特殊纱线的性状与作用

       特殊纱线指外观与结构特殊，截面分布不规则或特殊、有变化的纱线。主要分为变形纱、花式纱线、包芯纱等。由于它们与普通纱线相比，在外观和结构上发生了一些变化，因而表现出的纱线性能及其服用特性也有变化，存在其独特之处。

1、变形纱的性状与作用

       变形纱是由普通纱线演变而来，即对普通合纤长丝纱进行变形处理，使之外观发生改变，化学原丝经过热、机械或喷气的变形加工，使伸直状态的长丝成为具有卷曲、螺旋、环圈等外观特征的纱线，从而呈现蓬松性和伸缩性。

       变形丝加工方法很多，所以变形后形态各异。刀边卷曲法变形纤维是把加热的单丝或复丝在冷却时紧靠刀边缘处拗折擦过，纤维贴近刀边一面受压缩，另一面受拉伸，形成卷曲；假捻法变形纤维是采用加捻→热定型→退捻→热定型等工艺制成；填塞箱法卷曲纤维是将纤维送入加热管，受到高度压缩，同时又受到热定型，而呈卷曲状；喷气变形法变形纤维是用高压气流通过喷嘴冲击原丝，将各丝吹散开松，并使其压在紊流中发生位移，相互交缠，在无张力的情况下引出纱线，这时纤维就会产生不规则的环圈和弯曲的波纹，喷气流可以是压缩空气，也可以是蒸汽；齿轮卷曲法变形纤维是将长丝束通过一对加热运转的齿轮，一方面赋予丝条以齿轮，另一方面进行热定型，由此获得波浪变形纱。

       普通化学纤维制成的纱，缺乏膨松性和覆盖性能，难以实现轻柔而富有弹性的衣着要求。变形纱虽在结构上与普通纱线无异，但却大大改善了纱线及服装材料的吸湿性、透气性、柔软性、弹性和保暖等性能，使变形纱织物不仅保持了合纤本身的抗皱保型性，而且还具有了天然纤维织物的优良舒适性，与普通纱线相比无疑是扩大了使用范围。

       变形纱优良的服用性能来自以下原因：因为卷曲的外形有利于在纱中形成空气层，增加了纱的保暖性；又因变形处理使单根长丝分离，微风可透过由变形纱织物做成的衣服，从而加强了热的交换和湿气的蒸发，这个过程有助于穿着的舒适性；同时表面的毛羽和膨松的外形可使织物不紧贴皮肤，因而增强了手感柔软程度。可用变形纱织造类似天然纤维的织物，如仿毛、仿丝、仿麻等产品。常用的变形丝有以下几类：

        ①弹力丝：分高弹丝和低弹丝 。

       A、高弹丝：具有优良的弹性变形和回复能力，蓬体性能一般，主要用于弹力织物（紧身服装、袜子等），以锦纶长丝变形纱为主。高弹丝为高拉伸丝，可伸性在50%以上。

       B、低弹丝（变形弹力纱、改良弹力型）：具有适当的弹性和蓬松性，用于弹性要求较低，具有一定蓬松度的针织和机织面料、内衣、毛衣等。手感与尺寸稳定性好，低弹丝主要以涤纶长丝为原料，少数用丙纶、锦纶等合纤维制造。低弹丝为低拉伸丝，可伸性在20%-30%左右。

        ②膨体短纤纱（蓬松变形纱）：利用腈纶的特殊热收缩性制成的具有高度蓬松性的纱线。这类变形丝的特点以蓬松为主，具有一定弹性，可伸性一般在15%以下。主要用于绒线、仿毛呢料、仿毛针织物、毛衣、帽子围巾等。

       此外，还有一些通过其他变形加工方法制成的变形纱线（如空气变形纱），它们大多是用于模仿天然纤维的某些特征，以弥补普通合纤衣料在外观、质地、耐用性等方面的不足。

2、花式纱线的性状与作用

       花式纱线是指通过各种加工方法而获得的具有特殊外观、手感、色彩变化、结构和质地的纱线。花式纱线由于加工方法不同，使其在结构上与普通纱线有所不同，其主要特点是纱线的截面粗细不匀、有不同的色彩，有些品种具有小圈或结子等特殊的外观。

