张甲宏
神马帘子布发展公司,河南 平顶山 467000
随着工业领域生产科技水平的提高,纤维纺织技术水平得到了大幅提升,根据有关学者对1970年至2006年的世界纤维市场供应量研究可知,化学合成纤维的供应量远高于天然纤维,化学合成纤维的增长量达到了实际增长份额的50%以上。从20世纪90年代开始,人们对尼龙纤维材料的实际应用进一步扩大,目前尼龙纤维已发展成为当下国际纤维领域的一种重要类型。
对纺织纤维的研究要注重全方位、多角度、多功能等方向,进而发展多元化、高环保、功能全面、适应性广的纺织纤维材料。随着国内服装、家纺等行业的发展进步,成品的消费量在逐渐提升,使得纺织纤维的需求量不断上涨。根据市场数据分析可知,多功能、高质量的纤维纺织品是未来的主要发展方向,尼龙纤维材料也会在纺织纤维领域获得广阔的发展空间。
在世界经济领域当中,耕地资源的减少导致各类型的天然纤维生产量大幅度减少,化学合成纤维的发展远快于天然纤维,各种化学合成类纺织纤维迎来了快速发展时期,且化纤长丝的发展快于短纤,其多应用于国内的航空、航海、建筑、国防等领域[1]。目前研发出了再生纤维,该类型的纤维能够利用对应技术完成生态化降解,有效促进了现代环保发展,符合循环发展理念,如再生蛋白质纤维、再生纤维素纤维等。各类型的再生纤维具有广阔的发展空间,符合未来经济发展需求,有效促进了绿色生活的发展,且该类型的纤维品质较高,性能参数良好,具有较大的运用空间。
当前为了适应国家可持续发展理念,应当促进绿色纤维、生态纤维的发展。绿色纤维是在天然纤维生产过程中,不运用任何一种化肥材料,在制作、保存和销售过程中不会带来任何污染的纤维;生态纤维可以轻易地溶解于自然界当中,符合现代社会的环保需求。在日后发展过程当中,也需要对纤维加工过程中造成的污染进行管控,例如在加工丙纶纤维过程中会带来较为严重的污染问题,废弃产品难以腐烂且无法回收,严重污染土地资源。随着人造纤维种类的丰富与高性能、高环保纤维的发展,很多性能较弱且对环境影响较大的纤维在不断减少,2016年各类主要人造纤维总产量和增长率情况如表1所示。
表1 2016年主要人造纤维产量
现阶段,要重视差异化纤维的发展研究,进行全面改性以提高纤维材料的整体价值水平。以往的传统化“纶”合成纤维材料存在较多问题,例如回潮率、吸湿率较低等,现阶段已能够实现差异化改性,例如尼龙66改性纤维能够有效提高合成纤维的隔热性、强度、弹性和抑菌性能,相比于传统纤维而言具有性能优且结构稳定等特点[2]。世界领域也都十分注重差异化高性能合成纤维的研究发展,日后的市场竞争也会变得更加激烈。
尼龙学名为聚酰胺,又简称为PA,国内俗称锦纶,其种类涵盖了脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺等类型,其中脂肪族聚酰胺品种最为广泛,具有产量大、应用普遍的特征,在市场中最常见为尼龙6与尼龙66,占据世界尼龙产量的九成以上。
早在1939年杜邦公司首先完成了尼龙66工业化生产,起初每年的产能约为4000t,在经过几十年不懈努力与研究发展,现阶段尼龙66纤维已广泛应用在轮胎帘子布、军用降落伞、安全气囊、服装纺织等领域。尼龙66纤维在工业领域中最具有代表性的是旭化成的T5丝,这种尼龙纤维具有高强度特性,其强度从以往的9.5g/D提升到了10.0~10.3g/D,强度约上升10%。
