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醋酯纤维

醋酯纤维(英语:Cellulose Acetate,CA),俗称醋酸纤维,是一种半合成纤维,分为二醋酯纤维和三醋酯纤维,可应用于服装、纸烟过滤嘴、医疗、化工等领域。

纤维素三醋酸酯早在1869年就被发现,1903年制得了可溶于丙酮的二纤维素醋酸酯。1921年德赖弗斯(H.Dreyfuss)在英国首先试制成功二醋酯纤维,并投入工业化生产。1914年,美国路斯特龙(Lustron)公司首先成功制备三醋酸纤维。以三氨甲烷为溶剂有小量生产,但当时的纤维染料技术限制了三醋酸纤维的应用,后受合成纤维的冲击,醋酸纤维的需求量也不断下降,直到1950年以后才以氨甲烷为溶剂得到较大的发展。中国的醋酯纤维工业起步较晚,20世纪50年代末期才开始,截至2022年,中国实现醋酯纤维的工业化生产。

醋酯纤维是以纤维素浆粕为原料,利用乙酸酐对羟基的作用,羟基被乙酰置换,生成纤维素醋酸酯,三醋酸纤维素溶解在溶剂中制成纺丝液,经干法纺丝制成三醋酯纤维。三醋酯纤维素在热水中发生皂化反应,生成二醋酯纤维素。将二醋酯纤维素溶解在丙酮溶剂中进行纺丝,可制得二醋酯纤维。

醋酯纤维由于纤维素分子上的羟基被乙酰基取代,因而吸湿性比黏胶纤维低得多,在标准大气条件下,二醋酷纤维的回潮率为6.0%~7.0%,三醋酯纤维为3.0%~3.5%。醋酯纤维断裂比强度较低,二醋酯纤维的干态断裂比强度仅为1.1~1.2厘牛/分特,三醋酯纤维为1.0~1.1厘牛/分特,湿、干态比强度比为67%~77%。醋酯纤维耐热性较差,二醋酯纤维在150℃左右表现出显著的热塑性,195~205℃时开始软化,加热至230℃左右时,会随着热分解而熔融。三醋酯纤维有较明显的熔点,一般在290~300℃熔融,其玻璃化温度为186℃。

历史发展

纤维素三醋酸酯早在1869年就被发现,1903年制得了可溶于丙酮的二纤维素醋酸酯。1921年德赖弗斯(H.Dreyfuss)在英国首先试制成功二醋酯纤维,并投入工业化生产。1914年,美国路斯特龙(Lustron)公司首先成功制备三醋酸纤维。以三氨甲烷为溶剂有小量生产,但当时的纤维染料技术限制了三醋酸纤维的应用,后受合成纤维的冲击,醋酸纤维的需求量也不断下降,直到1950年以后才以氨甲烷为溶剂得到较大的发展。美国伊士曼(Eastman)公司首先将二醋酸纤维作为烟用丝束应用到烟用过滤嘴上,此后烟用丝束逐渐发展成为二醋酸纤维的主要用途。醋酸纤维生产公司主要有美国赛拉尼斯(Celanese)公司和伊士曼公司、意大利的诺瓦切塔(Novaceta)公司、日本三菱公司和帝人公司、英国考陶尔兹(Courtaulds)公司、法国罗地亚(Rhodia)公司和韩国SK集团等,所生产的醋酸纤维总产量可占全球总产量的90%左右。其中伊士曼公司、罗地亚公司和韩国SK集团可同时生产烟用醋酯丝束和纺织用纤维。

中国的醋酯纤维工业起步较晚,20世纪50年代末期才开始,截至2022年,中国实现醋酯纤维的工业化生产,主要生产厂家有南通醋纤公司、珠海醋纤公司、昆明醋纤公司以及西安惠大公司,所制备的醋酯纤维主要用作香烟过滤嘴材料,而纺织用醋酯长丝基本全部依赖进口。

主要种类

醋酯纤维根据纤维素酯化度,可以分为二醋酯纤维和三醋酯纤维两类。

二醋酯纤维

二醋酯纤维的醋酯化程度较低,溶解于丙酮。二醋酯纤维强度为1.06~1.23厘牛/分特,伸长率为25%~45%,回潮率较低,仅6.5%,在176℃时开始黏结,204℃时软化,230℃时熔融并分解。

三醋酯纤维

三醋酯纤维的醋酯化程度较高不溶于丙酮。三醋酯纤维的性能基本上与二醋酯纤维相似,强度稍低为0.97~1.24厘牛/分特,回潮率为4.5%,熔点较高为290~300℃。

