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進(jìn)入新世紀(jì)，資源與環(huán)境問題引起了人們越來越多的關(guān)注。在這一背景下，天然纖維素再次得到了重視。自然界纖維素年產(chǎn)量約1000億噸，大約只有2．5％是通過再生途徑制作成纖維等加以利用的。纖維素資源十分豐富，纖維素是可再生的自然資源，具有可持續(xù)性；纖維素具有環(huán)保性，可參與自然界的生態(tài)循環(huán)。作為紡織纖維，纖維素纖維具有優(yōu)良的吸濕性、穿著舒適性，一直是紡織品和衛(wèi)生用品的重要原料。所以纖維素纖維是新世紀(jì)最理想、最有前途的紡織原料之一。近年來，出現(xiàn)丁Modal、Tencel等新一代再生纖維素纖維，隨著新型再生纖維素纖維在生產(chǎn)中的大量應(yīng)用，需要對其性能特點有進(jìn)一步的認(rèn)識，以便更好地用于生產(chǎn)，開發(fā)新產(chǎn)品。
1.再生纖維素纖維的發(fā)展
在再生纖維素纖維之中，粘膠纖維是僅遲于纖維素硝酸酯纖維的最古老的化學(xué)纖維品種之
一。1891年，克羅斯(Cross)、貝文(Bevan)和比德爾(Beadle)等首先制成纖維素黃酸鈉溶液，由于這種溶液的粘度很大，因而命名為"粘膠"。粘膠遇酸后，纖維素又重新析出。根據(jù)這個原理，在1893年發(fā)展成為一種制備化學(xué)纖維的方法，這種纖維被命名為粘膠纖維。到1905年，米勒爾(Muller)等發(fā)明了一種稀硫酸和硫酸鹽組成的凝固浴，實現(xiàn)了粘膠纖維的工業(yè)化生產(chǎn)。
一個世紀(jì)以來，粘膠纖維生產(chǎn)不斷發(fā)展和完善。在20世紀(jì)30年代末期，出現(xiàn)丁強力粘膠纖維；50年代初期，高濕模量類粘膠纖維實現(xiàn)工業(yè)化；到了60年代初期，粘膠纖維的發(fā)展達(dá)到了高峰，其產(chǎn)量占化學(xué)纖維總產(chǎn)量的80％以上。從60年代中期起，粘膠纖維的發(fā)展趨于平緩。
普通粘膠短纖維雖具有優(yōu)良的服用性能和廣泛的適用范圍，但也存在一些嚴(yán)重缺點，主要是在濕態(tài)時劇烈溶脹，使纖維的斷裂強度顯著下降，在較小的負(fù)荷下就容易伸長(即濕模量很低)。因此，織物洗滌時受到揉搓力容易變形，干燥后強烈收縮，尺寸很不穩(wěn)定。又由于普通粘膠短纖維不耐堿，經(jīng)堿
為了克服上述缺點，人們研制出高濕模量粘膠短纖維。這種纖維除具有高強力、低伸長和低膨化度外，其主要特點是具有較高的濕模量，因此有高濕模量粘膠纖維之稱。由于高濕模量粘膠纖維具有優(yōu)良的物理機械性能，因此有人稱它為第二代粘膠纖維。主要有兩個品種：
(1)波里諾西克(Polynosie)纖維，亦稱為經(jīng)典高濕模量纖維。·它的特點是濕態(tài)斷裂強度和濕模量特別高，但這種纖維生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本高，而且斷裂伸長較小，勾結(jié)強度和耐磨性能較差。我國的商品名稱為富強纖維。
(2)變化型高濕模量粘膠纖維，簡稱為高濕模量纖維(或稱為HWM纖維)。這類纖維的干強力和濕強力略低于波里諾西克纖維。但斷裂伸長較高，勾結(jié)強度特別優(yōu)良，濕模呈低于波里諾西克纖維，但與棉大致相同。已基本克服上述普通粘膠短纖維的幾項嚴(yán)重缺陷，而且克服了波里諾西克纖維勾強較差、脆性較大的缺點。
Modal纖維是奧地利蘭精(Lenzing)公司生產(chǎn)的新一代再生纖維素纖維。是以中歐森林中的山毛櫸木漿粕為原料制成。Modal纖維采用高濕模量粘膠纖維的制造工藝，從其性能看它屬于變化型高濕模量纖維
Lyocell纖維采用的是一種全新的制造工藝，這是再生纖維素纖維生產(chǎn)中的一次重大突破。Lyocell纖維是以N-甲基氧化嗎啉(NMMO)一H20為溶劑，用干濕法紡制的再生纖維素纖維。1980年由德國Akzo-Nobel公司首先取得工藝和產(chǎn)品專利，1989年由國際人造纖維和合成纖維委員會(BISFA)正式命名。Tencel是英國Courtanlds公司生產(chǎn)的Lyocell纖維的商
2。結(jié)構(gòu)與性能
