芳香型聚丙烯纤维的加工方法与其他芳香纤维的开发应用
芳香型聚丙烯纤维的加工方法与其他芳香纤维的开发应用
【作者：顾超英】
一、前言
芳香在人类生活中具有突出形象、优化环境和医疗保健的作用，特别是芳香医疗，在现代生活中更有重要的意义。芳香疗法是一种自古就有的闻香治病的方法。众所周知，纤维是人们生活中不可缺少的东西，改进纤维的各种性能，就能够大大提高人们生活质量。而芳香纤维就属于经过改进纤维的性能的一种新型纤维，国内外的科学技术人员把不同类型的名贵天然香料和生态棉原料共混熔融纺丝，将香料因子熔化在超细的纤维内部，使纤维具有久洗不褪的天然芬芳，这种纤维属于高科技纤维。用这种纤维织出的内衣可使香味散布在人体各个部位，给人以畅悦的穿着感觉。芳香型纤维也是近年来由日本几家公司研究推出的一大类功能型纤维，日本芳香纤维制品的形式以及香型都在向多样化发展，且各大公司都有自己的拳头产品。现已在国外盛行并日益引起诸多消费者的浓厚兴趣。特别是近年来芳香商品显示出了极其旺盛的增长活力。其中，芳香纺织品作为芳香商品的一类也有很大的发展，市场前景可以说非常看好。因此，芳香纤维从开发到应用，很快就取得了成功。
二、芳香型纤维发展源头
芳香型纤维是20世纪80年代初开发并于90年代中期迅速发展起来的一种新型纤维。目前日本在芳香型纤维及其制品的产业化开发方面处于世界领先地位，所开发的产品涉及服用纺织品——被褥、枕头、床垫、靠垫、地毯等家用纺织品。欧美对芳香型纤维及其制品的开发热情不是很高，这与他们对添加化学品以开发功能性纺织品的方式一贯持慎重的态度有关。国内芳香型纤维开发同样始于上世纪80年代，但在生产工艺、纤维品种、香型选择等方面，与日本相比仍存在较大差距，尤其是在产业化方面差距更大。
三、芳香型纤维的分类与制造方法
1.芳香型纤维的分类
芳香型纤维的分类并无严格的定义。化学纤维的分类通常是按其高分子的化学结构来命名的，但芳香型纤维目前并未达到品种遍布大部分纤维种类的程度而只是局限于少数几种纤维，而且从应用性能上讲与纤维的种类并无太大的关联。因此，芳香型纤维的分类似乎从制备工艺来分可能更为合适。按加工工艺分，目前的芳香型纤维主要有三类：以微胶囊法制备的芳香型纤维、以共混纺丝法制备的芳香型纤维和以复合纺丝法制备的芳香型纤维。
2.芳香型纤维的制造方法
自从80年代以来，在开发芳香纤维方面日本的科学技术人员就做了许多这样的工作，国际上也有诸多化纤与纺织大企业开发出独具特色的芳香纤维，这种纤维能够获得芳香强度和芳香持久性的良好结合。确保其纺丝性能和耐洗涤性，这也是通过对原料进行改性来开发下游芳香纺织品的最新的一种形式。制备各种香型的芳香纤维方法有共混法、复合纺丝法以及微囊化香精后处理法等等。
2.1共混法
共混纺丝法制备芳香型纤维的最大优点是可以获得具有持久芳香效果的芳香型纤维。但对合成纤维而言，目前比较成熟的、已实现产业化生产的共混法芳香型纤维是芳香聚丙烯纤维。由于常规聚丙烯纤维的服用性能和染色性能均不很理想，所以目前只有少量芳香型聚丙烯长丝用于针织类服用产品，其它一般用于装饰类织物或填充材料。细旦丙纶和可染丙纶的出现为芳香型聚丙烯纤维在服用领域的应用提供了一种突破瓶颈、求得更大发展的可能。以共混湿法纺丝方法制备芳香型纤维目前还没有成功的大规模产业化的例子。其主要原因在于湿法纺丝工艺复杂、流程长，作为添加剂的芳香剂所必须耐受的化学环境相当恶劣，而且纤维成形时纺丝液