结构特征

纤维素分子上的羟基被乙酰基取代的百分数称为酯化度。二醋酯纤维的酯化度一般为75%~80%,三醋酯纤维的酯化度为93%~100%。醋酯纤维无皮芯结构,横截面形状为多形叶状或耳状。二醋酯纤维素大分子的对称性和规整性差,结晶度很低。三醋酯纤维的分子结构对称性和规整性比二醋酯纤维好,结晶度较高。二醋酯纤维的聚合度为180~200;三醋酯纤维的聚合度为280~300。

主要特性

吸湿性与染色性

醋酯纤维由于纤维素分子上的羟基被乙酰基取代,因而吸湿性比黏胶纤维低得多,在标准大气条件下,二醋酷纤维的回潮率为6.0%~7.0%,三醋酯纤维为3.0%~3.5%。醋醋纤维的染色性较差,通常采用分散性染料染色和特种染料染色。

力学性能

醋酯纤维断裂比强度较低,二醋酯纤维的干态断裂比强度仅为1.1~1.2厘牛/分特,三醋酯纤维为1.0~1.1厘牛/分特,湿、干态比强度比为67%~77%。醋酯纤维容易变形,也易恢复,不易起皱,柔软,具有蚕丝的风格。断裂伸长率为25%左右,湿态伸长率为35%左右,且当产生1.5%的伸长变形时,其回复率为100%。

热学性能

醋酯纤维耐热性较差,二醋酯纤维在150℃左右表现出显著的热塑性,195~205℃时开始软化,加热至230℃左右时,会随着热分解而熔融。三醋酯纤维有较明显的熔点,一般在290~300℃熔融,其玻璃化温度为186℃。

共他性能

醋酯纤维耐酸碱性比较差,在碱的作用下,会逐渐皂化而成为再生纤维素;在稀酸溶液中比较稳定,在浓酸溶液中会因皂化和水解而溶解。其耐光性与棉纤维接近。醋酯纤维密度小于黏胶纤维,二醋酯纤维为1.32克/立方厘米,三醋酯纤维为1.30克/立方厘米。醋酯纤维的电阻率较小,抗静电性能较好。

制作方法

醋酯纤维是以纤维素浆粕为原料,利用乙酸酐对羟基的作用,羟基被乙酰置换,生成纤维素醋酸酯,三醋酸纤维素溶解在溶剂中制成纺丝液,经干法纺丝制成三醋酯纤维。三醋酯纤维素在热水中发生皂化反应,生成二醋酯纤维素。将二醋酯纤维素溶解在丙酮溶剂中进行纺丝,可制得二醋酯纤维。

规格质量

分长丝和短纤维,短纤维一般在1.4~5D之间,但有时也高达20D,长度38~76毫米的可与棉纤维混纺,76~126毫米的用于粗梳毛纺。

检测现状

纤维素分子上的羟基乙酰取代的百分数称为酯化度。在化学纤维属名的国家推荐性标准中,有“醋酯纤维”和“三醋酯纤维”两个条目,醋酯纤维中74%~92%的羟基被乙酰化,酯化度为2.22~2.76;三醋酯纤维中至少92%的羟基被乙酰化,酯化度为2.76~3。由于二醋酯纤维、三醋酯纤维按标准定义鉴别存在困难,实际检验一般依据物理化学特性进行鉴别,但是其化学组成相似,导致物理化学特性也存在较多相似之处,这给定性鉴别带来不小困难。

应用领域

醋酯纤维具有良好的服用性能,醋酯长丝光泽好,手感柔软滑爽,有良好的是垂性,真丝感强,通常用分散性染料染色,适于制内衣、浴衣、儿童衣着、妇女服装和室内装饰织物等。短纤维用于同棉、毛或其他合成纤维混纺。织物易洗易干,不霉不蛀。二醋纤维长丝束具有吸附性好的特点,广泛用于纸烟过滤嘴。具有透析功能的中空醋酯纤维可供现代医疗制造人工肾和化学工业净化及分离等用。

参考资料

有材有料丨三醋酸面料是什么?.棉纺织技术新传媒.2025-01-09

检测技术▕ 醋酯纤维的定性鉴别.《中国纤检》杂志.2024-08-06

醋酯纤维.中国大百科全书.2025-01-09

醋酯纤维(ACETATE FIBRE).中国质量新闻网.2024-08-06