第四节 新型纤维原料
一、碳纤维
碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征，是一种力学性能优异的新材料。碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点，可以称为新材料之王。
碳纤维除了具有一般碳素材料的特性外，其外形有显著的各向异性，柔软，可加工成各种织物，又由于比重小，沿纤维轴方向表现出很高的强度。在不接触空气和氧化剂时，碳纤维能够耐受3000℃以上的高温，具有突出的耐热性能，与其他材料相比，温度越高，碳纤维强度越大，在温度高于1500℃时强度开始下降。碳纤维对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性，不溶不胀。
咖啡碳纤维（Coffee Carbon Fiber）是利用喝完咖啡后剩下的咖啡渣，经煅烧后制成晶体，再研磨成纳米粉体，加入到涤纶中，生产出一种功能性涤纶咖啡碳纤维，其主要功能是抑菌除臭、发散负离子和抗紫外线、蓄热保温、低碳环保。
主要性能如下：
（1）减少碳足迹，其碳排放比竹碳减少48%，比椰碳减少85%。
（2）升温保暖性，经测试咖啡碳纤维比普通PET纤维在光照射下升温幅度高，穿上咖啡碳服饰可以享受咖啡带来的自然而温暖的舒心感。
（3）抑菌消臭，水与养分是细菌的温床，细菌繁殖快慢取决于环境能提供的温度、水分和养分，而咖啡碳的多孔吸附效果让体表水分得到有效控制，进而起到抑制细菌繁殖的作用。而细菌繁殖时会释放出的臭气氨也因此大幅降低，因此咖啡碳也能有效除臭。
（4）咖啡碳纤维还能发散负离子。经研究证实，“氧自由基”对健康有着慢性的不良影响，不但会造成细胞衰老、破坏蛋白质，甚至还能降低免疫力、加速动脉硬化和致癌。而负离子的主要功能就是中和“氧自由基”，使细胞的氧化减缓。研究表明，穿着咖啡碳制品所吸收的负离子，与清晨在公园散步的效果一样，每立方厘米400～800个，相当于办公室的2～4倍，室外交通繁忙处的6～8倍。该系列产品主要可用于服装、家纺类等多种终端领域。除了涤纶咖啡碳纤维以外，目前还有腈纶咖啡碳纤维，其性能同样优异。
二、阻燃纤维
服装、家用纺织品的重要特性之一是安全特性。目前使服装材料具有阻燃性的方法有以下几种：
1.纤维生产和织物后整理
（1）共聚或接枝聚合：与具有阻燃性的大分子进行共聚或接枝聚合，使其具有阻燃性。
（2）共熔混合纺丝：合成纤维切片与阻燃剂在纺丝时进行共熔混合纺丝，使纤维具有阻燃性。
（3）织物后整理：对纤维或织物浸渍含阻燃性物质的浆液或树脂，或者用含阻燃剂的涂料对织物进行涂层，使其具有阻燃性。后整理加工常用的阻燃剂化合物主要有钛、锫化合物、有机磷化合物等。
2.纤维碳化
纤维经过碳化后生成碳纤维，其阻燃性更好，这类纤维目前应用在尖端科技、航空航天领域。
阻燃的措施若是隔绝氧气，这是绝对阻燃；或是提高纤维或织物的极限氧指数，即提高燃烧的需氧量，这是相对阻燃。可根据具体情况来选择阻燃方法。
三、抗菌、防臭、加香纤维
抗菌纤维是在纤维上附于具有杀灭细菌及微生物的药物，还可以对面料和纤维制品浸轧抗菌防臭药液或抗菌防臭涂层。抗菌防臭药物必须保证对人体安全，无毒副作用且应经国家医药管理部门批准。常用的抗菌防臭药物有：芳香族卤化物、有机硅季铵盐、烷基胺、苯类及其他可用药物等。芳香纤维的加工方法可采用涂层法、浸渍法；还可采用微胶囊技术和纤维包埋技术。目前常采用从天然植物中提炼除臭成分，经过加工混入纤维中的方法。
芳香纤维的香型可根据织物的用途进行选择。床上用品应有安神作用，使人易于睡眠。而用于装饰休息场所的织物香味应清香宜人。消臭纤维是对已产生的臭味进行消除，这主要是用香味剂进行遮蔽或用强吸附材料进行吸附除去臭味。
四、紫外线屏蔽纤维
紫外线对生物体是有害的，所以广泛用其进行杀菌消毒。紫外线会造成肌体免疫力下降，可使人患白内障、产生皮肤斑点或引起皮肤癌。防护紫外线实际是对紫外线的屏蔽。紫外线屏蔽纤维的生产方法主要采用对纤维进行浸渍紫外线吸收性物质或者在纤维中混入可散射和吸收紫外线的陶瓷微粒的方法。前者用于天然纤维，后者多用于合成纤维。
紫外线屏蔽纤维多用于常被阳光照射的服装及家用纺织品中。
五、抗静电纤维与导电纤维
静电由摩擦而产生，静电是未被疏导的电量的聚集。纺织纤维也有导电性好和差之分。具有良好亲水性的纤维具有一定的导电性，不易产生静电；而没有亲水性的纤维无导电性，易产生静电。环境干燥的地方纤维易产生静电，特别是一些特种工作和特殊环境中应绝对避免静电的产生。用抗静电纤维生产的纤维制品具有抗静电性；非抗静电纤维与导电纤维混纺具有抗静电性；在织物中或纤维制品中间隔地织入导电纤维纱、金属丝等，织物或制品也会具有抗静电性。