中有相当部分芳香剂会进入凝固浴，且难以回收；加上后道的洗涤和定型、干燥工序，芳香剂损失严重，从而使生产成本大幅升高，市场开发前景不容乐观。还有共混纺丝法的其他优点就是不需要改动传统的纺丝设备，但是这类纤维有一个较大特点，就是选用香精的香料成份的沸点都限定在250℃以上。这是因为在熔融纺丝中温度高达200℃以上，沸点低于250℃的香料就会挥发一空，使纤维的香气质量受到损害，如此也使香料可选择范围大大缩小。因此，芳香纤维生产企业必须对此问题进行高度重视，对香料的熔点及沸点要求一定比较高才可以，否则前功尽弃。倘若国内生产企业要生产芳香纤维一定要选择目前国内生产的熔点和沸点较高的几十种合成香料及天然香料。调配香型需根据调香原则，每调配一种香型要由几种或几十种香料组成。再者，还有一点就是采用共混纺丝法生产芳香纤维时，如果将香料直接与切片共混，处理物料量比较大，香料损失比较严重，生产成本还是很高的，在这一点上企业应该特别的注意才是。
另外，共混法实施比较方便，但要求香精具有较高的沸点，一般耐高温香精主要用于共混法制造芳香纤维上。也就是将耐高温香精先与载体共混造粒，得到较高含香浓度的香母粒，再将此种香母粒。以一定的比例与切片共混纺丝即可得到芳香纤维。用此方法制得芳香纤维由于香精包含其中，其香气持久性较好。另一方面，用香母粒纺丝如同色母粒纺丝一样的简单，所以预期此方法有很好的前景可言。
2.2复合纺丝法
复合纺丝法是一种技术含量较高的纺丝技术。所谓复合纺丝是用两根或多根螺杆将不同种类的成纤聚合物通过复合纺丝组件纺制出含不同组分的复合丝。复合丝中不同组分在纤维截面上的分布可以有各种不同的形态，以复合纺丝技术制得的芳香型纤维通常是皮芯型结构。以皮芯型结构制备复合芳香型纤维时，通常将芳香剂与熔点相对较低的聚合物捏和后纺入芯层，而皮层材料则通常是聚丙烯或聚酯。由于芯层材料的螺杆挤出温度相对较低。
纺制芳香型纤维有多种方法，通过添加香型母粒进行复合纺丝，具有香气纯正、耐洗涤、留香时间长等优异性能。但是，复合纺丝法纺丝设备复杂，生产成本较高。如果一般企业采用母粒法，即生产含香料量较高的母粒，将母粒与纺丝切片混合熔融纺丝。由于母粒中香料量较高，而且还要考虑在制造、纺丝、应用过程对香料有保护、贮存和释放功能的组分以及母粒与不同切片的相容性，因此必须研究各种组分在母粒制造过程中的具体影响。例如，开发复合型芳香纤维一般均选用熔点低且耐水解的聚合物作芯层，香料加在芯层中。香料与芯层共聚物结合牢度高，且基本不能透过纤维皮层，而是沿着纤维纵向从横截面逸出，达到持久的芳香效果。也正是因为用复合纺丝法制造的芳香型纤维香味持久性长，之所以用该种芳香纤维制成的服装和室内装饰品，才真正会给人带来愉快的享受和调节精神的作用。再者，企业用皮芯型芳香复合纤维通常一般都将其制成短纤维，可以用于下游企业的纺纱、织造并制成服用产品，但目前更多的是用于床上用品、装饰用品和填充料。
复合型芳香纤维也是新近开发的一种功能型纤维，由于香料被包在纤维芯层，通过缓释作用而使纤维保香期延长。在选择可作为复合型芳香纤维使用香料的时候，除了考虑香料自身的功能和香气外，还要考虑香料分子的稳定性和对纺丝工艺的影响等诸多因素，特别是香料分子的加入对纺丝熔体的流变学性能的变化，将直接影响其纺丝过程和纤维性能，这就要求开发生产复合型芳香纤维生产企业的工艺人员必须在以上方面加以关注。
