再生纤维

定义

再生纤维是以天然产物为原料、经纺丝过程制成的化学纤维，其原料包括纤维素、蛋白质等天然高分子^[1]。在中国国家标准中，化学纤维指除天然纤维以外由人工制造的纤维，再生纤维与合成纤维、无机纤维并列为其中的一类^[1]。这一术语与人造纤维在一定范围内可以通用，海关和行业分类中也常以人造纤维统称再生纤维与半合成纤维^[4]。

再生纤维的判定依据在原料来源而非纤维形态。用天然纤维素制得的再生纤维，化学组成与天然纤维素一致，只是分子量和超分子结构发生变化^[5]。按原料可分为再生纤维素纤维和再生蛋白质纤维，前者如粘胶纤维、铜氨纤维、醋酸纤维，后者如大豆蛋白复合纤维、蚕丝蛋白复合纤维^[6]。以天然聚合物为原料、但化学结构已被改性的纤维，通常另列为半合成纤维，如二醋酸纤维和三醋酸纤维^[7]。

原理

再生纤维的制造思路源自蚕吐丝：先把不呈长纤维状态的天然高分子溶解成浓溶液，再从喷丝孔压出，在凝固浴中重新固化成丝^[2]。纤维素本身在树木、草类中含量丰富却不具备可纺的长丝形态，只有经过化学处理和机械加工才能变为可用纤维^[8]。纤维结构中的纤维二糖单元带有大量亲水羟基，这是再生纤维素纤维吸湿性良好的根本原因^[5]。

传统粘胶工艺先把浆粕碱化制成碱纤维素，再与二硫化碳反应生成纤维素黄原酸酯，溶于稀碱得到粘稠纺丝液，即所谓粘胶，然后经湿法纺丝在硫酸、硫酸钠、硫酸锌组成的凝固浴中再生为纤维素^[8]。莱赛尔工艺则用N-甲基氧化吗啉(NMMO)水溶液直接溶解纤维素浆粕，不经生成衍生物的化学反应，再经干喷湿法纺丝成形，溶剂回收率可达99%以上^[5]。铜氨纤维是把提纯纤维素溶入铜氨溶液后纺丝，在高度拉伸下固化成形，可制得极细的单丝^[9]。

发展历程

粘胶纤维是最早研制和生产的化学纤维，其化学组成与棉纤维相同^[10]。1891年，英国人克鲁斯和贝文把纤维素用强碱和二硫化碳处理后，借助离心力脱水纺丝制得黏胶人造丝，这种方法安全且成本较低，此后得到广泛应用^[9]。黏胶纤维自1905年开始工业化生产，是化学纤维中发展最早的品种^[9]。

为改善普通粘胶纤维湿态强度低的缺陷，20世纪40年代初日本研制出高湿模量粘胶短纤维，称为虎木棉；中国在1965年也生产出同类纤维，取名富强纤维。20世纪50年代初期，高湿模量粘胶纤维实现工业化生产，奥地利兰精公司将其命名为莫代尔，此后莫代尔成为高湿模量粘胶纤维的代名词，并被列入国际纤维分类。

莱赛尔纤维由阿克佐诺贝尔公司发明并取得专利，1989年由总部位于布鲁塞尔的国际人造丝及合成纤维标准局(BISFA)正式命名，1992年美国联邦贸易委员会确认其纤维分类名^[11]。考陶尔兹公司与奥地利兰精公司分别于1993年和1997年实现工业化生产，2004年兰精收购考陶尔兹的莱赛尔业务，其商品名天丝成为该纤维的知名品牌^[11]。中国对莱赛尔纤维的研究始于1994年，2006年第一束国产莱赛尔纤维在上海产出，千吨级生产线随之投产。

