[纤维知识]中空纤维简介及发展

　　生意社6月15日讯

　　中空纤维是横截面沿轴向具有空腔的一种重要的异形纤维，中空结构赋予了纤维良好的保暖性、蓬松性等特定性能与风格。中空纤维膜对水、气、血液等介质的吸附能力，以及作为复合材料时和基体材料的结合能力，在一定程度上不仅提高了纤维的刚度和硬挺度，而且还提高了纤维的抗弯性能和耐磨性能，中空纤维膜在过滤分离领域有着重要应用。

　　中空纤维的品种极其丰富、发展迅速，其原料从最初的涤纶发展到锦纶、丙纶、粘胶、维纶、聚砜、碳纤维等；纤维孔数从单孔发展到四孔、七孔、九孔等；中空截面也从圆形发展到三角形、四边形、梅花形等；同时，经过特殊纺丝工艺或后整理得到的抗菌、远红外、阻燃、芳香、阳离子改性等功能中空纤维也不断涌现。这些变化和发展拓宽了中空纤维的应用前景并刺激了市场需求，中空纤维从最初主要作为具有保暖和蓬松性能的絮填料发展到广泛用作膜分离、填充、玩具制品、地毯、人造毛皮、高级仿毛面料、高级无纺制品等的材料，在纺织、服装、医疗和废水处理等行业发挥重要作用。尤其是最近几年，具有非常大的面积，体积比率的多孔中空纤维.在工业和医药领域的分离技术方面的应用越来越广泛.

　　中空纤维的发展概况

　　中空纤维通常是由熔融纺丝或湿法纺丝技术纺制而成的，国内外研究较多的是熔纺的保暖性三维卷曲中空纤维及湿纺或熔纺中空纤维膜.

　　1.三维卷曲中空纤维

　　中空纤维最早出现于1965年杜邦的防污尼龙工业中，利用纤维内空隙纳污和利用光反射、折射原理藏污。1968年，日本东洋纺公司采用异形喷丝板开发出中空涤纶短纤，用来制造中空聚酯絮棉，命名为埃斯阿波，并进行了工业化生产。杜邦、Eastman公司也紧随其后纺出中空涤纶。7O年代初，日本为提高产品的附加值以同其它国家竞争，不断发展差别化纤维，开发出三维卷曲偏心中空涤纶。此后，随着异形喷丝板的多样化，中空纤维截面发展到具有圆形、三角形、四边形等多种形状；并随着碱易溶和水易溶复合纺丝技术的发展，多孔中空纤维得以迅速发展，其孔数可至九孔，中空度也从低于30%不断扩大至40%～50%。

　　生产三维卷曲中空纤维的有机高分子原料主要有聚酯和聚丙烯,东华大学于上世纪90年代在国内率先开始进行四孔、七孔等多孔中空纤维的研究，取得了自己的专利技术。并在国内多家企业得到应用生产。我国的中空纤维工业起步较晚，经历了从直接购买纤维应用到引进生产设备的过程。初期由于纤维价格昂贵，生产设备简单、效率低，产量很少。直到l990年仪化公司引进日本东洋纺年产4kt的中空纤维制造设备试车成功，这一状况才得以改善，并迅速发展。1993年生产出3.33dtex的三维卷曲中空涤纶短纤，l997年已具有两条产量为12kt／a的三维卷曲中空涤纶生产线。国内其它生产厂家纷纷筹建中空纤维生产线，使得中空纤维在我国形成了一个多品种、多规格的产业布局。

　　2.中空纤维膜

　　利用湿法纺丝纺制成中空纤维膜的有机高分子原料主要有聚丙烯腈(PAN)和纤维素，有关PAN中空纤维膜的研究，国外始于上世纪70年代，美国在1977年首次发表了关于PAN中空纤维纺制的专利~(USP408036)。在80年代PAN中空纤维的研究在西方国家开展较多，9O年代后，德国和日本仍有一些公司在进行着PAN中空纤维的研究。我国PAN中空纤维也发展较快，国家海洋局杭州水处理中心、天津纺织工学院和东华大学等单位都进行了研究和生产，使其在较多领域得到了广泛应用。

　　纤维素及其衍生物中空纤维可广泛用于制作超滤膜和反渗透膜。在膜分离工业已实现大规模生产纤维素中空纤维膜，由于其材料对人体无害，血液相溶性好等优点，引起了国内外学者的兴趣。

　　聚丙烯中空纤维膜主要是利用熔融纺丝-冷却拉伸(MSCS)法制备的，复旦大学延生生化公司已用MSCS法生产微孔聚丙烯中空纤维膜，并已制成膜式血液氧合器。美国Akzona公司和3M公司已用该法生产聚丙烯微孔膜、板和中空纤维。聚乙烯、聚酯类也可通过熔融法挤出成形，经冷拉伸形成微水膜。在气体分离膜中很大比例上采用此法成形。东洋纺、道化学公司的三醋酸纤维反渗透膜的制备也属于此种纺丝方法。

　　上世纪70年代末，美国Akzona公司Castro申请了关于热致相分离(TIPS)法的专利,开辟了相分离法制备微孔聚丙烯膜的新途径，也有学者将熔纺／冷拉伸法和热致相分离法结台起来.即采用应力场下固、液相分离的方法，生产出了性能优良的微孔聚丙烯中空纤维。复旦大学的孔卫明利用单孔双套管形纺丝头，采用MSCS法和TIPS法成功制备了微孔聚丙烯中空纤维膜。