1、不同原材料的粘膠纖維及其形態(tài)結(jié)構(gòu)1 粘膠纖維的基本原材料 粘膠纖維是再生纖維素纖維之一， 此外， 纖維素類纖維還包 括銅氨纖維及醋酯纖維等半合成纖維。 凡是富含纖維素的天然植 物幾乎都可以作為再生纖維素纖維與半合成纖維的原材料， 如圖 1 所示為棉短絨、棉稈皮，針葉樹與闊葉樹的樹干、樹枝，竹子 莖，榨完糖后的甘蔗殘渣、蘆葦莖以及漢麻、亞麻及苧麻等各種 麻類的稈莖等的一部分。2 粘膠纖維的生產(chǎn)工藝及常規(guī) 通常粘膠纖維的制造是先將前述富含纖維素的天然植物材 料進行化學精煉，去除其中的木質(zhì)素、蠟質(zhì)、灰分等，制成以分 子量較高的a -纖維素為主要成分的漿粕一一木漿、棉漿、竹漿 或麻漿等。將漿粕用NaO

2、H堿化處理制成堿纖維素，并經(jīng)過壓榨 去除可溶于18%度的堿液，分子量較低的半纖維素（B及丫 - 纖維素）。再在規(guī)定的溫度和時間條件下，在空氣存在的氛圍使 纖維素的聚合度適度降低，并使其分子量分布均勻化，被稱為 “老成化”處理。 而后用二硫化碳與堿纖維素進行黃酸化反應制 成可溶解于稀堿溶液中的纖維素磺酸鈉，繼而在堿液中完成溶 解熟成過濾脫泡等過程制成可供紡絲的溶液粘膠。 而 后采用濕法紡絲工藝， 將從噴絲板小孔中吐出的紡絲原液 （粘膠） 細流擠入到由硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅等組成的凝固浴中，纖維素 磺酸鈉遇硫酸后脫出硫酸鈉， 重新再生為纖維素而凝固。 凝固浴 中的硫酸鈉和硫酸鋅的加入是起鹽析作用，

3、除去初生纖維中的水 分和延緩再生纖維素成形過程的作用， 用以控制初生纖維的結(jié)構(gòu) 均勻性，成形過程的條件對于粘膠纖維的結(jié)構(gòu)與性能有重要影 響。初生纖維再經(jīng)拉伸一水洗一上油一干燥等工序得到成品粘膠 纖維。粘膠纖維的成形過程包括了化學反應、 傳質(zhì)與傳熱過程和凝 膠化的物理化學過程。 其起始原材料為纖維素， 經(jīng)過一系列的化 學和物理的加工后得到纖維的化學結(jié)構(gòu)仍然是纖維素， 只是其分 子量及其分布、取向度、結(jié)晶度等超分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，再生 纖維素纖維的名稱也因此而得。 復雜成形過程的不均勻性會使粘 膠纖維的斷面呈無規(guī)則狀，結(jié)構(gòu)松散，纖維內(nèi)部有孔洞，縱向表 面顯示出無規(guī)則的褶皺與溝槽狀（如圖 2）。纖維

4、素是由纖維貳糖結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成， 每個纖維貳糖有 6 個親 水性羥基（如圖 3），從而使其具有優(yōu)良的吸濕性、易染，但是 其模量低，強度較低，尤其是濕模量和濕強度低。粘膠纖維依用途不同有長絲及短纖維之別， 依性能又有常規(guī) 粘膠纖維、高強纖維、高濕模量纖維及高強 - 高模纖維等品種， 它們對原料及成形加工工藝均有特殊要求。 近年來又涌現(xiàn)出了阻 燃粘膠纖維、抗菌防臭粘膠纖維、珍珠粘膠纖維、相變粘膠纖維 等功能性粘膠纖維。3莫代爾（model）纖維莫代爾纖維只是粘膠纖維的一個品種， 是高濕模量粘膠纖維 的商品名之一， 跟普通粘膠纖維相比， 莫代爾纖維改善了在潤濕 狀態(tài)下的低強度、低模量的不足，故常稱為高濕

