水溶性纖維的特性、開(kāi)發(fā)及在紡織品的應用

水溶性纖維，即水溶性聚乙烯醇（PVA）是一種很有價(jià)值的功能性差別化纖維。在20世紀三十年代，最初被開(kāi)發(fā)出來(lái)的聚乙烯醇（PVA）纖維，是利用它能溶于水這個(gè)特點(diǎn)，在德國試制成醫用手術(shù)用紗和外科縫合線(xiàn)。
在第二次世界大戰中，美國等國家用PVA纖維制得敷設水雷用的降落傘。
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( U; ^, c( R* c/ T在五十年代，日本就開(kāi)始了對PVA纖維水溶性使用價(jià)值方面的進(jìn)一步研究到五十年代末日本的水溶性纖維產(chǎn)量占維綸總產(chǎn)量的20％，近20年來(lái)又有了新的、突破性的發(fā)展，開(kāi)發(fā)出了性能更加優(yōu)良的新型水溶性纖維。
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7 A& z  F! Q/ a; h我國從七十年代末開(kāi)始了水溶性纖維的研制工作，近年來(lái)取得了可喜的進(jìn)展，扭轉了依賴(lài)進(jìn)口、產(chǎn)品品種單一、檔次低的局面，并已形成規模生產(chǎn)，取得了一定的經(jīng)濟效益。

8 u. I2 Z3 Y# F一、水溶性纖維的特性與開(kāi)發(fā)
& v+ P% }  r# z' b) G: y, o水溶性PVA纖維不僅具有理想的水溶溫度、強度和伸度，有良好的耐酸、耐堿、耐干熱性能，而且溶于水后無(wú)味、無(wú)毒，水溶液呈無(wú)色透明狀，在較短的時(shí)間內能自然分解，對環(huán)境不產(chǎn)生任何污染，是百分之百的綠色環(huán)保產(chǎn)品。此外，據最近的研究結果表明，PVA是大品種合成高分子中唯一有生物降解性的材料。正是利用PVA纖維所具有的能溶于水的獨特性能，不同性能的水溶性PVA纖維的開(kāi)發(fā)及拓寬其應用范圍的開(kāi)發(fā)仍在不斷地進(jìn)行。

根據PVA纖維自身的親水性，經(jīng)特殊加工的PVA纖維具有其它纖維所沒(méi)有的水溶性。
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水溶性PVA纖維有長(cháng)絲和短纖兩大類(lèi)，目前國內外制造水溶性纖維的方法如下：

2 m( y+ N% [. d3 \1、濕法紡絲
, I1 s7 V! v1 U" Q" K0 |2 _將PVA水溶液噴入高濃度Na2SO4溶液中凝固，凝固了的纖維在濕熱條件下?tīng)可?、干燥，再?jīng)干熱牽伸，并加以熱處理而制得。此法的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量高、成本低，使用改性PVA，也有利于普通PVA在原液中改性。其缺點(diǎn)是工藝難度大，有Na2SO4進(jìn)入纖維表面，難以生產(chǎn)不含Na2SO4鹽而能溶于80℃以下水中的PVA纖維，且因凝固溶液中直接除去溶劑而使得纖維表面及內部結構出現不規則缺陷，強度改善受到了限制。
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: l" P( J5 r% l# j4 c將PVA水溶液噴入高濃度Na2SO4溶液中凝固，凝固了的纖維在濕熱條件下?tīng)可?、干燥，再?jīng)干熱牽伸，并加以熱處理而制得。此法的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量高、成本低，使用改性PVA，也有利于普通PVA在原液中改性。其缺點(diǎn)是工藝難度大，有Na2SO4進(jìn)入纖維表面，難以生產(chǎn)不含Na2SO4鹽而能溶于80℃以下水中的PVA纖維，且因凝固溶液中直接除去溶劑而使得纖維表面及內部結構出現不規則缺陷，強度改善受到了限制。

