醋酯纖維(英語:Cellulose Acetate,CA),俗稱醋酸纖維,是一種半合成纖維,分為二醋酯纖維和三醋酯纖維,可應用于服裝、紙煙過濾嘴、醫療、化工等領域。
纖維素三醋酸酯早在1869年就被發現,1903年制得了可溶于丙酮的二型纖維素醋酸酯。1921年德賴弗斯(H.Dreyfuss)在英國首先試制成功二型醋酯纖維,并投入工業化生產。1914年,美國路斯特龍(Lustron)公司首先成功制備三醋酸纖維。以三氨甲烷為溶劑有小量生產,但當時的纖維染料技術限制了三醋酸纖維的應用,后受合成纖維的沖擊,醋酸纖維的需求量也不斷下降,直到1950年以后才以氨甲烷為溶劑得到較大的發展。中國的醋酯纖維工業起步較晚,20世紀50年代末期才開始,截至2022年,中國實現醋酯纖維的工業化生產。
醋酯纖維是以纖維素漿粕為原料,利用乙酸酐對羥基的作用,羥基被乙酰置換,生成纖維素醋酸酯,三醋酸纖維素溶解在溶劑中制成紡絲液,經干法紡絲制成三醋酯纖維。三醋酯纖維素在熱水中發生皂化反應,生成二醋酯纖維素。將二醋酯纖維素溶解在丙酮溶劑中進行紡絲,可制得二醋酯纖維。
醋酯纖維由于纖維素分子上的羥基被乙酰基取代,因而吸濕性比黏膠纖維低得多,在標準大氣條件下,二醋酯纖維的回潮率為6.0%~7.0%,三醋酯纖維為3.0%~3.5%,醋酯纖維在水中的膨脹性較低,其制成品易于洗滌,甚至用熱水洗時幾乎不會收縮。醋酯纖維斷裂比強度較低,二醋酯纖維的干態斷裂比強度僅為1.1~1.2厘牛/分特,三醋酯纖維為1.0~1.1厘牛/分特,濕、干態比強度比為67%~77%。醋酯纖維耐熱性較差,二醋酯纖維在176℃時開始粘結,204℃時軟化,230℃時熔融并分解。三醋酯纖維有較明顯的熔點,一般在290~300℃熔融,其玻璃化溫度為186℃。
歷史發展
纖維素三醋酸酯早在1869年就被發現,1903年制得了可溶于丙酮的二纖維素醋酸酯。1921年德賴弗斯(H.Dreyfuss)在英國首先試制成功二醋酯纖維,并投入工業化生產。1914年,美國路斯特龍(Lustron)公司首先成功制備三醋酸纖維。以三氯甲烷為溶劑有小量生產。,但當時的纖維染料技術限制了三醋酸纖維的應用,后受合成纖維的沖擊,醋酸纖維的需求量也不斷下降,直到1950年以后才以二氯甲烷為溶劑得到較大的發展。美國伊士曼(Eastman)公司首先將二醋酸纖維作為煙用絲束應用到煙用過濾嘴上,此后煙用絲束逐漸發展成為二醋酸纖維的主要用途。醋酸纖維生產公司主要有美國賽拉尼斯(Celanese)公司和伊士曼公司、意大利的諾瓦切塔(Novaceta)公司、日本三菱公司和帝人公司、英國考陶爾茲(Courtaulds)公司、法國羅地亞(Rhodia)公司和韓國SK集團等,所生產的醋酸纖維總產量可占全球總產量的90%左右。其中伊士曼公司、羅地亞公司和韓國SK集團可同時生產煙用醋酯絲束和紡織用纖維。
中國的醋酯纖維工業起步較晚,20世紀50年代末期才開始,截至2022年,中國實現醋酯纖維的工業化生產,主要生產廠家有南通醋纖公司、珠海醋纖公司、昆明醋纖公司以及西安惠大公司,所制備的醋酯纖維主要用作香煙過濾嘴材料,而紡織用醋酯長絲基本全部依賴進口。
主要種類
醋酯纖維根據纖維素酯化度,可以分為二醋酯纖維和三醋酯纖維兩類。
二醋酯纖維
二醋酯纖維的醋酯化程度較低,溶解于丙酮。二醋酯纖維的強度為1.2克/旦~1.4克/旦,伸長率為25%~45%,回潮率為6.5%,在176℃時開始黏結,204℃時軟化,230℃時熔融并分解。
三醋酯纖維
三醋酯纖維的酯化程度高,不溶于丙酮,但能溶于三氯甲烷或二氯甲烷。三醋酯纖維的性能基本上與二醋酯纖維相似,強度為1.2克/旦,回潮率為4.5%,熔點較高為290~300℃。