5、模量粘膠纖維。 不同生產(chǎn)廠家的同類商品還有不同稱法， 例如波利諾西克、 富強 纖維、虎木棉及紐代爾（Newdal ）等品名。高濕模量粘膠纖維和普通粘膠纖維的生產(chǎn)過程主要有以下 不同：（ 1）纖維素漿粕具有較高的平均聚合度（約為450）；（ 2）制備的紡絲原液具有較高的濃度；（ 3 ）不同的凝固浴組成（如提高其中硫酸鋅的含量） 并降低凝固浴溫度， 以延緩纖維成 形速度，利于得到如圖 4 所示內(nèi)部無微孔、無明顯皮、芯層較均 勻的致密結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度較高。纖維橫截面趨于腰圓形，縱向表面 無褶皺、光滑。該纖維即使在濕態(tài)下也有較高強度和模量。4 漢麻稈粘膠纖維如圖5 （a）所示，從漢麻稈韌皮得到的中空天然漢

6、麻纖維， 可以直接用于紡織材料，從圖中可以見到，單纖維硬挺、表面不 光滑、內(nèi)部有中空孔洞， 這可能是麻纖維吸濕排汗性能好的緣故。 漢麻稈含有大量纖維素， 經(jīng)化學及物理方法處理去除其中的木質(zhì) 素、膠質(zhì)及灰分等化學雜質(zhì)和機械雜質(zhì)后，可以獲得以a-纖維素為主體制造粘膠纖維的原材料一一漿粕，如圖5 （b）、（c）,圖中可見它由許多扁平且扭曲的微細纖維組成。 利用一般粘膠纖 維生產(chǎn)工藝，便可以制成如圖 5 （d）、（ e）所示的粘膠纖維。 漢麻粘膠纖維的橫截面呈現(xiàn)出帶有許多褶皺、 完全無規(guī)則的非圓 形截面， 褶皺狀的縱向側(cè)表面表現(xiàn)出許多溝槽狀結(jié)構(gòu)。 與天然漢 麻纖維的斷面結(jié)構(gòu)以及縱表面結(jié)構(gòu)完全不同，與棉

7、漿、木漿、竹 漿等其他粘膠纖維斷面及縱表面結(jié)構(gòu)相似， 但是斷面結(jié)構(gòu)內(nèi)顯得 比較密實，無微孔結(jié)構(gòu)。天然漢麻稈加工成漢麻粘膠纖維的過程要經(jīng)過一系列化學 和物理加工，結(jié)構(gòu)與性能上受到很大損傷：強力降低、結(jié)晶度降 低、大分子排列較稀疏、回潮率提高，原有的一些天然特性遭到 破?模?纖維的除臭、 抗菌、防紫外線功能必然會有不同程度的下 降。5 竹漿粕及竹粘膠纖維 以天然竹莖為原料經(jīng)化學及物理加工去除其中的木質(zhì)素、 膠 質(zhì)及灰分等化學雜質(zhì)及機械雜質(zhì)，制成高a-纖維素含量的漿粕， 如圖6（ a）、（b）所示。竹漿粕的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同于漢麻稈漿粕， 它由許多微細的纖維組成。 利用一般粘膠纖維生產(chǎn)工藝便可制成 如圖6

8、（c）、（ d）所示的粘膠纖維。竹粘膠纖維的橫截面呈現(xiàn) 出完全無規(guī)則， 具有許多褶皺的非圓形、 縱向側(cè)表面帶有許多溝 槽狀的結(jié)構(gòu)。縱、橫向結(jié)構(gòu)類似于漢麻粘膠纖維，與原竹單纖維 的斷面結(jié)構(gòu)以及縱表面結(jié)構(gòu)完全不同。天然竹莖加工成的竹粘膠纖維也稱再生纖維素纖維。 池田善 光1 對竹粘膠纖維的抗菌性能研究報告表明，由竹莖制成的竹 漿粕試樣已不具有抗菌性能， 而市售的竹粘膠纖維制品卻具有一 些抗菌效果。 對抗菌的竹粘膠纖維制品檢測發(fā)現(xiàn)， 其中含有粘膠 纖維生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物硫磺成分存在， 并非是原竹中固有 的抗菌成分竹醌。 因此認為竹粘膠纖維織物的抗菌效果可能來自 硫磺，硫元素是由于粘膠纖維生產(chǎn)過程中未

