Lyocell纤维的应用及发展

朱芯娅 闻井会 汤雅琪 钟 畅

（辽东学院化工与机械学院，辽宁丹东，118001）

一、Lyocell 纤维的介绍

1.Lyocell 纤维

1980 年德国Akzo-Noble 公司首先取得Lyocell 纤维生产工艺和产品专利。其名称早早被国际人造丝及合成纤维标准化局以及美国联邦贸易委员会所认可。欧洲委员会已按照纺织品的承认法接受Lyocell 作为一种纤维属名（缩略式为CLY）[1]。由于毒性极低且不污染环境，它被誉为21 世纪绿色纤维。

2.Lyocell 纤维结构

Lyocell 纤维的横截面积与其他纤维不同，大多呈现出椭圆形或者与圆形近似。鉴于木质纤维素原本的晶体未遭损坏，纺丝以后形成含原来明显的超分子结构，因此易产生原纤化现象。在湿法纺丝的过程中，Lyocell 纤维形成了特定程度上的皮芯层结构。

它的芯层最主要是由以下两部分组成：第一部分，是经过纤维的轴向排列高度取向、结构比较规整、相互之间侧向联系比较薄弱的巨原纤，巨原纤的平均直径在0.25～0.96 微米，长度一般在1 毫米以上；第二部分是，由巨原纤的四周有缨状大分子和少量伸出巨原纤表面的基原纤构成的无定形区。这个无定形区被水或者氢氧化钠溶液浸润后可以发生剧烈的膨胀，将进一步削弱巨原纤之间的紧密联系。这样的结构特点正是Lyocell 纤维原纤化以及吸湿后横向的膨润率较大的原因。[2]

Lyocell 纤维其他结构特点还有以下几点：1、横截面形状：圆形、椭圆形；2、横截面形态：均相；3、结晶度：高；4、结晶长度：较大；5、结晶宽度：较窄；6、结晶部分取向度：高；7、无定形部分取向度：高。[3]

3.Lyocell 纤维的生产工艺

生产过程：以NMMO（N-甲基吗啉-N-氧化物，又称氧化胺）为溶剂纺丝法生产。NMMO 是一种无毒、无防腐性的有机溶剂，在室温下为水合结晶体，NMMO 为环状结构，与纤维素结构相似，符合相似相溶原理，所以有利于纤维素溶解。由于生产过程是纯物理过程，无污染，并且NMMO无毒，在制造工艺中还可以回收再利用，Lyocell纤维在泥土中还可以完全分解，完全吻合环保的要求，故Lyocell 纤维被称为绿色纤维。

Lyocell 纤维的生产过程只包含物理过程，没有化学过程，它利用“NMMO/水溶液可以溶解纤维素”的特性，将原料纤维素浆粕直接地溶解在其中，获得一定粘度的纺丝溶液，然后再经过干湿法纺丝，最终得到纤维素纤维，溶剂经回收利用，可循环使用，所以非常环保又节约。

二、Lyocell 纤维的应用和性能

1.应用

Lyocell 纤维长度多种多样，纤维粗细不一，截面主要有圆形和异性两种。不仅如此，Lyocell纤维可以与其他纤维混纺，能开发出更高附加值的衣物。这种面料具有穿着舒适、有很好的悬垂性、吸汗透气等优良特点，给人以高贵大方、舒适的感觉。

在服装领域，Lyocell 纤维被广泛应用于套装、裙子、牛仔服、高档女衬衫、休闲服等方面，还将被用于制作各种防护服以及护士服装。日本对于Lyocell 纤维的年需求量非常大，仅用于服装的Lyocell 纤维大约就有l0000t。用它作缝纫线，有很多优点，例如：强度高、耐磨性好等，非常适合高速的缝纫。另外，在产业领域Lyocell 纤维的需求量也非同小可，它可作过滤材料、涂层织物、耐磨基布和各种非织造织物，强度高，尺寸稳定性和热稳定性都好，在木浆纸中加少量Lyocell 纤维可以提高纸张的撕破强度，可见Lyocell 纤维的用途非常之广泛。不仅如此Lyocell 纤维还适宜与棉、麻、羊绒、羊毛、蚕丝、粘胶、涤纶、锦纶等其它纤维混纺，产品也是多种多样，例如：机织物、针织物、仿绸类、仿毛类、桃皮绒类等，品种繁多。[5]

2.性能

（1）物理机械性能

首先，Lyocell 纤维取向度、强力都很好。由于有较高的结晶度, 它的干强远超过其它的纤维素纤维，与聚酯纤维非常接近；湿强大约为干强的85%左右，是再生纤维素纤维中最好的纤维。