       花式线在强力、耐磨性方面不如普通纱线结实，容易起毛起球和钩丝，但在外观表现方面却优于普通纱线，可通过制造各种花型、搭配各种色彩而得到新颖别致的外观效果。用花式纱线既可加工衣着材料，如织制各种色织女线呢、花呢；又可加工装饰材料，如各种手编毛线、窗帘家具等装饰织物。织物上花型突出，立体感强，风格独特。 花式纱线按其结构特征和形成方法可分为以下几类：

       A、花色纱（线）：彩虹线、印花线、混点线、彩点线

      （1）混色纱（线）：具有两色或多色混合效应的纱线。

       ①不同颜色的纤维、纱条混合；纱条印花后混并；不同染色性能的纤维混合后经染色产生异色等。纱线混色均匀则织物色彩变化平稳统一；若纱线混色不匀，深浅分明，其织物颜色变化显著，甚至有跳跃感，如“夹花”和“雨丝”效应就可这样获得，为服装增添细微变化的情趣。

       ②不同颜色的单纱合股：如花股线（AB线）采用两种不同色泽的细纱合股而成。若A、B色互为补色，则合股后有闪光效应。

       （2）间隔染色线（段染纱）：采用特殊装置，在纱线前进过程中对其分段染色，因而这类花色纱的外观呈现染色与不染色分段交替，或不同色彩分段排列延续，似彩虹变幻；或是一种采用间隔染色方法制得的色段长短不同的印花纱。

       （3）结扎线：将绞纱结扎后染色，未扎处染上颜色，扎结部位不染色而留斑白。结扎线的色彩变化是从本白渐渐过渡到某一颜色，自然而别致，结扎的宽窄、松紧、间隔不同，色彩效果不尽相同，其织物最终的“花色”更是变化难测。

       （4）彩点纱（钱）：纱线表面有不均匀分布的短而小的单色或多色彩点纤维粒或纱上有单色或多色彩点，长度短、体积小。彩点纱色彩点纤维粒醒目而富有点缀性，织制的面料色彩斑斓，每一处都各有不同的色彩。可以用于女装和男式休闲服装的面料等，如传统的粗纺钢花呢就是采用彩点线织制的。

       B、花式线：花式线的基本结构是由三部分组成：芯纱、饰纱和固纱。可分为超喂型（圈圈线、珠圈线、花圈线、螺旋线）和控制型（结子线、大肚线、竹节线、拉毛线 ）。

        芯纱：位于纱的中心，是构成纱线强力的主要部分。

       饰纱：形成花式纱的花式效应，起装饰作用。

       固纱：用于固定饰纱所形成的花型，通常采用强力好的细纱。

       （1）竹节纱 ：具有粗细分布不均匀的外观，即一段粗，一段细，变化可规则，也可随机。织物表面呈现起伏不平的质感，花型突出，风格别致，立体感强。可用于织制不同季节的面料和毛衫，体现厚薄和粗细变化。如：轻薄的夏令织物、厚重的冬季织物和各种仿麻织物等。各种仿麻织物运用大小不同、间距不等的竹节纱织制，使织物表面显现出粗纩、自然的粗细、凹凸竹节花纹，使人感受到一种回归的真情。  

       （2）圈圈纱（又称环圈纱）：饰线围绕在芯线上形成纱圈，纱圈的大小、距离和色泽均可变化，根据饰线比芯线超喂量的大小以及加捻大小，可形成各种波型线、小圈线、大圈线、辫子线和珠绒线等。环圈纱手感柔软、丰满，其面料表面有一层毛圈或圈珠效果，蓬松而温暖。但花圈易于擦毛和拉出，穿着和洗涤时需加倍小心。当饰线为强捻时,将自然成辫,形成辫子线。主要用于色织女线呢、精纺花呢、粗纺花呢、大衣呢和手编绒线等。

       （3）结子线（也称疙瘩线）：通常是由芯线和饰线两组纱线组成，结子由饰线形成。 饰纱围绕芯纱在短距离内形成一个结子，结子有长短之分，间距和色彩均可变化。长结子也称为毛毛虫，短结子可单色或多色。纱线上结实突出的结子最能表现不平或不匀的颗粒效应。细者织制面料，粗者织毛衫，具有跳动感。  