国内近几年重点对尼龙66纤维的研究聚焦在分子链取向度增强上,提高尼龙66纤维的取向度能够有效提升其断裂强度及后续产品的加工质量,耐久性能也随之提升,符合国家的环保发展政策。其中最具代表性的是中国平煤神马集团所研发的尼龙66纤维,断裂强度和取向度已达到业内的领军水准,其在尼龙66纤维工业化生产过程中,通过对五大器连续聚合、一步法纺丝拉伸、纤维冷却成型等工艺、设备的技术创新,增加了尼龙66纤维中聚酰胺分子量,减少了高分子聚合物凝胶,有效提升了尼龙66纤维分子取向度,增强了尼龙66纤维的断裂强度等性能并最终达到了世界先进水平,进一步促进了尼龙66纤维在纺织品中的应用范围[3]。
天津、北京地区早在20世纪60年代初期就开始小规模加工制造尼龙纤维,起初所生产的产品为尼龙6。直到20世纪60年代末期,上海地区企业与高校开始重点研究尼龙66的加工性能,20世纪70年代开始引进国外一些发达国家尼龙66生产线。在1975年,国内尼龙的生产总量为1.5万t,5年后总量达到3.2万t,10年后总量达到8.2万,到1995年总产量达到17.4万,占据了当时合成纤维生产总量的9.9%,并且之后的十几年内,尼龙纤维生产量仍在一直稳定提升。据统计,截至2019年,我国尼龙66产量已达到了35.7万t。此外,国内的尼龙66生产企业主要多集中在东北、河南、山东、江浙、海南等中东部沿海区域。
虽然我国对尼龙材料的研究起点领先于大部分国家,但与其他合成纤维发展速度相比稍显迟滞,其生产比例一直维持在10%以下,不能有效满足市场的需求,部分产品需要进口来满足国内市场,这与国内的发展形势并不相符,而很多发达国家已经能占据21%左右,差距日趋明显。另外我国尼龙产品结构也不够合理,一些发达国家服装∶装饰∶产业的比例为40∶30∶30,而国内是40∶8∶52。国外的生产结构比例原料∶聚合物∶纤维是1∶1.1∶0.8,而国内的比例为1∶0.4∶0.3,差距也较为明显。国内的尼龙生产技术与设备多是由国内自行设计提供,存在设计水平较落后情况,最终导致生产质量低、能耗高,相较于日本生产原料的消耗高出5%左右,能耗更是高出1倍以上。
尼龙66纤维材料具有的高强度、抗冲击、耐疲劳等优势,能够很好适应各种工作场景,尤其是在一些高负荷、使用条件较差的环境当中,这种优势就更加明显,符合当前公路条件及汽车结构,对轮胎橡胶骨架行业的发展起到了巨大的推动作用。尼龙66膨体纱拥有可三维卷曲、高回弹性、良好蓬松性、抗倒伏性、良好染色性等特点,其编织出的地毯颜色艳丽,而且绒头造型优美、结实耐用,在市场上广受欢迎。在国内经济飞速发展、人们的生活质量不断提高的背景下,尼龙66簇绒地毯的需求也在不断增大,并且能够有效替代过去的丙纶地毯。此外,国内的尼龙66民用丝占据了尼龙66总产量很大一部分,市场需求主要表现在织袜、内衣、体操服、休闲服、滑雪衫、泳装等纺织产品。
如今,在尼龙66行业持续增加产量的同时,要积极探索各种新兴纤维类型。不仅限于民用丝的多维度开发、细丝及超细丝的开发等,需使其具有长期抗静电性、抑菌性、改善光泽、隔热等能力,例如对于地毯丝的开发要专注于蓬松性能优良、色泽艳丽、抗污能力强、稳定性高等特点。在工业丝领域中则要注重高强度、低收缩性、高模量、高韧性纤维的开发。
在近几年国内纺织产业不断发展的背景下,各类新型合成纤维在纺织品中的应用量逐渐上升,实际应用范围也更加广阔,有效满足了当前各个领域对质量提升的需求,并带来较大的社会效益及长远发展空间。后续研究应进一步有效发挥纺织品及高技术纤维的作用,提高其使用范围、效果,最终促进产业进步。