使海与岛之间形成明显的界线，从而用化学方法将两组分分离[5]。开纤分为海岛纤维开纤和织物开纤。纤维开纤是将海(或岛)组分充分溶解去除，得到仅含岛(或海)组分的超细纤维(或中空纤维)。而织物开纤是将海岛纤维加工成织物后，对织物进行后处理，溶解海(或岛)组分，得到超细纤维织物(或中空纤维织物)。织物的开纤将直接影响到最终成品的外观、手感以及织物的物理机械性能[6]。常见的开纤的方法有碱减量处理和苯减量处理。

2.1 碱减量处理

常见的采用碱减量处理的海岛纤维有COPET/PA6。COPET(海组分)的结构比较疏松，其酯基在热碱溶液中易发生水解，而PA6(岛组分)的碱稳定性较好，不易水解；同时，在热碱的作用下，PA6的收缩性大于COPET，两者的界面处会产生一定的应力，促进了海组分的分离和水解[7]。

碱液通常使用NaOH溶液，工艺流程为烘干→称重→碱液处理→温水洗→冷水洗→烘干→称重→计算失重率、开纤率。失重率和开纤率是描述开纤效果的常用指标，失重率或开纤率越大，开纤效果越好。

影响开纤效果的因素有：

(2)处理温度。随着温度的升高，纤维中大分子链的活动性增加，COPET的水解加速，失重率增大；当温度继续升高时，水解反应基本结束，失重率趋于稳定。

(3)处理时间。随着处理时间的增加，COPET逐渐水解，失重率增大；当COPET水解完成，失重率趋于稳定。这时，继续增加处理时间对开纤效果的影响不大。

(4)浴比。在其他条件相同时，随着浴比的增加，处理液中碱的浓度增大，失重率增加。但是浴比过大必然造成资源的浪费，选择合适的浴比是必要的。

2.2 苯减量处理

在某一温度时，海组分溶解于苯液(如甲苯)中，而在此温度下，岛组分不溶于苯液，充分作用后，岛组分被分离出来成为超细纤维。使用苯减量处理的常见的海岛纤维有PE/PA6[9]。

PE(海组分)在20℃时基本不溶于甲苯，在50℃时能够部分溶解，100℃到120℃之间甲苯能够最大程度的溶解PE。将PE/PA6海岛纤维置于密闭的装有100%甲苯的玻璃瓶中，上面用聚四氟乙烯的盖子密封，将其置于温度为105℃的烘箱中20分钟取出，等温度恢复常温中，将溶解的海岛纤维取出，得到超细纤维。

3 海岛纤维的特性及用途

3.1 海岛纤维的特性

图1为AFA 1和AFA 2两种消泡剂对新拌超高性能混凝土浆体含气量的影响，从图中可以看出，未掺消泡剂的基准组含气量为7.8%，远高于普通混凝土；两种消泡剂的掺入均使得含气量大幅降低。随着消泡剂掺量增大，超高性能混凝土拌和物的含气量呈现先降低后升高的趋势，即存在一个含气量最低点；这时两种消泡剂AFA 1和AFA 2的掺量均为3‰，对应的含气量分别为4.8%、4.2%，比基准配合比分别降低了38.5%和46.2%。

(1)高覆盖性。海岛纤维纤度很小，直径细，比表面积大。纤维的覆盖能力增加，吸湿性能大大改善[10]。

(2)手感柔软、穿着舒适。海岛纤维纤维超细且柔软，制成织物，可产生毛细管的芯吸作用，促使织物吸附水分，并将水分移至织物表面，水分的蒸发增加了穿着的舒适感。

(3)高去污性。海岛纤维比面积大、空隙多，制成的织物的去污性、吸尘性和过滤性能俱佳；纤维柔软且细度很小，能够在很大程度上保护被清洁的物品不受损伤[11]。

(4)织物光泽柔和。超细纤维的直径越小，纤维的曲率半径越小，其表面反射的散射光占的比例越大，使织物表面的色调比较柔和。

(5)悬垂性好。海岛纤维的抗弯刚度较小，织物容易获得潇洒、飘逸的效果；若用高收缩丝作为芯层，能够赋予织物极好的视觉舒适性和悬垂性。

3.2 海岛纤维的用途

3.2.1 人造麂皮

选用海岛型超细纤维的长丝，将其织制成织物，采用涂层技术对基布处理再经起绒加工，在织物成品的表面形成了细密均匀的绒毛，制成具有书写效果的高档人造麂皮。被广泛用于外套、夹克、家具用装饰织物，蓬松、飘逸、悬垂性及柔软性极好，手感舒适[12]。

3.2.2 桃皮绒

经染整加工中精细的磨绒整理，借助化学助剂使纤维膨化、开松，再经过滚筒的碾轧，辅之以机械动作摩擦，使织物表面产生紧密覆盖约0.2毫米的短绒，犹如水蜜桃的表面。绒毛比人造麂皮更短，手感更加的柔软、细腻，织物的反光点小，光泽、色泽柔和，表现丰满、细洁、精致，悬垂性好。