使服装具有抗静电性的方法很多，可以根据资源情况和具体使用环境进行选择。
六、热防护纤维
热防护是指防止热扩散和热侵入。热扩散是热量散失；热侵入是外界热对被保护体的影响。使纤维或纤维制品具有热防护作用的方法有以下几种：
1.使用特异型纤维
使用超细纤维、异形纤维、中空纤维以增加纤维间的静止空气量，减少热传递。
2.在纤维表面复合高效热反射层
在纤维制品表面涂盖热反射率较高的涂层或贴覆金属箔，如铝箔等，以减少热辐射。
3.改善纤维的物理特性
改善纤维的热导率或对纤维制品增加密度以减少因空气对流产生热扩散或热侵入。
热防护纤维可用于高档床上用品的被芯中，较少的填充物就能有较好的保暖性，可减轻被芯重量，提高舒适度。
七、细特纤维与超细特纤维
纤维细度与织物手感和舒适性呈正相关的关系，纤维愈细其各项性能愈优。
但是传统的普通纺丝技术很难生产出细度1.1dtex（1旦）以下的合成纤维。经过改进，目前细度1.1dtex（1旦）以下的细特纤维（细特合成纤维）也形成规模生产，细度更细的超细特纤维（超细纤维）已诞生。细度达到万分之一分特的超超细纤维成为现实，即4.16g的纤维的长度即可由地球牵到月球（38.44×104km）。
细特纤维、超细特纤维生产人造革原理是将海岛形结构的细特纤维、超细特纤维织造成织物后溶去海岛形结构中的海成分，纤维间产生缝隙出现滑移，正好使其皮革化。
细特纤维和超细特纤维可以生产出高密和超高密织物，织物手感柔软，密度高，具有良好的防水透湿和透气的功能。传统的防水织物防雨不透湿，使人产生闷热、暑湿之感。水汽微粒粒径4×10-4μm，水滴、水珠粒径10～300μm，只要织物上的孔隙大于水汽的粒径而小于水的粒径，即可获得防水透湿的良好功能，超细纤维高密度织物即可达到这样的要求。日本帝人公司利用超细纤维的微纤技术制成了一种织物，其结构类似于荷叶的生物结构，具有很好的防水透湿和透气性。这是把仿生学与纤维结构、织物结构融为一体的典型案例。
细特纤维、超细特纤维生产的人造革性能好，价格合理，被广泛地用于火车、汽车、航空运输等的座椅及内部装饰用纺织品。细特纤维和超细特纤维还用在化纤磨绒织物、仿麂皮织物、高级涂层织物、高档家具用合成革上。纤维细度与性能的关系见表2-8。
表2-8 纤维细度与性能的关系
八、变色纤维
变色纤维是指其颜色可以随着环境而发生变化的纤维。它是将显色物质封于微胶囊中，再将这种微胶囊分散到聚氨酯系的树脂溶液中，对纤维或织物进行树脂整理。微胶囊技术、涂层技术和显色材料技术的发展，使显色纤维已经进入规模化生产的实用阶段。
变色纤维的变色原因是，显色材料受到光、湿、热、气压、电流、射线等外部刺激时而显示某种颜色，或失去颜色或改变颜色，从而使纤维或织物变色。外刺激源为光时称为光致变色，外刺激源为热时称为热致变色，外刺激源为湿时称为湿致变色，外刺激源为电时称为电致变色，外刺激源为气压时称为气压变色，外刺激源为电子射线时称为射线变色，此外还有液致变色、声致变色等。不同的变色原理可以用在不同的场合。光致变色以往一般用于通讯信号领域；热致变色用于染色、涂料技术上，湿致变色、气压变色应用于天气变化监察上，射线变色用在环境监察和电子技术上。
变色纤维的实质是密封于微胶囊中的显色物质在受到外源能量作用时，发生裂解反应，其能量发生了变化，化学分子分解成离子或离子基团，进行氧化还原反应。具有显色性的代表物质是妥吡喃系和偶氮苯系化合物，这两类化合物反应速度快，色彩鲜明，但结构不太稳定，反复刺激其显色能力会减弱。因此目前又开发了性能更好的苯环磺胺异唑系化合物。热致性感温变色材料性能稳定，技术成熟，已商品化。变色纤维的开发与利用为人们改造自然环境、适应环境变化提供了新的手段。变色纤维家族还在不断地增大，技术完善程度会越来越高，具有广阔的开发前景。
变色纤维用在家纺产品中，产品外观新颖，而且具有了更多的用途，如监测环境条件的变化和气候的变化，更有利于人的健康。热致性感温变色材料、湿致性变色材料在居家、公共环境中应用于挂帷织物上，热致性感温变色材料可根据气温变化而调节室内光线的明暗，达到良好的调光目的；湿致性变色材料可以反映空气相对湿度的变化，可以依此来调节环境湿度，可提前对天气变化做好准备。变色服装、变色地毯、变色床品、室内艺术品等均可以尝试开发此类产品，丰富服装、家纺产品类别，满足人们的审美情趣。
九、其他纤维
用于家纺织物的纤维，特别是新型纤维品种很多，科技的发展为纺织产业提供了良好的材料，其功能性价比很高，具有使用性、保健性。远红外陶瓷纤维目前已广泛应用于床上用品。磁性纤维能改善人体细胞极性，使肌体细胞有序化，使人感到舒适和安定，易解除疲劳；污染波屏蔽纤维目前正在开发，并尝试应用到了污染波较强的环境上。