2.3微囊化香精后处理法
以微囊化香精后处理技术制取的芳香纺织品，织品可保留香味1~2年，且生产成本较低。它是利用高分子凝聚作用将芳香剂包容在高分子膜内，形成芳香微胶囊。而芳香的原料（可能是熏衣草、檀香、玫瑰花．．．等味道的香料）就包覆在胶囊内，香味被缓缓地释放，从而延长了香味的保留时间。当消费者穿著这些服饰时，由于衣服之间的磨擦，布料表面的微胶囊慢慢裂开来，各式各样的香味自然就在衣服上散开。由于这些微胶囊数量还是会随着洗涤次数或是本身裂开数量的增加而减少，因此衣物上所散发的香味，还是会随着时间的增长而慢慢减少。
据了解香味的持久性，以现阶段业者所开发的芳香布料来测试，耐洗涤的次数还是可以满足消费者的需求。特别是针对芳香絮棉填充纤维，由于它对洗涤的要求不高，所以用微囊化香精后处理法生产比较合理些。
从一般意义上讲，微胶囊法对芳香剂的选择和对不同纤维品种的适应性没有特殊的限制，而且加工比较简便。由于采用微胶囊技术，包覆在高分子胶囊内的芳香剂会缓慢地释放，从而大大延长了纤维的留香时间。同时，由于微胶囊只是机械地附着在纤维表面，其耐洗性就不太理想。因此，微胶囊法一般适用于芳香型填充料或其它不需经常洗涤的装饰类产品的生产。虽然微胶囊法对纤维的种类没有特殊的限制要求，但用微胶囊法处理短纤维来制备芳香型纤维显然是不合适的，因为这会给后道纤维的开松、梳理带来困难。因此，目前微胶囊法制备的芳香型纤维主要还是合成纤维，其微胶囊处理工序在切断（短纤维）和热定型之前。
四、芳香型聚丙烯纤维的加工方法
以下引用了国内相关研究机构开发生产出的芳香型聚丙烯纤维方法，以供大家参考！
1. EVA/PP共混物切片的制备
将已干燥过的EVA，PP混合粒料在SJ-20Z×25塑料挤出机上经水浴冷却纺成丝条，再将丝条切成3mm长的粒料，干燥，冷却后备用。
2.初生EVA/PP共混纤维的制备
用已干燥过的EVA/PP共混物切片在自制微型柱塞纺丝机上熔融纺丝，制备出直径约为
20-25um的初生EVA/PP共混纤维。
3.EVA/PP共混纤维的后处理
3.1 EVA/PP共混纤维的热拉伸
初生共混纤维在室温下平衡48h，将纤维按适当的纤度集束，在自制的牵伸装置上进行热拉伸。牵伸装置由热辊，喂丝辊和绕丝辊组成。共混纤维在热辊表面上进行热拉伸，热辊表面温度即拉伸。喂丝辊与绕丝辊同轴，拉伸时通过两辊的直径比控制拉伸比。
3.2 EVA/PP共混纤维的热定型
采用定长热定型。将平衡后的拉伸共混纤维绕紧在定直径圆辊上，打结固定后放入已达设定温度的热风烘箱，加热到所需时间后迅速取出，风冷。
4. EVA/PP共混纤维对香料的吸附测定
在恒温下将定量的EVA/PP共混纤维放入定量的已知浓度的香料乙醇溶液中，达到平衡后测定溶液的浓度。用阿贝折射仪测定已配制的一系列浓度的香料乙醇溶液的折射率，利用折射率一浓度工作曲线测定香料浓度的变化。根据吸附前后香料的浓度计算出纤维对香料的吸附量。
