水溶性纤维的特性、开发及在纺织品的应用

水溶性纤维，即水溶性聚乙烯醇（PVA）是一种很有价值的功能性差别化纤维。在20世纪三十年代，最初被开发出来的聚乙烯醇（PVA）纤维，是利用它能溶于水这个特点，在德国试制成医用手术用纱和外科缝合线。
在第二次世界大战中，美国等国家用PVA纤维制得敷设水雷用的降落伞。
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在五十年代，日本就开始了对PVA纤维水溶性使用价值方面的进一步研究到五十年代末日本的水溶性纤维产量占维纶总产量的20％，近20年来又有了新的、突破性的发展，开发出了性能更加优良的新型水溶性纤维。
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我国从七十年代末开始了水溶性纤维的研制工作，近年来取得了可喜的进展，扭转了依赖进口、产品品种单一、档次低的局面，并已形成规模生产，取得了一定的经济效益。
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一、水溶性纤维的特性与开发
* f+ I8 p, |3 T0 Y8 i' P水溶性PVA纤维不仅具有理想的水溶温度、强度和伸度，有良好的耐酸、耐碱、耐干热性能，而且溶于水后无味、无毒，水溶液呈无色透明状，在较短的时间内能自然分解，对环境不产生任何污染，是百分之百的绿色环保产品。此外，据最近的研究结果表明，PVA是大品种合成高分子中唯一有生物降解性的材料。正是利用PVA纤维所具有的能溶于水的独特性能，不同性能的水溶性PVA纤维的开发及拓宽其应用范围的开发仍在不断地进行。
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$ O1 j" z" x9 H2 U* e& T, i根据PVA纤维自身的亲水性，经特殊加工的PVA纤维具有其它纤维所没有的水溶性。

- u4 S0 b0 S4 r! m! Z( B) H水溶性PVA纤维有长丝和短纤两大类，目前国内外制造水溶性纤维的方法如下：

: @3 \% `2 ]) H, N1、湿法纺丝
4 q& L6 E7 }* S* A  [& f将PVA水溶液喷入高浓度Na2SO4溶液中凝固，凝固了的纤维在湿热条件下牵伸、干燥，再经干热牵伸，并加以热处理而制得。此法的优点是产量高、成本低，使用改性PVA，也有利于普通PVA在原液中改性。其缺点是工艺难度大，有Na2SO4进入纤维表面，难以生产不含Na2SO4盐而能溶于80℃以下水中的PVA纤维，且因凝固溶液中直接除去溶剂而使得纤维表面及内部结构出现不规则缺陷，强度改善受到了限制。
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8 J) |' r& G. s8 p8 C. `- |将PVA水溶液喷入高浓度Na2SO4溶液中凝固，凝固了的纤维在湿热条件下牵伸、干燥，再经干热牵伸，并加以热处理而制得。此法的优点是产量高、成本低，使用改性PVA，也有利于普通PVA在原液中改性。其缺点是工艺难度大，有Na2SO4进入纤维表面，难以生产不含Na2SO4盐而能溶于80℃以下水中的PVA纤维，且因凝固溶液中直接除去溶剂而使得纤维表面及内部结构出现不规则缺陷，强度改善受到了限制。
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我国多采用湿法纺丝工艺生产水溶性纤维，由于此法工艺难度大，目前也只生产出水溶温度在70℃～90℃的水溶性纤维，其它的物理性能有待进一步提高。如上海石化维纶厂已研制开发出水溶温度为70±5℃的水溶性PVA；四川维纶厂也生产出水溶温度为80±5℃的水溶性PVA。
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2、干法纺丝
  W. A# }8 n6 ]- L6 `将高浓度的PVA纤维溶液喷入热空气中，使溶剂蒸发而凝固成丝，再经干热牵伸、热处理而得到。此法的优点是纺丝工艺简单，宜于生产多品种的水溶性长丝，特别适宜生产常温水溶性纤维。然而此法有纤维丝束纤度低、产量低、成本高等不足。  
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3、熔融、半熔融纺丝
加一定量的水使PVA增塑，而后在不很高的温度（120℃～150℃）下使其成为半熔化状态，以很大的压力从喷丝头中压出，接着在空气中冷却凝固。这种方法可用于纺制单丝或复丝，但至今未见在工业生产上有很大规模的应用。

