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杂说古今衣食住行(3)合成纤维 精选

已有 5352 次阅读 2023-1-26 08:17 |个人分类:科学与生活|系统分类:科普集锦

杂说古今衣食住行(3)合成纤维

从1960年代末开始,化学纤维(化纤)中最重要的品种,即作为石油化工产品的合成纤维,登上了我国普通老百姓衣服的大市场。

最早的合成纤维产品之一是维尼纶(vinylon),当时商店里的名称也有写作维尼隆的。那时候我们看朝鲜的纪录片和故事片,影片中的不少朝鲜女人都穿着很漂亮的粉红色长裙。人们被告知那就是维尼纶。

很快我国的市场上也有了维尼纶布匹的供应。我国还从日本进口了生产维尼纶的设备。

由于维尼纶纤维着色的性能不很好,所以维尼纶布大多是浅色的。当时男人们穿的维尼纶与棉混纺的衣服大多是浅灰色的。

维尼纶的化学成分是聚乙烯醇缩甲醛。这是一种高聚物,其单体是乙酸乙烯,即乙烯醇的乙酸酯。先把单体聚合成聚乙酸乙烯醇,再把它水解成聚乙烯醇。最后用甲醛处理,就得到聚乙烯醇缩甲醛。由于形成的缩甲醛使得高分子链边上形成了一个个六元环结构,并且使部分高分子链之间也有了交联,这使得这个高分子材料的强度得到了增加,化学性质也更为稳定。

这样得到的维尼纶纤维,性质比较接近于棉纤维。强度比棉纤维略高,虽然吸水性不如棉纤维,但是比其他合成纤维好。它有一个缺点,它的织物与棉织物一样,就是不挺括,容易被揉皱。这样,它的质地和色彩都使它很难做成当时流行的外衣如中山装、学生装、“类军装”等,限制了它的应用。

不久,开始流行起“的确良”衬衫。这种流行是从南方向北方逐渐推开的。一开始的“的确良”衬衫薄而光滑,被写作“的确凉”。这是由于其纤维成分中涤纶纤维多而棉纤维太少的缘故。

的确凉是涤纶(商品名Dacron)的广东话音译。的确良衬衫挺括,光滑、易干,结实。所以,对于经过了棉布缺乏、穿着破破烂的人们,看到有这样的“好东西”,而且不要布票,虽然略为贵一些,但是由于的确良非常结实又很漂亮,所以非常受人欢迎,也很快就流行起来。

在外衣的衣料方面,“涤卡”迅速成为当时最受欢迎的衣料。涤卡中山装和涤卡裤子成为畅销商品。涤卡即涤纶卡其布,是由涤纶纱和棉纱混合织造的卡其布。卡其布一直是人们做外衣和外裤的传统面料织物,混有涤纶纱的卡其布厚实,强度比棉卡其布大得多。价格也不算贵,在70年代中期时,大概是棉卡其的不到一倍。一件涤卡中山装大约二三十元,是大多数人大半个月的工资,能够被人所接受,所以深受老百姓欢迎。

涤纶是高分子化合物,它的主要化学成分是聚对苯二甲酸乙二醇酯,其单体是对苯二甲酸和乙二醇。我们在中学化学中就知道,酸和醇(或者说化合物中的羧基和羟基)能够起酯化反应生成酯。对苯二甲酸与乙二醇反应能够生成酯而且它们都是二元酸和二元酯,形成酯的时候可以首尾相接,聚合起来,生成高聚物。这类高聚物所形成的纤维常常被称为聚酯纤维。

涤纶纤维是合成纤维中的第一大品种,它除了高强度(织物结实)外,由于高分子的主链中含有苯基,分子链本身不易扭转,所以织物具有很好的抗皱性和保形性,非常挺括。一旦成型不容易变形。涤纶衬衫清洗以后总像新的一样,涤卡裤子上的裤线也总是笔直。这在当年是非常“有面子”的事情。即使到现在,在正式的场合,人们的衣着要求也是如此。所以,直到现在,涤纶纤维也是各种混纺织物常常所需的原料。

从70年代开始盛行的合成纤维中,腈纶也是非常重要的一类。腈纶纤维柔软、蓬松,保暖性好,被称为人造羊毛。它往往与羊毛混纺成毛线,或织成毛毯、地毯等,也与其他纤维混纺织成衣料。它的耐晒性好,不易被日光裂解。