9、被洗凈所致。 市場上 往往出現(xiàn)一些所謂抗菌性能優(yōu)異的竹纖維產(chǎn)品， 其實絕大多數(shù)都 是此類竹粘膠纖維，市場上真正的原竹纖維極少。 6 阻 燃粘膠纖維阻燃性能的優(yōu)劣通常是采用極限氧指數(shù)（ L.O.I ）來表征。 L.O.I 數(shù)值越高，材料的阻燃性能越好，一般認為纖維材料的 L.O.I 值高于 27%時才可稱為阻燃纖維。有些纖維材料其自身即 具有阻燃功能，如芳綸 1313、芳綸 1414 一類芳香族聚酰胺纖維 及聚對苯撐苯并雙?f唑（PBO纖維等。普通粘膠纖維具有可燃 性，如圖7（a所示， 燃燒后會形成圖7（b）的煙灰狀物。可 設(shè)法將粘膠纖維賦予阻燃功能， 例如將焦磷酸酯類磷系有機阻燃 劑，或?qū)⒐柘?/p>

10、無機高分子阻燃劑前驅(qū)體預先制備成溶膠， 與粘膠 紡絲原液紡前共混，使其在纖維素大分子中以互穿網(wǎng)絡(luò)形式存 在，經(jīng)處理后的粘膠纖維遇火后便不會燃燒，如圖7（ c）所示，而是形成如圖7（d）所示的致密碳化層令其與氧氣隔絕，保護 了纖維而離火自熄。 由于纖維素纖維本身不熔融， 故阻燃粘膠纖 維還同時兼具無熔滴的功效。 目前市場上， 也有將易燃的化學纖 維與阻燃粘膠纖維混紡使用， 可以改善該類易燃化學纖維的阻燃 性能。7 萊賽爾（ Lyocell ）纖維圖8 （a）所示的萊賽爾（Lyocell ）纖維本不屬于粘膠纖維 家族，但由于它也是以纖維素為原料制成的再生纖維素纖維， 在 此就順便介紹。 Lyoce

11、ll 纖維是由英國考陶爾公司發(fā)明，專利轉(zhuǎn) 讓瑞士藍精公司后生產(chǎn)的商品名為 Tencell ，在中國的商品名是 其諧音“天絲”。 在尚未找到可直接溶解纖維素的溶劑之前， 以 纖維素為原料生產(chǎn)的再生纖維素纖維多是采用粘膠纖維生產(chǎn)技 術(shù)制造。也有像醋酯纖維是將纖維素制成可溶性的醋酸酯類衍生 物，而后制成紡絲原液，再制成纖維素酯纖維。萊賽爾纖維的生產(chǎn)是以無毒的 N沖基氧化嗎琳（NMM）的 水溶液 ?槿薌粒 ?可以直接將纖維素漿粕溶解而得到紡絲溶液， 再 采用濕法紡絲或干-濕法紡絲方法，以更高水含量的NMMO-H2此 處的 H2O 為凝固劑） 溶液為凝固浴使纖維凝固成形， 再將紡得的 初生纖維經(jīng)拉伸水洗上油干燥而制得的一種纖維素纖維， 最初始也曾稱為新纖維素纖維。 與通常的粘膠纖維生產(chǎn)技術(shù)相比 較的最大優(yōu)點是無毒的 NMM可直接溶解纖維素，因此紡絲原液 的生產(chǎn)工藝流程大大縮短、簡化，且生產(chǎn)過程幾無環(huán)境污染。由 于生產(chǎn)過程中是在作為凝固劑的 H2O中添加了適量的溶劑 NMMQ 以此來控制纖維成