EVA/PP共混纤维吸附香料分子过程是借助纤维内香料亲和力，即香料在溶液和纤维中的化学势差，通过纤维微孔对香料进行吸附和扩散，并固着在纤维内表面的特殊活性部位。EVA／PP共混纤维属于异相熔体成纤，具有基体一微纤基本结构。分散相EVA~m而均匀，EVA与PP 两相间界面较两相松散。由于EVA与PP相容性差，两相间还会出现微隙。EVA/PP共混纤维的这种形态结构使香料分子获得更多的通道，易被吸附、扩散和储存。从化学结构上看，EVA大分子链的侧基含有酯基，酯基形成了某种亲和香料的活性部位。借助某些香料分子与羰基形成的微弱氢键，偶极相互作用和范德华力吸附香料分子。
五、芳香型纤维的应用与纺织品的开发情况
1. 芳香型纤维的应用
芳香型纤维在纺织服装行业的应用相当广泛，可制成服装和室内装饰品，带给人愉快的享受，起到调节精神的作用。下面是几个应用例子。
⑴芳香羊绒衫用芳香纤维与羊绒混纺，并在混合纺纱时添加涤纶。一方面提高了纱线强力，
扩大了纱支范围，工艺设计简单；另一方面在长度上弥补了山羊绒短绒率高、整齐度差的不足，提高了制成率。
⑵芳香汽车装饰布在制作装饰布的过程中，掺人一定比例的芳香纤维，可使制成的汽车装饰布有一定香味。既改善了汽车的室内环境，又对乘车人员的心情起到有利的调节作用。
⑶芳香远红外保健被用芳香纤维与远红外纤维混合后经针刺制成。只要芳香纤维与远红外纤维的混合比例适当，就能生产出令消费者满意的产品。
2.芳香家用纺织品的开发与注意事项
2.1芳香家用纺织品的开发
芳香家用纺织品不仅具有纺织品的防护、保暖和装饰的功能，还增添了嗅觉上的享受、杀菌和净化环境及医疗保健作用。因此芳香家用纺织品的开发具有一定价值。开发芳香家用纺织品有4种方法可采用：⑴后整理附香法。就是把织物浸泡在有相应功效的药材液中，从而使其有一定的香味功能。⑵将芳香型中草药与棉花共同作为填充物，用织物包裹。⑶纤维直接附香法。即用一定比例芳香型纤维纺成纱线，织成织物。⑷把芳香型微粒一起织入织物中。
2.2开发芳香家用纺织品的注意事项
在开发芳香家用纺织品时需要注意如下几方面的关系：⑴色彩与香味的关系。在设计芳香家纺产品时，宜将香味与家用纺织品的色彩搭配起来，产生出和谐一致的效果。⑵面料与产品开发的关系。设计芳香家用纺织品时应努力追求自然天成，强调人与自然的和谐关系，如生态平衡，环保意识，舒适惬意等，因此应采用天然绿色的环保纤维。⑶制作工艺与用途的关系。在设计时应根据具体结构制作独特造型的芳香类家用纺织品，如可根据人体穴位设计制作适合不同人群的保健产品，使之能更好地发挥药效。⑷独特风格的芳香家纺产品开发。在设计时可从世界各民族精华中启发灵感，创作出时尚流行的家纺产品，同时将审美和实用功能巧妙结合在一起。⑸包装推销与产品的关系。在推出芳香型保健家纺产品时，要有一套完整的服务体系。这包括产品成分、产品使用功能、适应人群、适用场合、拆洗方法及使用时间等详细说明，以及给消费者提供方便的售后服务。
六、结束语
由于制取芳香纤维的技术是一项科技含量大，附加值高的高新技术。最近几年都还在不断发展之中，因为无论在制备工艺方面还是在产品的性能表征和标准化方面仍有许多工作要做。芳香纤维的工艺技术多集中在日本，欧美地区也没有什么公司开发出来该类纤维。在我国，芳香后整理技术已经逐渐有应用的了，芳香织物也早已经开始发展和流行。芳香型纺织品包括芳香型纤维和芳香织物，可用作服装和家纺产品，目前在家用纺织品上用得最多。使用芳香型产品不仅使人感觉心情愉悦，还具有芳香医疗保健作用。