結構特征
纖維素分子上的羥基被乙酰基取代的百分數稱為酯化度。二醋酯纖維的酯化度一般為75%~80%,三醋酯纖維的酯化度為93%~100%。醋酯纖維無皮芯結構,橫截面形狀為多形葉狀或耳狀。二醋酯纖維素大分子的對稱性和規整性差,結晶度很低。三醋酯纖維的分子結構對稱性和規整性比二醋酯纖維好,結晶度較高。二醋酯纖維的聚合度為180~200;三醋酯纖維的聚合度為280~300。
主要特性
吸濕性與染色性
醋酯纖維由于纖維素分子上的羥基被乙酰基取代,因而吸濕性比黏膠纖維低得多,在標準大氣條件下,二醋酷纖維的回潮率為6.0%~7.0%,三醋酯纖維為3.0%~3.5%。醋醋纖維的染色性較差,通常采用分散性染料染色和特種染料染色。
力學性能
由于其結晶度和側序度低,醋酯纖維斷裂比強度較低,二醋酯纖維的干態斷裂比強度僅為1.1~1.2厘牛/分特,三醋酯纖維為1.0~1.1厘牛/分特,濕、干態比強度比為67%~77%。醋酯纖維容易變形,也易恢復,彈性恢復性明顯較粘膠纖維強,不易起皺,柔軟,具有蠶絲的風格。斷裂伸長率為25%左右,濕態伸長率為35%左右,且當產生1.5%的伸長變形時,其回復率為100%。
熱學性能
醋酯纖維耐熱性較差,二醋酯纖維在176℃時開始粘結,204℃時軟化,230℃時熔融并分解。三醋酯纖維有較明顯的熔點,一般在290~300℃熔融,其玻璃化溫度為186℃。
共他性能
醋酯纖維耐酸堿性比較差,在堿的作用下,會逐漸皂化而成為再生纖維素;在稀酸溶液中比較穩定,在濃酸溶液中會因皂化和水解而溶解。醋酯纖維耐日曬能力好,超過錦綸、粘膠纖維及棉纖維,受熱時先軟化變形,后緩緩燃燒,并有助燃性。醋酯纖維密度小于黏膠纖維,二醋酯纖維為1.32克/立方厘米,三醋酯纖維為1.30克/立方厘米。醋酯纖維的電阻率較小,抗靜電性能較好。
制作方法
醋酯纖維是以纖維素漿粕為原料,利用乙酸酐對羥基的作用,羥基被乙酰置換,生成纖維素醋酸酯,三醋酸纖維素溶解在溶劑中制成紡絲液,經干法紡絲制成三醋酯纖維。三醋酯纖維素在熱水中發生皂化反應,生成二醋酯纖維素。將二醋酯纖維素溶解在丙酮溶劑中進行紡絲,可制得二醋酯纖維。
規格質量
分長絲和短纖維,短纖維一般在1.4~5D之間,但有時也高達20D,長度38~76毫米的可與棉纖維混紡,76~126毫米的用于粗梳毛紡。
檢測現狀
纖維素分子上的羥基被乙酰取代的百分數稱為酯化度。在化學纖維屬名的國家推薦性標準中,有“醋酯纖維”和“三醋酯纖維”兩個條目,醋酯纖維中74%~92%的羥基被乙酰化,酯化度為2.22~2.76;三醋酯纖維中至少92%的羥基被乙酰化,酯化度為2.76~3。由于二醋酯纖維、三醋酯纖維按標準定義鑒別存在困難,實際檢驗一般依據物理化學特性進行鑒別,但是其化學組成相似,導致物理化學特性也存在較多相似之處,這給定性鑒別帶來不小困難。
應用領域
醋酯纖維具有良好的服用性能,醋酯長絲光澤好,手感柔軟滑爽,有良好的是垂性,真絲感強,通常用分散性染料染色,適于制內衣、浴衣、兒童衣著、婦女服裝和室內裝飾織物等。短纖維用于同棉、毛或其他合成纖維混紡。織物易洗易干,不霉不蛀。二醋纖維長絲束具有吸附性好的特點,廣泛用于紙煙過濾嘴。具有透析功能的中空醋酯纖維可供現代醫療制造人工腎和化學工業凈化及分離等用。
參考資料 >
有材有料丨三醋酸面料是什么?.棉紡織技術新傳媒.2025-01-09
檢測技術▕ 醋酯纖維的定性鑒別.《中國纖檢》雜志.2024-08-06
醋酯纖維.中國大百科全書.2025-01-09
醋酯纖維(ACETATE FIBRE).中國質量新聞網.2024-08-06