3.2.3 高密度防水透气性织物

这利用水滴的最小直径与水蒸气分子粒径大小相差悬殊的事实来实现的[13]。通常雨滴的直径在100μm～200μm，人体的水汽大约为0.1μm。适当改变纤维间空隙，可织成空隙仅为0.2μm～10μm的海岛高密织物，具有优良的防水透汽性能。这种防水透气织物透湿性较好，柔软性和悬垂性也较好，但染整加工较困难。广泛应用于冲锋衣、帐篷、睡袋等民用户外产品，军服、防护服、特种兵作战服等军用服装，也成为开发核生化防护服的理想材料[14]。

3.2.4 人造皮革

以海岛超细纤维非织造布为基布的聚氨酯合成革是近年发展起来的新一代合成革，被称为第四代人工皮革。无论是内部微观结构还是外观质感，都可与天然高级皮革相媲美，并且在机械强度、耐化学性、防水、防霉变性等方面超过天然皮革。可用做鞋、箱包、家具、汽车内饰等的各领域[15]。

3.2.5 薄型保暖织物

海岛型超细纤维间隙多而密，可利用其毛细管的作用，使织物获得良好的吸湿导汗功能。织物间的微孔结构允许织物内拥有较多的静态空气，因而可获得较好的隔热保暖作用。利用超细纤维制得的薄型保暖织物，适用于春秋服装，市场前景广阔[16]。

3.2.6 高性能揩布

超细纤维的比表面积大纤度小，手感柔软，用超细纤维生产的这种洁净布表面有大量的微纤维，对很多脏污物的吸收性很强，所以当用其对污渍进行擦拭后，不仅不会对擦拭物造成破坏，而且能够擦拭的很干净，没有什么残存物，所以可以用作高性能揩布。

3.2.7 高性能过滤材料

众所周知，超细纤维强度高，充填性好，毛细网络多且致密，吸滤能力强，可以做成性能优异的超细过滤材料，现在很多企业都在朝着这个方面发展，也是现在很热的一个课题，如高性能滤布。

4 问题与展望

虽然海岛纤维的生产工艺逐渐成熟，但依旧存在很多问题。开纤过程浪费掉大量的海组分或岛组分，导致资源浪费；海岛纤维制成的织物染色均匀性差，且染色过程会造成大量的水资源的污染和浪费，加大了环保压力；生产设备投资巨大，大多需要进口，我国生产的喷丝板组件等，与日本、德国、美国等国家还有较大差距。

海岛纤维作为一种新型复合纤维已经在海内外市场表现出十分可观的发展前景，但我国海岛纤维的进口量依旧很大。而海岛纤维生产技术作为一种高新技术，只有上下游产品结合起来，加大技术投入，从整体上提高开发能力，才能增大海岛纤维产品的国际竞争力。

[1] 李杨，谢光银．低比例海岛纤维混纺纱性能及混纺比的优化研究[J]．成都纺织高等专科学校学报，2017，34(1)：170-173．

[2] 俞小春，陈少鹏，林金平．海岛纤维结构形态与染色性能的研究[J]．厦门大学学报(自然科学版)，2007，46(1)：67-71．

[3] 周燕．海岛型纤维——新一代超细纤维的发展[J]．丝绸，2004(2)：41-42．

[4] 倪福夏，邹荣华．定岛型海岛短纤维的研制和应用[J]．合成纤维，2003, 32(2)：28-32．

[5] 薛元，孙世元，孙明宝．海岛纤维加工技术及其应用[J]．纺织导报，2003(5)：95-100．

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[10]戚媛，过宁．海岛型复合纤维及其性能[J]．产业用纺织品，2003(8)：38-41．

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[12]段亚峰，陈笠，刘庆生．海岛型复合超细涤纶丝麂皮绒[J].产品的设计与开发，2006(3)：35-38．

[13]余彤，王雪燕．防水透气功能纺织品技术及其性能要求的分析[J]．成都纺织高等专科学校学报，2015，32(4)：102-105．

[14]陈进来．防水透湿织物的发展现状[J]．棉纺织技术，2010，38(1) ：67-68．

[15]白刚．海岛超细纤维合成革基布性能及染整研究[D]．上海：东华大学，2007．

[16]刘庆生．涤纶海岛丝麂皮绒织物的开发和染整工艺研究[D]．西安：西安工程科技学院，2006．

Production and Application of Sea island Fiber

JIANGZhi-qing,GUOYa

(College of Textile & Clothing, Qingdao University, Qingdao 266071)

Sea island fiber is a kind of composite fiber with excellent clothing function, which is formed by dispersed phase polymer (island) evenly-embedded in the continuous phase polymer (sea). The production technology, fiber opening methods, the characteristics and application of sea island fiber were introduced, the existing problems were discussed and the prospects were put forward.

sea island fiber preparation fiber opening application

2017-03-03

蒋志青(1993-)，女，硕士研究生，研究方向：纺织工程。

TS102.6

A

1008-5580(2017)03-0209-04