腈纶的主要化学成分是聚丙烯腈,这也是一种高分子材料,由丙烯腈聚合而成。但是,纯粹的丙烯腈纤维,由于腈基之间很强的相互作用,使得内部结构过于紧密,形成的纤维缺乏弹性。所以,在聚合时需要加入第二种单体,如丙烯酸甲酯等,以改善其弹性,使得其纤维手感柔软。又加入第三种单体丙烯磺酸钠,以使其容易染色。这样得到的腈纶才能够得到人造羊毛的美称,也才能纺得各种各样颜色鲜艳的毛线。

从最初的维尼纶布料开始,随着以涤纶(聚酯纤维)、锦纶/尼龙(聚酰胺纤维)和腈纶纤维为主导的化学合成纤维织物的普及,我国的老百姓从此永远告别了我小时候那样穿着破烂的生活。人们的衣着再也用不着“新三年、旧三年、缝缝补补又三年”了。布票成了我国计划经济时代所发布的老百姓生活必需的各种票证中最早失去效用的票证,在1983年就退出来历史舞台。

几千年来,我国老百姓的穿着,都是依靠天然纤维,从上古就有的麻、葛,以及从宋元开始并逐渐成为主流的棉花,都是天然的植物纤维,主要成分是纤维素。哺乳动物的毛发和蚕丝(及柞蚕丝)都是天然的蛋白质纤维。而合成纤维是从矿物(石油)产品中利用化学手段合成出来的物质,是人类创造出来的自然界未曾有的新物质。

几千年来,我国的老百姓为了御寒和体面的穿衣问题,一直是一个大问题,很不容易解决,但是由于合成纤维的普及,在短短的十来年内就被基本解决了。这一方面是科学技术的成就,另一方面也是改革开放的成就。

1970年代初,随着我国国内和国际政治环境的改善,我国开始引进国外大型化纤和化肥成套设备,这也为以后的全面改革开放作了有益的先导。改革开放,发展化纤事业的结果,是到了2003年,我国就成为世界第一化纤大国,占世界化纤产量的 1/3。而如今我国在包括人造纤维在内的化学纤维的产量占世界的比重高达70%以上。

合成纤维是整个纺织纤维家族里最大的品类。2019年,我国合成纤维的产量高达5400多万吨,按我国14亿人计算,平均每人达38.6公斤,摊给全世界75亿人,平均每人也达7.2公斤。同期我国棉花产量为590万吨,蚕丝产量为6.8万吨。

但是,合成纤维特别是早期的合成纤维也有不少缺陷。例如吸水性差,透气性差,容易起静电等等。虽然它们强度大、耐磨性好,但是在日益富裕起来而且不愁穿着的人们面前,穿着的舒适性更为人所重视,因此,棉制品、毛制品又为人所追捧,成为高档、时髦的象征。

在这种情况下,人们重视用科学技术在多方面改进合成纤维的性能,扬长避短,在适当的地方使用适当的纤维。

一方面,在合成的时候,加进不同的化学物质,以改善这些纤维的化学性质,在这个意义上,我们在不断创造出新型的合成纤维。另一方面,即使不改变纤维的化学组成,但是在拉丝、纺丝、织造等方面改变纤维的物理性质,从而织造出更适合人们穿着和使用的各类纤维产品。

例如,过去的涤纶纤维亲水性能差,但是如今把它制成超细纤维。这种超细纤维纺成纱以后,由于纤维之间的毛细管效应,使得织物会快速吸收表面的水分,输送到另一面。利用这个性质,如今的很多高品质速干类运动服装的材质都是超细涤纶纤维。穿着这类服装,可以加速纤维表面的汗水蒸发,保持运动中的人体表面干爽舒适。相反,传统的棉质衣物被大量的汗液浸湿后,粘在身上,会使运动员不舒服,服装的拉伸性、柔软度则大打折扣,而表面的摩擦力也大大增加,使运动员的活动受阻,甚至磨坏皮肤。更重要的是,湿透的棉质服装容易使运动员失温,造成对身体的伤害。

人们还可以在纤维的表面和截面形状上下功夫。例如,仿羊绒涤纶,其纤维的表面、截面均为蜂窝状微孔结构,而其细度与羊绒接近,这样这种纤维具有羊绒般轻柔细腻的手感和良好的吸湿透气性。

又如,中空纤维,把纤维做成中空结构,其保暖性能将大大提高。现在很多被子里充填的“棉絮”就是丙纶即聚丙烯的中空纤维。聚丙烯纤维的密度就非常小,由它充填的被子,又轻又软。许多保暖内衣中也用到了中空纤维。

合成纤维与其他纤维用多种形式的混合,更使得人们使用的织物具有各种各样优良的性质。

(未完待续)






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