在纺织材料的广袤世界中，粘胶纤维（Viscose）宛如一颗独特的明珠，散发着别样的魅力，它既有着天然纤维的某些亲切特质，又融合了化学纤维的诸多优势，在现代纺织工业以及众多相关领域中占据着举足轻重的地位，从我们日常穿着的衣物到室内装饰用品，从医疗卫生领域的应用到工业用途，粘胶纤维的身影无处不在，深入了解粘胶纤维，不仅有助于我们更好地认识身边的各类产品,也能洞察纺织材料领域的发展趋势以及它对我们生活和社会的深远影响。
粘胶纤维的起源与发展历程
粘胶纤维的历史可以追溯到19世纪，当时，随着工业革命的推进，人们对新型纺织材料的需求日益增长，科学家们开始探索从天然高分子材料中制取纤维的方法，1855年，乔治·奥迪尔（Georges Audemars）首先发现纤维素经某些化学处理后可以制成纤维状物质,这为粘胶纤维的诞生奠定了理论基础。
到了1884年，法国化学家夏尔多内（Hilaire de Chardonnet）获得了硝酸纤维素人造丝的专利，并于1889年在巴黎博览会上展示了用这种人造丝制成的衣物，这被视为最早的人造纤维工业化生产的开端，硝酸纤维素人造丝存在易燃等严重缺陷，随后人们继续探索更安全、性能更优的人造纤维制备方法。
1905年，德国的卡尔斯鲁厄工业大学的科学家们发明了以纤维素黄酸酯为原料的粘胶法，粘胶纤维正式诞生，此后，粘胶纤维的生产技术不断改进和完善，在20世纪初，粘胶纤维的生产规模逐渐扩大，开始在纺织市场上崭露头角，随着时间的推移，各国的科研人员致力于提高粘胶纤维的品质和性能，开发出了不同类型的粘胶纤维，如普通粘胶纤维、高湿模量粘胶纤维（富强纤维）、Modal（莫代尔）纤维和Lyocell（莱赛尔）纤维等。
粘胶纤维的发展起步相对较晚，20世纪30年代开始有少量的粘胶纤维生产，但规模极小，新中国成立后，尤其是在20世纪50 - 60年代，随着国家对纺织工业的重视和建设，粘胶纤维产业得到了快速发展，众多粘胶纤维生产企业相继建立，生产技术不断引进和消化吸收，国内的粘胶纤维产量和质量都有了显著提升，中国已成为全球最大的粘胶纤维生产和消费国之一,在粘胶纤维的生产技术创新和应用拓展方面也取得了诸多成果。
粘胶纤维的制备原理与生产工艺
制备原理
粘胶纤维的制备是以天然纤维素为原料，主要来源于木材、棉短绒、芦苇等，其制备过程基于纤维素的化学改性，将天然纤维素原料经过预处理，去除杂质并进行粉碎等处理，使其具有合适的粒度和反应活性，将纤维素与氢氧化钠溶液反应，生成碱纤维素，碱纤维素再与二硫化碳反应，生成纤维素黄酸酯，这是一种可溶于稀碱溶液的物质，将纤维素黄酸酯溶解在稀碱溶液中形成粘胶溶液，粘胶溶液经过熟成、脱泡等处理后，通过喷丝头挤出进入凝固浴，在凝固浴中，纤维素黄酸酯发生分解和再生，重新形成纤维素纤维,即粘胶纤维。
生产工艺
- 原料准备：选择优质的天然纤维素原料，如棉短绒或木材等，棉短绒需要进行除杂、脱脂等预处理；木材则要经过切片、蒸煮等工序，去除木质素等杂质,得到纯净的纤维素。
- 碱化：将预处理后的纤维素与一定浓度的氢氧化钠溶液混合，在一定温度和时间下进行碱化反应，使纤维素转化为碱纤维素，这个过程中，氢氧化钠会破坏纤维素分子间的氢键，使纤维素的结晶结构发生变化,增加其反应活性。
- 老成：碱纤维素在一定温度和时间下放置，使其分子链发生降解，聚合度降低到合适的范围，以改善后续纺丝性能，老成过程对粘胶纤维的质量有重要影响,控制不当可能导致纤维强度等性能下降。
- 黄化：碱纤维素与二硫化碳在一定条件下反应，生成纤维素黄酸酯，黄化反应是一个放热反应，需要严格控制反应温度和时间,以确保纤维素黄酸酯的取代度和均匀性。
- 溶解：将纤维素黄酸酯溶解在稀氢氧化钠溶液中，形成具有一定粘度和稳定性的粘胶溶液，溶解过程中要注意搅拌均匀,防止出现结块等现象。
- 熟成：粘胶溶液在一定温度下放置一段时间，使其中的各种成分进一步反应和平衡，改善粘胶的可纺性，熟成过程中，粘胶的粘度等性能会发生变化,需要进行严格监测和控制。