$ l0 u4 K: a. Z* I) J" C3 a+ u: L4、硼酸凝胶纺丝
已添加了硼酸的PVA凝胶液，被挤入NaOH和Na2SO4溶液中进行成型、交联。交联的纤维在湿热条件下经牵伸，中和、水洗、干燥、干热牵伸、热处理而制得。这种纤维的交联可使水溶性PVA纤维在中等湿度的大气中具有较好的稳定性，而在水中将很快发生水解而脱开，因此对其水溶性不发生影响。
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2 f0 o) n; }& n9 g' v! ?5、冷冻胶纺丝
" K2 X- O1 k7 T# U2 @' ]0 l. Q日本可乐丽公司最新开发的新型冷冻胶丝方法是用溶解性能相当好的有机溶剂溶解PVA作为纺丝原液，从喷丝孔挤入有机溶剂的凝固液中，迅速冷却成凝胶状，使得原液细流在溶剂被除去之前即形成稳定的结构，凝固后的纤维具有均一的圆形截面结构。这种方法可得到低醇解度、高强力、低收缩、不易发生胶粘的PVA纤维。该方法的特点是在整个流程中无水存在，所用溶剂及凝固剂等都是有机溶剂，且溶剂具有较宽的高聚物溶解能力，故同一生产工艺可生产不同种类的高聚物纤维。整个工艺流程是在一个封闭系统中完成的，在此体系中溶液被完全回收循环利用，无废液排出，不污染环境。可乐丽公司已使用此法成功地生产了新型水溶性PVA纤维K－Ⅱ，其水溶温度在0～100℃，同时还具有可生物降解性、耐碱性、耐压耐热性、高强度、低收缩性、高阻燃性和易于原纤化等性能。
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二、水溶性纤维在纺织行业中的应用
把水溶性纤维作为中间纤维与其它纤维混纺，纺织加工后溶出水溶性纤维，得到高支高档纺织品。
1997年4月，国际羊毛局（IWS）与日本可乐丽公司合作利用新型水溶性PVA纤维K－Ⅱ在常温下水溶的优异性能，向世界羊毛工业推出“羊毛/聚乙烯醇”的羊毛制造技术并已进入市场。它是利用支数不很高的羊毛与水溶性PVA纤维混纺，经纺纱、织造织成坯布后，再在后整理过程中除去PVA纤维，从而制得高支、轻薄的高档纯毛面料，开创了低成本高品质纯毛面料新纪元。我国也已采用国内水溶性PVA纤维生产成批高档麻织品和高支轻薄纯毛面料。
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2 p! w1 T/ M; Y) Z3 C水溶性纤维用于织物经纱上浆，具有上浆均匀、化学结构稳定、耐腐蚀性好、工艺简单易行等优点。用水溶性纤维作纬纱织造后在热水中溶去纬纱，制成无纬毛毯。这种方法也适合于经编织物织造，有利于衣着针织化。此外，水溶性纤维还应用于生产无捻纱、针织品剪裁、国防上用作特种工作服等。
水溶性非织造布主要作为服装行业绣花的骨架材料，可单独在其上面绣花，也可与共它服装面料衬在一起使用，加工完后只要在热水中处理掉非织造布，即可保留绣制的花型。水溶性纤维的开发与应用在毛纺业尤为重视。现在，日本可乐丽公司把“羊毛/PVA”的羊毛制造技术的有关资料发给世界各地的羊毛制造商。在日本国内，已与30家羊毛公司建立了联系，在海外，已与20多个国家的100多家公司建立了联系。意大利的4～5家大公司已开始销售。

可乐丽公司预计它的水溶性PVA纤维K－Ⅱ的销量至2000年会很快提高到每年25，000吨。从统计数据可预计其销售的一半以上为非纺织应用。据悉，国际羊毛局曾到北京、上海等地举办技术讲座，介绍“羊毛/PVA”制造技术,引起了国内毛纺行业的重视。目前，有关企业对低温水溶性PVA纤维的生产和应用表现出极大的兴趣。

1 N: R. S) J1 J; }0 }, D0 J% L- K此外，可乐丽公司正在研究“可乐纶K－Ⅱ”易水溶纤维与棉、麻等天然纤维以及聚酰胺纤维、氟纤维、碳纤维等高性能纤维的复合新材料。这些高性能纤维虽具有一些特殊的优异性能，但是，由于这些纤维的卷缩、强度、油剂等方面的原因，在纺纱、织造等的各道工序上会有些困难，通过与“可乐纶K－Ⅱ”水溶纤维复合，将可以得到改善。同时，可乐丽公司与可乐纺公司共同开发的“可乐纶K－Ⅱ”水溶纤维与棉纤维的复合中空棉纱取得了成功，用“SPINAIR”的商品名已开始销售（www.cuzhiwang.com/thread-12162-1-1.html）。
我国的水溶性纤维研究从1979年才开始，虽然起步晚，却受到各方面越来越多的重视，尤其是近年来特别受毛纺、麻纺、绣花等行业用户的欢迎。我们应该继续加强对生产水溶性纤维的工艺研究，对于水溶性纤维无论从品种、质量，还是从应用方面都需加强、提高和进一步扩大。水溶性纤维具有很大的市场潜力，为此要通过改造、更新设备及不断调整优化工艺，开发出满足市场需要和性能优异的水溶性纤维，逐步赶上国外水溶性纤维发展的步伐。

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