再生蛋白质纤维的探索起步很早。国外自19世纪末20世纪初即尝试从牛乳、花生、玉米、大豆豆粕中提取蛋白质纺丝，多因纤维性能不佳而中断，日本东洋纺公司开发的牛奶蛋白复合纤维后来实现了工业化生产^[6]。中国在20世纪50年代和70年代做过初步探索，90年代四川对蚕蛹再生蛋白复合纤维进行研制并实现小批量生产^[6]。

中国再生纤维素纤维的主导品种仍是粘胶纤维，2007年后进入产能快速扩增期，2018年产量达到395.3万吨^[6]。2023年中国莱赛尔纤维产能54.35万吨、产量33.6万吨，2024年产能增至70.55万吨、产量约42.8万吨。

应用

粘胶纤维手感柔软、光泽好，吸湿性与透气性优于棉纤维，染色性能也较好，是化学纤维中吸湿透气性最好的品种之一^[2]。它既可纯纺，也可与天然纤维或其他化学纤维混纺：长丝即人造丝，可织造平滑柔软的丝织物；棉型短纤维俗称人造棉，用于内衣、外衣和装饰织物；毛型短纤维俗称人造毛，是毛纺的重要原料^[9]。粘胶强力丝强度较高，可用于轮胎帘子线^[9]。

莱赛尔纤维具有棉的舒适性和接近涤纶的强度，干湿强比较高，可纯纺也可与棉、毛、丝、麻及各类化纤混纺交织，用于机织和针织纱线^[11]。它有独特的原纤化特性，湿态受机械摩擦时沿轴向分裂出原纤，可据此加工出桃皮绒风格织物；交联型产品则用于光洁风格织物^[11]。莫代尔纤维在润湿状态下仍保持较高强度和模量，织物滑爽、悬垂性好，被广泛用于贴身衣物^[5]。

除服用领域外，再生纤维素纤维还用于一次性卫生用品，如柔巾类产品，其中粘胶纤维因产量大、成本低而成为主要原料^[12]。再生纤维的原料来源广泛，棉籽绒、针叶树与阔叶树木材、竹秆、甘蔗渣、芦苇、麻类等富含纤维素的植物几乎都可使用，这有助于扩大纺织原料来源^[8]。

局限

普通粘胶纤维的短板较为突出：湿牢度差、弹性较差，织物容易折皱且不易恢复，耐酸和耐碱性能也不如棉纤维^[2]。其大分子聚合度和取向度低于棉纤维，干态强度接近棉，湿态强度却远低于棉，缩水率可高达10%，吸水膨化后织物在水中变硬，弹性和耐磨性也较差^[9]。

传统粘胶工艺需要使用二硫化碳，生产过程存在硫化物残留问题，加工不到位时可能残留过量硫，国家标准对柔巾类产品中的残硫量设有明确限量^[12]。二硫化碳和氨的使用还带来环境污染，使粘胶纤维和铜氨纤维的进一步发展受到制约，这也是促使业界开发新型溶剂纺丝路线的重要原因。

再生蛋白质纤维的性能限制更为明显。纯蛋白质再生纤维难以获得可用的力学性能，目前较为成功的成纤方法是将蛋白质溶液与其他高聚物共混纺丝，或把蛋白质与其他高聚物接枝共聚^[6]。国外早期从牛乳、花生、玉米、大豆豆粕中提取蛋白质纺丝的尝试，也大多因纤维性能较差无法进行纺织加工而中断^[6]。

参见

• 化学纤维 —— 再生纤维所属的大类，除天然纤维以外由人工制造的纤维。

• 粘胶纤维 —— 产量最大的再生纤维素纤维，也是最早实现工业化的化学纤维品种。

• 莱赛尔纤维 —— 以NMMO为溶剂直接溶解纤维素制得的再生纤维素纤维。

• 莫代尔纤维 —— 高湿模量粘胶纤维的商品名，改善了普通粘胶纤维的湿态强度。

• 合成纤维 —— 以低分子化合物经化学合成制得的纤维，与再生纤维并列。