8 o3 j( |) T5 i7 _1 o我國多采用濕法紡絲工藝生產(chǎn)水溶性纖維，由于此法工藝難度大，目前也只生產(chǎn)出水溶溫度在70℃～90℃的水溶性纖維，其它的物理性能有待進(jìn)一步提高。如上海石化維綸廠(chǎng)已研制開(kāi)發(fā)出水溶溫度為70±5℃的水溶性PVA；四川維綸廠(chǎng)也生產(chǎn)出水溶溫度為80±5℃的水溶性PVA。

' |' N3 X# [2 f8 i) z5 E2、干法紡絲
將高濃度的PVA纖維溶液噴入熱空氣中，使溶劑蒸發(fā)而凝固成絲，再經(jīng)干熱牽伸、熱處理而得到。此法的優(yōu)點(diǎn)是紡絲工藝簡(jiǎn)單，宜于生產(chǎn)多品種的水溶性長(cháng)絲，特別適宜生產(chǎn)常溫水溶性纖維。然而此法有纖維絲束纖度低、產(chǎn)量低、成本高等不足。  

3、熔融、半熔融紡絲
加一定量的水使PVA增塑，而后在不很高的溫度（120℃～150℃）下使其成為半熔化狀態(tài)，以很大的壓力從噴絲頭中壓出，接著(zhù)在空氣中冷卻凝固。這種方法可用于紡制單絲或復絲，但至今未見(jiàn)在工業(yè)生產(chǎn)上有很大規模的應用。

( t" [, {& A- E4 Q4、硼酸凝膠紡絲
已添加了硼酸的PVA凝膠液，被擠入NaOH和Na2SO4溶液中進(jìn)行成型、交聯(lián)。交聯(lián)的纖維在濕熱條件下經(jīng)牽伸，中和、水洗、干燥、干熱牽伸、熱處理而制得。這種纖維的交聯(lián)可使水溶性PVA纖維在中等濕度的大氣中具有較好的穩定性，而在水中將很快發(fā)生水解而脫開(kāi)，因此對其水溶性不發(fā)生影響。
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3 l. T! |% n2 O1 Q- C5、冷凍膠紡絲
日本可樂(lè )麗公司最新開(kāi)發(fā)的新型冷凍膠絲方法是用溶解性能相當好的有機溶劑溶解PVA作為紡絲原液，從噴絲孔擠入有機溶劑的凝固液中，迅速冷卻成凝膠狀，使得原液細流在溶劑被除去之前即形成穩定的結構，凝固后的纖維具有均一的圓形截面結構。這種方法可得到低醇解度、高強力、低收縮、不易發(fā)生膠粘的PVA纖維。該方法的特點(diǎn)是在整個(gè)流程中無(wú)水存在，所用溶劑及凝固劑等都是有機溶劑，且溶劑具有較寬的高聚物溶解能力，故同一生產(chǎn)工藝可生產(chǎn)不同種類(lèi)的高聚物纖維。整個(gè)工藝流程是在一個(gè)封閉系統中完成的，在此體系中溶液被完全回收循環(huán)利用，無(wú)廢液排出，不污染環(huán)境?？蓸?lè )麗公司已使用此法成功地生產(chǎn)了新型水溶性PVA纖維K－Ⅱ，其水溶溫度在0～100℃，同時(shí)還具有可生物降解性、耐堿性、耐壓耐熱性、高強度、低收縮性、高阻燃性和易于原纖化等性能。

二、水溶性纖維在紡織行業(yè)中的應用
把水溶性纖維作為中間纖維與其它纖維混紡，紡織加工后溶出水溶性纖維，得到高支高檔紡織品。
1997年4月，國際羊毛局（IWS）與日本可樂(lè )麗公司合作利用新型水溶性PVA纖維K－Ⅱ在常溫下水溶的優(yōu)異性能，向世界羊毛工業(yè)推出“羊毛/聚乙烯醇”的羊毛制造技術(shù)并已進(jìn)入市場(chǎng)。它是利用支數不很高的羊毛與水溶性PVA纖維混紡，經(jīng)紡紗、織造織成坯布后，再在后整理過(guò)程中除去PVA纖維，從而制得高支、輕薄的高檔純毛面料，開(kāi)創(chuàng )了低成本高品質(zhì)純毛面料新紀元。我國也已采用國內水溶性PVA纖維生產(chǎn)成批高檔麻織品和高支輕薄純毛面料。