       （4）大肚纱（也称断丝线）：在纱线加捻过程中，间隔性地加入一小束纤维，并使这束纤维被包覆在加捻纱线的中间，形成局部的突起。改变加入纤维束的大小和颜色，可以形成不同突起效果和具有隐约颜色效果的大肚纱。 大肚纱面料立体感强，粗节构成的凸起花型好似天空中一片片云朵，细段织天，粗段绣云。

       （5）螺旋线 ：饰纱以螺旋状围绕在较其纱支高、捻度大或原料、色彩、光泽等有差异的纱线上，捻合后形成螺旋效果。一般饰纱的捻度较小而粗，它绕在较细且捻度较大的纱线上，加捻后，纱的松弛能加强螺旋效果，使纱线外观似旋塞。螺旋线多以两色、三色或变色形式出现，弹性好，面料蓬松抗压，有波纹图案。

       （6）拉毛线 ：饰纱经拉毛加工使纱线外观具有长、短毛茸。 产品茸毛感强，手感丰满柔软，其面料和服装极富毛型感与丰满感。拉毛线多用于粗纺花呢、手编毛线、毛衣和围巾等。

       C、特殊花式线：金银花式线、雪尼尔线、毛虫线、带子线等。

       （1）雪尼尔线 ：雪尼尔纱又称绳绒，它是用两根股线做芯线，通过加捻将羽纱夹在中间纺制而成。纤维被握持在合股的芯纱上，纱线表面布满耸立的纤维茸毛，外观如扁平或圆形的瓶刷。柔软丰满的毛茸，使织物极具丝绒感，悬垂、滑顺、光泽优雅，无需复杂的组织结构，便有特殊效果。用于绒类织物、休闲装及室内装饰织物、手工毛衣编结用线。

       （2）金银花式线 ：将金、银或其他颜色的铝薄片夹入两层透明涤纶薄膜之间，加工后便成为金银丝线。用金银丝后，闪烁的光泽华丽耀眼，产品显得华贵、高雅、绚丽夺目。

面料知识 | 纺织面料组织如何分析 ？

姚蔚铭

纺织品化学工程师（神秘职业）

来自专栏纺织印染图书馆

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一:概论

直径一般为几微米到几十微米,而长度比直径大百倍、千倍以上的细长物质称为纤维。但是不是所有的纤维都能用来制成纺织品。

纺织纤维是具有可纺性、可染性和一定强度、弹性、柔软性、细度、长度等特性并用来制造纺织品的各种纤维。

总的来说纺织纤维具有的特点就是:有细长的形状,柔软的而且富有弹性,能用于纺织生产。

二:分类

(一):根据纤维的几何结构可以分为长丝和短纤

1、长丝:指长度很长,连续的天然丝和化纤丝。长丝分为单丝和复丝。单丝由化纤厂用单孔喷丝头纺制出来或者从单颗茧子拉出来的丝。纺织行业生产用的长丝大多是复丝,即两跟或者两跟以上的单丝组成。如150D/96F,就是由96根单丝组成 。

2、短纤维:指长度较短的天然纤维和切断的的化学纤维。切断的化学短纤维中又可以分为棉型纤维,毛型纤维,和中长纤维,一般棉型纤维长度在33—38mm,毛型长度在76mm以上,中长型纤维在51—66mm。短纤维又分为纯纺纱和混纺纱,具有一种原料的叫纯纺纱,具有两种及以上的原料叫混纺纱。

3、常用纺织纤维的代号。

纤维名称 代号 纤维名称 代号

普梳棉 C(MH) 腈纶 AL(PAN)(PVN)

精梳棉 JC(CM) 维纶 V(PVFM)(PVA)

蚕丝(娟丝) S(CS) 涤毛 P/W

麻 L(M) 氨纶 PU(SP)

毛 W(YM) 丙纶 PP

粘胶 R(CF) 氯纶 PVC

醋脂纤维 AC 阳离子涤 CDP(CD)