其次，它具有比较低的断裂伸长。Lyocell 纤维的断裂伸长在干态和湿态下差不多，所以织物经水洗后的变形也较小。

最后，它还具有较高的初始模量以及湿模量。和棉纤维一样,在小负荷或者中等负荷作用下产生的变形不是很大，这样就使织物具有较高的尺寸稳定性，也比较耐折皱。

（2）手感

Lyocell 纤维分子间的排列紧密程度比较大，拥有独特的光滑、柔软手感。如果将它配以不同的后整理加工，可以获得不同的非常好的手感效果。还可以通过酶整理获得特有的桃皮绒的手感。

（3）悬垂性

Lyocell 纤维具有良好的吸湿性，湿润后纤维的直径会增加40%左右。利用这种膨润特性，可有效地产生纱线间的空隙，以此来提升织物的悬垂性和流动性。经过对Lyocell 纤维织物进行多次湿润、干燥处理这种性能会更加明显。

（4）染色性

Lyocell 纤维的光泽和染色性能都较好，上染率也高，无论采用浸染还是轧染，染料均可深入到纤维内部，透染性较好。

（5）原纤化

Lyocell 纤维一般具有原纤化倾向。当然原纤化有利的方面，就是增加了风格和不同的手感。它也有相应的弊端，就是在后加工整理时，由于微原纤非常细，几乎都是透明的，整理后会有一些泛白的现象，如果原纤化过度，会导致起球现象。但这种弊端也有解决的办法，就是通过酶的处理，去除其中比较长的原纤，进行第二次原纤化，可以得到桃皮绒的效果。

（6）稳定性

Lyocel 纤维具有良好的湿模量，在水中的收缩率比较低，所以在织物洗涤过程中具有稳定性。

（7）吸湿性

Lyocell 纤维的主要成分是纤维素，具有很好的吸湿性，穿着的舒适度不输棉麻丝毛等天然纤维。

（8）生物降解性等性能

Lyocell 纤维它是一种再生的纤维素纤维，在自然界中可完全降解，不会污染环境，这也符合绿色发展的要求。

（9）化学稳定性

Lyocell 纤维具有耐酸性、耐氧化还原性能，这使它和天然纤维的性质类似，在生产的过程中，应尽量减小了酸、碱及氧化剂等化学试剂对纤维的损伤。Lyocell 纤维在常温下对酸表现得比较稳定，但一旦温度升高后，它的耐酸性就会大大降低。 Lyocell 纤维对碱液的稳定性较高，在20 摄氏度时，它的强力几乎不会改变。由于其对碱溶液的稳定性较高，使其与棉的混纺织物能经受丝光的处理。

三、Lyocell 纤维的问题与展望

1.发展中存在的问题

近些年来，我国粘胶纤维的发展非常迅速，产能已突破8 万吨，这样单线产能的提高非常有效地降低了投资成本和运行成本，但对于Lyocell 纤维来说，它的投资远远高于粘胶纤维，再加上目前核心生产装备还未完全国产化，需要引进外来设备，这笔资金也不是少数，万吨投资约为4.6 亿元，预计还需要在国产技术方面投资3 亿元以上。

目前国内生产Lyocell 纤维的各大企业都还缺乏成熟的技术、设计、建设经验以及大规模生产经验，仅仅引进了国外先进设备，在工艺技术方面全靠自身的摸索，大部分的工人都未经过实际的生产培训，所以在生产过程中遇到比较多的困难。在生产Lyocell 纤维的过程中需要使用进口特殊的浆粕，水、电、汽的消耗也比较高，最终导致国内Lyocell 纤维生产企业的产品原料成本和生产成本都远高于国外公司。加上国外公司的低价倾销和市场垄断，导致国内企业遭遇很大的挑战。[6]

2.展望与发展

从20 世纪90 年代初期开始，我国就对Lyocell 纤维的纺丝工艺技术进行了探索试验，众多高校和科研院所为其进行了大量的研究工作。河北保定天鹅新型纤维制造有限公司作为最早引进Lyocell 纤维生产线的企业，2014 年正式投料生产，实现浆粕高效溶解，使纤维素降解和NMM0 分解有效控制，制备出性能优良的纺丝原液；同时研发出复合无醛交联剂及其处理技术，制备出抗原纤化的交联型Lyocell 纤维[7]。

Lyoeell 纤维经过10 多年的研究，其纺丝机理和生产工艺已日趋完善与成熟，逐步进入工业化生产阶段。已经在国际人造丝及合成纤维标准化局（BISFA）备案[8]。“生态优先”、“绿色发展”是两会上强调的两个重要关键词，也正在成为各行各业的生态实践，绿色发展对于各行业的高质量发展，对于各企业的“强身健体”均至关重要，所以作为绿色纤维的Lyocell 纤维其应用前景是非常光明的。