- 脱泡：粘胶溶液中往往含有空气泡，这些气泡会影响纺丝过程和纤维质量,因此需要通过真空脱泡等方法去除气泡。
- 纺丝：经过脱泡处理的粘胶溶液通过喷丝头挤出进入凝固浴，凝固浴通常由硫酸、硫酸钠和硫酸锌等组成，在凝固浴中，纤维素黄酸酯发生分解和再生，形成粘胶纤维，纺丝方法有湿法纺丝、干法纺丝和干湿法纺丝等,目前工业上主要采用湿法纺丝。
- 后处理：纺丝得到的粘胶纤维还需要经过拉伸、水洗、上油、干燥等后处理工序，以提高纤维的强度、改善手感、赋予纤维抗静电等性能,并使纤维达到规定的回潮率和卷装要求。
粘胶纤维的性能特点
物理性能
- 吸湿性：粘胶纤维具有优异的吸湿性，其回潮率一般在13% - 15%左右，在常见的纺织纤维中名列前茅，这使得粘胶纤维制成的衣物能够快速吸收人体排出的汗液，保持皮肤干爽舒适,尤其适合在炎热潮湿的环境中穿着。
- 强度与伸长：普通粘胶纤维的干强较低，一般在1.6 - 2.7cN/dtex之间，湿强更低，仅为干强的40% - 50%，这是粘胶纤维的一个不足之处，但随着技术的发展，高湿模量粘胶纤维（富强纤维）等品种的出现，改善了湿强性能，其湿强可达到干强的70% - 80%，粘胶纤维的断裂伸长率一般在15% - 30%之间,具有一定的柔韧性。
- 耐磨性：由于粘胶纤维的强度相对较低，其耐磨性也较差，在穿着和使用过程中，粘胶纤维织物容易出现起毛、起球和磨损现象,尤其是在与粗糙表面摩擦时更为明显。
- 染色性：粘胶纤维的结构疏松，对染料的吸附性能好，染色容易且色谱齐全，可以采用多种染料进行染色，如直接染料、活性染料等，染色后的织物色泽鲜艳、色牢度较好。
化学性能
- 耐酸碱性：粘胶纤维对酸的抵抗力较弱，在稀酸溶液中，纤维素分子会发生水解，导致纤维强度下降，而对碱的耐受性相对较好，但在浓碱溶液中，粘胶纤维会发生溶胀,长时间作用可能会使纤维结构破坏。
- 耐光性：粘胶纤维的耐光性一般，在长时间光照下，纤维会发生降解，导致强度下降、颜色泛黄等现象,粘胶纤维织物不宜长时间在阳光下暴晒。
- 化学稳定性：粘胶纤维对一般的有机溶剂和化学药剂具有一定的稳定性，但在强氧化剂等作用下,纤维会受到损伤。
服用性能
- 舒适性：由于粘胶纤维良好的吸湿性和柔软的手感，穿着粘胶纤维制成的衣物非常舒适，贴肤感好，尤其适合制作内衣、睡衣等贴身衣物。
- 悬垂性：粘胶纤维的比重与天然纤维相近，且具有良好的悬垂性，其织物具有自然流畅的线条，适合制作连衣裙、衬衫等服装,能展现出优雅的穿着效果。
- 抗皱性：粘胶纤维的弹性较差，织物容易起皱，在穿着和洗涤后需要进行熨烫整理，以保持平整的外观，通过与其他纤维混纺或进行后整理等方法,可以在一定程度上改善其抗皱性能。
粘胶纤维的应用领域
纺织服装领域
- 内衣：粘胶纤维凭借其优异的吸湿性和柔软的手感，成为内衣面料的理想选择，它能够迅速吸收人体汗液，保持皮肤干爽，减少细菌滋生，提供舒适的穿着体验，常见的内衣产品如文胸、内裤、睡衣等,很多都采用了粘胶纤维或粘胶纤维与其他纤维的混纺面料。
- 衬衫：粘胶纤维衬衫具有良好的吸湿性和透气性，穿着舒适，且染色性好，能够呈现出丰富的色彩和图案，其悬垂性也使得衬衫的外观更加挺括、自然,适合日常穿着和商务场合。
- 连衣裙：粘胶纤维连衣裙因其柔软的质地和良好的悬垂性，能够很好地贴合身体曲线，展现女性的优雅身姿，其丰富的色彩和款式选择,满足了不同消费者的时尚需求。
- 运动服装：在运动服装领域，粘胶纤维常与聚酯纤维等合成纤维混纺，以发挥其吸湿性优势，快速排汗，保持身体干爽，同时结合合成纤维的高强度和耐磨性,提高运动服装的性能和耐用性。
家纺领域
- 床上用品：粘胶纤维制成的床单、被套、枕套等床上用品，具有柔软舒适、吸湿性强的特点，能够营造一个舒适的睡眠环境，其良好的染色性能使得床上用品可以设计出各种美观的图案和色彩,满足不同消费者的装饰需求。