铜氨 BB 涤棉 P/C(T/C)

涤纶 T(PET) 涤粘 P/R(T/R)

锦纶 N(PA) 阳粘毛 CD/R/W

(二):根据纤维的来源分类

1、天然纤维:指在自然界生产或者形成的又适用纺织生产使用的纤维,主要有动物纤维,植物纤维,矿物纤维。

2、化学纤维:是指用天然的或者合成的聚合物为原料,经过化学方法制成的纤维。主要有再生纤维(人造纤维)、合成纤维、无机纤维。

纺织纤维分类表:

三:纺织纤维的特性

(一) 纤维的粗细

1、 长丝类原料,定长制方式表示其粗细。是以规定单位长度的纤维所具有的重量来表示,其性质是数值越大,表示纤维越粗,反之就越细。通常有三种方式:

①:旦尼尔(D):规定9000米定长内纤维所具有的重量克数。就通常我们所说的D数。例如100D,意思9000米长的这种纤维(丝)有100g的重量

②:特克斯(Tex)规定1000米定长内纤维所具有的重量克数。

③:分特克斯DTex规定10000米定长内纤维所具有的重量克数。

2、 定重制方式:用于短纤

是以规定单位重量的纤维所具有的长度来表示,其性质是数值越大,表示纤维越细。反之越粗。通常有两种形式。

①:公制支数(N):规定1克重的纤维所具有的长度米数。

②:英制支数(S):规定1磅重的纤维所具有的长度(840码)数。

四:我们常用纺织纤维原料的功能介绍

(一):棉纤维

棉纤维的生长分为生长期,加厚期,转曲期,

棉纤维的种类:

1、 陆地棉,又称细绒棉,,占世界棉花总产量的85%以上。我国的陆地棉栽培面积占棉田总面积的98%以上。

2、 海岛棉:又称长绒棉,品质优良,产量高。国内在新疆,上海和广州有商量种植。长绒棉是高档的纺织产品原料。

3、 亚洲棉:又称粗绒棉,原产于印度,纤维短粗,只能适应个别纺织品的需要

4、 非洲棉,又称草棉,原产非洲,品质与亚洲棉接近,逐渐淘汰。

棉纤维的形态:

1、横截面形状:正常成熟的棉纤维,截面是不规则的腰圆型,中有中腔。

2、纵向形状:棉纤维具有天然转曲,它的纵截面呈不规则的而且沿纤维长度不断改变转向的螺旋形扭曲。

常规说法中棉纱的等级:

1、 普梳纱:指用普梳纺纱工艺纺出的纱线

2、 精梳纱:指用品质优良的棉纤维作原料,纺制时比普梳纱增加精梳工序而生产的纱线。精梳棉纺出的纱较细而

目前我们的用纱主要是精梳环锭纺,精梳紧密纺。

棉纤维的化学稳定性能:

棉纤维的主要组成成分物质是纤维素,所以耐碱不耐酸。棉纤维在一定浓度的氢氧化钠溶液或者液氨中处理后,纤维横向膨化,从而截面变圆,天然扭曲消失,使纤维呈现丝一般的光泽。如果膨化的同时再给予拉伸,则在一定的程度上改变纤维的内部结构,提高纤维强力。这就是通常我们所说的丝光原理。但是碱的浓度过高,同样会对棉纤维起破化作用。

(二):麻纤维

麻纤维主要分为茎纤维和叶纤维。茎纤维从麻类植物茎部取得的纤维。叶纤维从麻类植物叶子取得的纤维。

麻纤维的形态结构:

不同种类的麻纤维的截面形状不尽相同。苎麻大多呈腰圆形,有中腔,胞壁有裂纹。亚麻截面呈多角形,也有中腔。麻纤维的纵向大多较平直,有竹节效果。

麻纤维的形态化学性能:

主要组分是纤维素,因此麻纤维的化学稳定性能与棉相似,耐碱不耐酸。

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(三):粘胶

粘胶纤维是指从木材和植物杆等纤维素原料中提取的 α-纤维素,或以棉短绒为原料,经加工成纺丝原液,再经湿法纺丝制成的人造纤维。分人造丝和人造棉。

(四):天丝

天丝是一种纤维素纤维,采用溶剂纺丝技术,干强略低于涤纶,但明显高于一般的粘胶纤维,湿强比粘胶有明显的改善,具有非常高的刚性,良好的水洗尺寸稳定性(缩水率仅为2%),具有较高的吸湿性,纤维横截面为圆形或椭圆形,光泽优美,手感柔软,悬垂性好,飘逸性好。总起来说:

天丝具有:

1 有棉的柔软性

2 有涤纶的高强力

3 有毛的保暖性

但是它在湿热的条件下容易变硬,在冷水的挑绒性也不好

(五):莫代尔

莫代尔 (Modal) 是一种高湿模量粘胶纤维的纤维素再生纤维,该纤维的原料采用云杉、榉木制成的木浆粕,通过专门的纺丝工艺加工成纤维。该产品原料全部为天然材料,对人体无害,并能够自然分解,对环境无害。莫代尔纤维制成木质浆液后经过专门的纺丝工艺制作而成,是一种纤维素纤维,所以与棉一样同属纤维素纤维,是纯正的天然纤维。目前该纤维的生产企业有奥地利兰精公司,唐山三友集团兴达化纤有限公司2010年9月在国内首家研制成功。莫代尔纤维的干强接近于涤纶,湿强要比普通粘胶提高了许多、光泽、柔软性、吸湿性、染色性、染色牢度均优于纯棉产品;用它所做成的面料,展示了一种丝面光泽,具有宜人的柔软触摸感觉和悬垂感以及极好的耐穿性能。

(六):涤纶

涤纶本身是一个商品名称,化学名聚对苯二甲酸乙二脂。属聚脂纤维的一种,采用熔体纺丝法制得。有长丝和短纤。例如75D/100D/150D属长丝,45sT/32st/21 sT,属短纤。

五:纺织纤维的鉴别

1、手感目测

根据各种纤维的外观形态,颜色,光泽,长短,粗细,强力,手感,含杂等情况,依靠感官来鉴别。例如天然纤维中棉毛丝麻,各有显著特点,棉纤维比较柔软,长度短,含杂质和疵点。麻纤维手感较粗硬,羊毛纤维较长有卷曲,柔软而富有弹性。蚕丝具有特殊的光泽,纤维细而柔软。氨纶为高弹,高伸长,高回复性。

2 、形状

纤维名称 横截面形态 纵截面形态

棉 有中腔,呈不规则腰圆形 扁平带状,有天然卷曲

丝光棉 有中腔,近似圆形或者不规则腰圆 近似圆柱,有光泽和缝隙

苎麻 腰圆形,有中腔,胞壁有裂纹 纤维较粗,有长形条纹及竹节横状

亚麻 多边形,有中腔 纤维较细,竹节横状

桑蚕丝 不规则三角形或者多边形,角是圆的 有光泽,纤维直径及形态有差异

羊毛 圆形或者近似圆形 表面粗糙,有大多呈环状或者瓦状鳞片

粘胶 锯齿形,有皮芯结构 表面平滑,有清晰条纹

莫代尔 哑铃形 表面平滑,有沟槽

天丝 圆形或近似圆形 表面平滑,有光泽

涤纶 原形或近似原形及各种异型截面 表面平滑,有的有小黑点

锦纶 原形或近似原形及各种异型截面 表面平滑,有的有小黑点

3 、燃烧特点

纤维名称 燃烧特点

棉 遇火立即燃烧,速度快,发出**火焰,烧纸气味,纤维烧焦部分黑褐色

亚纤维 燃烧的特性与棉相似,有烧干草气味,有时灰烬色泽较深。

桑蚕丝 燃烧是先卷缩成团,燃烧速度比棉慢,燃烧散发出来的味道与羊毛相似,但较为轻微,燃烧后的灰烬比羊毛稍淡,呈黑褐色小球,用手指一压就碎

羊毛 接近火焰先卷缩,后冒烟,然后羊毛气泡燃烧,火焰呈橘**。燃烧速度比棉慢,离开火焰停止燃烧。燃烧气味是烧焦头发的味道。燃烧后是具有光泽的黑褐色的脆性状物,手指一压就碎。灰烬数量 多。