從生產(chǎn)工藝看，目前再生纖維素纖維基本可分為購類：一類是以粘膠纖維為代表的傳統(tǒng)型生產(chǎn)工藝，這其中包括普通粘膠纖維、高濕模量粘膠纖維、Modal纖維等；另一類是以Lyocell纖維為代表的新型溶劑法生產(chǎn)工藝，包括英國Courtanlds公司生產(chǎn)的Tencel、奧地利Lenzing公司生產(chǎn)的lyocell、德國Akzo-Nobel公司生產(chǎn)的Newcell纖維等。從大分子結(jié)構(gòu)看，幾種再生纖維親纖維均是由纖維素大分于構(gòu)成。它們的結(jié)構(gòu)特征見表1。
Lyocell纖維與富強纖維的聚合度高于普通粘膠纖維和高濕模量粘膠纖維。Lyocell纖維有更集中的分子量分布。纖維的聚合度對纖維物理機械性質(zhì)，尤其是對斷裂強度、勾強和疲勞強度有一定影響。一般情況下隨著纖維素聚合度的增加，纖維的強度有所增加。
超分子結(jié)構(gòu)要素主要包括結(jié)晶度、晶粒大小、結(jié)構(gòu)單元沿纖維軸的取向度等。每一結(jié)構(gòu)要素對纖維的物理機械性能都有一定的影響。使用不同結(jié)構(gòu)因素相結(jié)臺的方法，可以在很廣的范圍內(nèi)改變和調(diào)節(jié)纖維的物理結(jié)構(gòu)，從而改變纖維的物理機械性能。各種再生纖維素纖維的品種較多，各品種的物理機械性能差別較大，主要是使用不同的成形下藝，獲得具有不同結(jié)構(gòu)的纖維，因而纖維的性質(zhì)也各異。
Tencel纖維屬單斜晶系纖維素Ⅱ晶型。Tencel纖維的結(jié)晶度高于其他各種再生纖維素纖維。Tencel纖維比其他仟種再生纖維素纖維有更高的取向度和沿纖維軸向的規(guī)整性。Tencel纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，縫隙孔洞少。由于Tencel纖維取向度很高，纖維易于原纖化。
富強纖維的超分子結(jié)構(gòu)特點是有較高的結(jié)晶度，晶粒
高濕模量粘膠纖維超分子結(jié)構(gòu)特點是聚合度、結(jié)晶度與取向度高于普通粘膠纖維小于富纖與Tencel纖維，結(jié)晶顆粒較富強纖維小，適中。
纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)對其物理機械性能也有較大的影響。富強纖維的橫截面結(jié)構(gòu)與普通粘膠纖維和強力粘膠纖維不同，為較圓滑的圓形或接近于圓形的全芯層結(jié)構(gòu)。高濕模量粘膠纖維為圓滑的皮芯結(jié)構(gòu)，皮層厚度大于普通粘膠纖維，Modal纖維也為皮芯結(jié)構(gòu)。Tencel纖維有規(guī)整的圓柱形外觀，是以芯結(jié)構(gòu)，但皮層很薄。
皮層的結(jié)構(gòu)與芯層不同，皮層的結(jié)晶度較低，結(jié)晶粒子微小而眾多，取向度較高，側(cè)序低而且分布比較均勻；芯層的結(jié)晶度較高，結(jié)晶粒子比較粗大，取向度較低，側(cè)序高而且分布不太均勻。
纖維結(jié)構(gòu)上的差異必然會反映在性能上，表2所示是幾種再生纖維素纖維的物理機械性能。
在幾種再生纖維素纖維中，富強纖維的斷裂強度最高，與滌綸纖維相近；在濕態(tài)下的強度損失較小，一般不入于30％；斷裂伸長率較低，由于較低的斷裂伸長率，織物經(jīng)水洗后坐形較小。富強纖維有相當(dāng)高的彈性回復(fù)率，使織物有較高的尺寸穩(wěn)定性，也比較耐褶皺；初始模量與棉纖維相近，在小的或中等負(fù)荷下產(chǎn)生的變形不大。富強纖維的水洗收縮率與棉纖維相似，比普通粘膠纖維小一倍。富強纖維勾結(jié)強度較差，僅是棉纖維的一半，所以富強纖維的脆性較大。富強纖維的抗堿性是所有粘膠纖維中最高的，使其與棉的混紡織物能經(jīng)受絲光處理。
高
濕模量粘膠纖維的強度高于棉與普通粘膠纖維，低于富強纖維與Tencel纖維；濕強損失小于30％；伸長與勾強小于普通粘膠纖維，高于富強纖維，與Telicel纖維相近；模量小于富強纖維，與棉相似，遠(yuǎn)高于普通粘膠纖維；堿穩(wěn)定性較差。
Modal纖維雖屬高濕模量纖維，但其性能有所不同。與高濕模量纖維相比，濕態(tài)下的強度損失約40％，斷裂伸長率較小，濕模量也略小，但比普通粘膠
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