- 窗帘：粘胶纤维窗帘具有良好的遮光性和悬垂性，能够为室内营造出温馨、舒适的氛围，其吸湿性可以调节室内湿度,改善室内环境质量。
- 沙发面料：粘胶纤维沙发面料手感柔软，触感舒适，且易于染色和印花，能够为沙发增添美观的外观，由于其耐磨性相对较差，通常会与其他纤维混纺使用,以提高沙发面料的耐用性。
医疗卫生领域
- 医用纱布和绷带：粘胶纤维具有良好的吸湿性和柔软性，制成的医用纱布和绷带能够快速吸收伤口渗出的液体，保持伤口干爽，有利于伤口愈合,其柔软的质地不会对伤口造成二次伤害。
- 手术服和口罩：在医疗卫生领域，粘胶纤维常与其他功能性纤维混纺，用于制作手术服和口罩等防护用品，其吸湿性可以吸收医护人员体表的汗液，提供舒适的穿着体验,同时其良好的透气性有助于减少闷热感。
工业领域
- 轮胎帘子布：高湿模量粘胶纤维（富强纤维）等品种具有较高的强度和模量，可用于制作轮胎帘子布，帘子布在轮胎中起到增强骨架的作用，能够提高轮胎的强度和稳定性,承受车辆行驶过程中的各种应力。
- 过滤材料：粘胶纤维因其良好的吸湿性和纤维结构特点，可用于制作空气过滤和液体过滤材料，在空气净化设备和工业生产中的液体过滤环节，粘胶纤维过滤材料能够有效地捕捉灰尘、杂质等颗粒物质,保证空气和液体的洁净度。
粘胶纤维产业面临的挑战与发展趋势
面临的挑战
- 环保压力：粘胶纤维生产过程中需要使用大量的化学药剂，如氢氧化钠、二硫化碳等，这些化学药剂的使用和排放可能对环境造成一定的污染，粘胶纤维生产过程中的废水处理也是一个难题，废水中含有大量的有机物和重金属等污染物,需要进行严格的处理才能达标排放。
- 市场竞争：随着纺织材料市场的不断发展，新型纤维材料不断涌现，如聚酯纤维、锦纶、氨纶等合成纤维以及天然纤维的创新品种，都对粘胶纤维市场形成了竞争压力，这些纤维各有优势,在不同的应用领域与粘胶纤维争夺市场份额。
- 原料供应不稳定：粘胶纤维的生产依赖于天然纤维素原料，如木材、棉短绒等，这些原料的供应受到自然条件、农业政策、市场价格波动等多种因素的影响，存在一定的不稳定性,可能导致粘胶纤维生产企业的原料成本上升和生产计划受到影响。
发展趋势
- 绿色生产技术的研发与应用：为应对环保压力，粘胶纤维行业将加大对绿色生产技术的研发和应用力度，开发新型的溶剂法制备粘胶纤维技术，减少化学药剂的使用和环境污染；改进废水处理技术,实现水资源的循环利用和污染物的高效处理。
- 高性能产品的开发：随着消费者对纺织品性能要求的不断提高，粘胶纤维企业将致力于开发高性能的粘胶纤维产品，如进一步提高粘胶纤维的强度、改善抗皱性能、赋予纤维抗菌、抗紫外线等功能，以拓展粘胶纤维在高端服装、户外运动装备等领域的应用。
- 与其他纤维的混纺和交织：通过与其他纤维如聚酯纤维、锦纶、氨纶、天然纤维等进行混纺和交织，发挥不同纤维的优势，弥补粘胶纤维的不足，开发出具有综合性能优势的新型纺织面料,满足市场多样化的需求。
- 智能化生产与管理：利用物联网、大数据、人工智能等信息技术，实现粘胶纤维生产过程的智能化控制和管理，提高生产效率、降低生产成本、提升产品质量的稳定性和一致性。
粘胶纤维作为一种重要的纺织纤维，在其漫长的发展历程中，不断创新和完善，展现出了独特的性能优势和广泛的应用前景，从起源于19世纪的探索，到如今在纺织服装、家纺、医疗卫生、工业等众多领域的广泛应用,粘胶纤维已经成为现代生活中不可或缺的一部分。
尽管粘胶纤维产业面临着环保压力、市场竞争和原料供应等挑战，但同时也迎来了绿色生产、高性能产品开发、混纺交织以及智能化生产等发展机遇，随着科技的不断进步和人们对纺织品需求的持续变化，相信粘胶纤维将在未来继续焕发出新的活力，为纺织行业的发展和人们生活品质的提升做出更大的贡献，无论是在满足人们对舒适、美观服装的追求，还是在改善室内环境、保障医疗卫生安全等方面，粘胶纤维都将持续发挥其重要作用，以其独特的魅力在纺织材料的舞台上绽放光彩。