粘胶 燃烧基本与棉相似,燃烧速度比棉快,**火焰,烧纸气味,灰烬少

涤纶 与火焰接触十,先引起卷缩熔融,然后燃烧,有熔融物,有**明亮的火焰,焰边呈兰色,火焰顶有黑烟,离开火焰停止燃烧。灰烬呈黑褐色玻璃状硬块。

锦纶 接近火焰时可引起纤维收缩,接近火焰时纤维循环卷缩熔融,同时有小气泡,燃烧时有边缘呈兰色的橘**火焰。离开火焰立即停止燃烧。有烧漆味,和芹菜的气味。燃烧后纤维呈浅褐色玻璃珠状,不易压碎。

介绍常见的几种纺织原料的规格

长丝类

一:涤纶长丝类:(FDY),通常有50D FDY 75D FDY 100D FDY 150D FDY 200D FDY 250D FDY等

二:涤纶低弹丝类:(DTY),通常有75D DTY 100D DTY 150D DTY 200D DTY 250D DTY 300D DTY等

三:涤纶预取向丝(POY):通常有50D POY 68D POY 75D POY 100D POY 150D POY等

四:锦纶丝类:(尼龙):分为长丝和弹力丝类:通常有20D、30D 40D 50D 60D等。

五:人造丝:通常有:75D 100D 120D 150D 20D 250D 等。

短纤类

一:棉纱类

1、单股纱通常有:10s/1 12s/1 14s/1 16s/1 20s/1 21s/1 30s/1 32s/1 40s/1 45s/1 50s/1 60s/1

2、双股纱通常有:32s/2 36s/2 40s/2 45s/2 50s/2 60s/2 80s/2 100s/2 120s/2 140s/2

二:纯涤纱或者纯粘胶纱

1、 单股纱通常有:20s/1 25s/1 32s/1 40s/1 50s/1

2、 双股纱通常有:32s/2 40s/2 50s/2 60s/2

三:混纺纱类

1、单股纱通常有:20s/1 T/C 21s/1 T/R 25s/1 T/R 40s/1 T/R 32s T/W 32s/1 CD/R/W阳粘毛等等

2、双股纱通常有:32s/2 T/C 50s/2 T/R 50s/2 CD/T/R(阳涤粘)等等

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上机织造

(机织物形成示意图)

一、 织物形成原理

传统的两向机织物是由经、纬两系统纱线在织机上互相交织而成。在形成织物时,棕框由开口机构控制做上下交替运动,使一部分经纱提升,另一部分经纱不提升,形成梭口,纬纱由引纬机构控制引入梭口,通过打纬机构由钢筘将纬纱推向织口,完成经纬交织。

二:上机图

穿棕图,纹版图,,穿筘图和组织图四者是织物上机织造前所必须确定的重要工艺条件,总称上机图。

三:织物组织

最常规的克重计算

由一个例子来说明:

比如一个品种规格是:100D32S JC 13080, 计算其含棉量及其克重

首先克重=经纬重量之和

经向重量:13058100/9000=837/092=91g

其中130----经向密度

58-----成品门幅

100---经向原料粗细

9000---系数

092----理论织缩(根据不同的品种。不同的织造方法变动)

纬向重量:166/900016530=912g

其中166=5315/32(纬向32s)

9000----系数

165----上机门幅宽度

30-----上机纬密。

由此可知:此品种棉含量50%左右

克重=(91+912)/095=1918g098=188g/148=126g/m2

染色机理

一:棉织物练漂加工的主要过程有:原布准备、烧毛、退浆、煮练、漂白、丝光。

1) 原布准备:原布准备包括原布检验、翻布(分批、分箱、打印)和缝头。原布检验的目的是检查坯布质量,发现问题能及时加以解决。检验内容包括物理指标和外观疵点两项。前者包括原布的长度、幅度、重量、经纬纱线密度和密度、强力等,后者如纺疵、织疵、各种班渍及破损等。通常抽查总量的10%左右。原布检验后,必须将原布分批、分箱,并在布头上打印,标明品种、加工工艺、批号、箱号、发布日期和翻布人代号,以便于管理。为了确保连续成批的加工,必须将原布加以缝接。