, m& E5 Y% H& s6 w4 v4 V' R水溶性纖維用于織物經(jīng)紗上漿，具有上漿均勻、化學(xué)結構穩定、耐腐蝕性好、工藝簡(jiǎn)單易行等優(yōu)點(diǎn)。用水溶性纖維作緯紗織造后在熱水中溶去緯紗，制成無(wú)緯毛毯。這種方法也適合于經(jīng)編織物織造，有利于衣著(zhù)針織化。此外，水溶性纖維還應用于生產(chǎn)無(wú)捻紗、針織品剪裁、國防上用作特種工作服等。
水溶性非織造布主要作為服裝行業(yè)繡花的骨架材料，可單獨在其上面繡花，也可與共它服裝面料襯在一起使用，加工完后只要在熱水中處理掉非織造布，即可保留繡制的花型。水溶性纖維的開(kāi)發(fā)與應用在毛紡業(yè)尤為重視?，F在，日本可樂(lè )麗公司把“羊毛/PVA”的羊毛制造技術(shù)的有關(guān)資料發(fā)給世界各地的羊毛制造商。在日本國內，已與30家羊毛公司建立了聯(lián)系，在海外，已與20多個(gè)國家的100多家公司建立了聯(lián)系。意大利的4～5家大公司已開(kāi)始銷(xiāo)售。

可樂(lè )麗公司預計它的水溶性PVA纖維K－Ⅱ的銷(xiāo)量至2000年會(huì )很快提高到每年25，000噸。從統計數據可預計其銷(xiāo)售的一半以上為非紡織應用。據悉，國際羊毛局曾到北京、上海等地舉辦技術(shù)講座，介紹“羊毛/PVA”制造技術(shù),引起了國內毛紡行業(yè)的重視。目前，有關(guān)企業(yè)對低溫水溶性PVA纖維的生產(chǎn)和應用表現出極大的興趣。
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3 c3 z3 U9 m% Z. u2 E, }8 z$ Q此外，可樂(lè )麗公司正在研究“可樂(lè )綸K－Ⅱ”易水溶纖維與棉、麻等天然纖維以及聚酰胺纖維、氟纖維、碳纖維等高性能纖維的復合新材料。這些高性能纖維雖具有一些特殊的優(yōu)異性能，但是，由于這些纖維的卷縮、強度、油劑等方面的原因，在紡紗、織造等的各道工序上會(huì )有些困難，通過(guò)與“可樂(lè )綸K－Ⅱ”水溶纖維復合，將可以得到改善。同時(shí)，可樂(lè )麗公司與可樂(lè )紡公司共同開(kāi)發(fā)的“可樂(lè )綸K－Ⅱ”水溶纖維與棉纖維的復合中空棉紗取得了成功，用“SPINAIR”的商品名已開(kāi)始銷(xiāo)售（allrestedup.com/thread-12162-1-1.html）。
1 z1 m! O1 g& d9 X2 D* y我國的水溶性纖維研究從1979年才開(kāi)始，雖然起步晚，卻受到各方面越來(lái)越多的重視，尤其是近年來(lái)特別受毛紡、麻紡、繡花等行業(yè)用戶(hù)的歡迎。我們應該繼續加強對生產(chǎn)水溶性纖維的工藝研究，對于水溶性纖維無(wú)論從品種、質(zhì)量，還是從應用方面都需加強、提高和進(jìn)一步擴大。水溶性纖維具有很大的市場(chǎng)潛力，為此要通過(guò)改造、更新設備及不斷調整優(yōu)化工藝，開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足市場(chǎng)需要和性能優(yōu)異的水溶性纖維，逐步趕上國外水溶性纖維發(fā)展的步伐。