2) 烧毛:烧毛的目的在于烧去布面上的绒毛,使布面光洁美观,并防止在染色、印花时因绒毛存在而产生染色不匀及印花疵病。织物烧毛是将织物平幅快速通过高温火焰,或擦过赤热的金属表面,这时布面上存在的绒毛很快升温,并发生燃烧,而布身比较紧密,升温较慢,在未升到着火点时,即已离开了火焰或赤热的金属表面,从而达到烧去绒毛,又不操作织物的目的。

3) 退浆:纺织厂为了顺利地织布,往往对经纱上浆以提高强力和耐磨性。坯布上的浆料即影响织物的吸水性能,还影响染整产品的质量,且会增加染化药品的消耗,故在煮练前应先去除浆料,这个过程叫退浆。棉织物上的浆料可采用碱退浆、酶退浆、酸退浆等方法,将其从织物上退除。碱退浆使浆料膨化,与纤维粘着力下降,经水洗从织物上退除。酶、酸、使淀粉降解,在水中溶解度增大,经水洗退除。由于酸对棉纤损伤大,很少单独使用,常与酶退浆、碱退浆联合使用。

4) 煮练:棉纤维生长时,有天然杂质(果胶质、蜡状物质、含氮物质等)一起伴生。棉织物经退浆后,大部分浆料及部分天然杂质已被去除,但还有少量的浆料以及大部分天然杂质还残留在织物上。这些杂质的存在,使绵织布的布面较黄,渗透性差。同时,由于有棉籽壳的存在,大大影响了棉布的外观质量。故需要将织物在高温的浓碱液中进行较长时间的煮练,以去除残留杂质。煮练是利用烧碱和其他煮练助剂与果胶质、蜡状物质、含氮物质、棉籽壳发生化学降解反应或乳化作用、膨化作用等,经水洗后使杂质从织物上退除。

5) 漂白:棉织物经煮练后,由于纤维上还有天然色素存在,其外观不够洁白,用以染色或印花,会影响色泽的鲜艳度。漂白的目的就在于去除色素,赋于织物必要的和稳定的白度,而纤维本身则不受显著的损伤。棉织物常用的漂白方法有次氮酸钠法、双氧水法和亚氯酸钠法。次氯酸钠漂白的漂液PH值为10左右,在常温下进行,设备简单,操作方便、成本低,但对织物强度损伤大,白度较低。双氧水漂白的漂液PH值为10,在高温下进行漂白,漂白织物白度高而稳定,手感好,还能去除浆料及天然杂质。缺点是对设备要求高,成本较高。在适当条件下,与烧碱联合,能使退浆、煮练、漂白一次完成。亚氯酸钠漂白的漂液PH值为4～45,在高温下进行,具有白度好,对纤维损伤小的优点,但漂白时易产生有毒气体,污染环境,腐蚀设备,设备需要特殊的金属材料制成,故在应用上受到一定限制。次氯酸钠和亚氯酸钠漂白后都要进行脱氯,以防织物在存在过程中因残氯存在而受损。

6) 丝光:丝光是指棉织物在室温或低温下,在经纬方向上都受到张力的情况下,用浓的烧碱溶液处理,以改善织物性能的加工过程。棉织物经过丝光后,由于纤维膨化,纤维纵向天然扭转消失,横截面成椭圆形,对光的反向更有规律,因而增进了光泽。纤维无形定区的增加,使染色时染料的上染率增加。取向度的提高,使织物强力增加,同时还有定形作用。丝光后,一定要采用冲吸去碱或蒸箱去碱,或平洗地去碱等方法充分去碱,直至织物呈中性。

二:染色

染色是借染料与纤维发生物理或化学的结合,或用化学方法在纤维上生成颜料,使整个纺织品具有一定色泽的加工过程。染色是在一定温度、时间、PH值和所需染色助剂等条件下进行的。染色产品应色泽均匀,还需要具有良好的染色牢度。织物的染色方法主要分浸染和轧染。浸染是将织物浸渍于染液中,而使染料逐渐上染织物的方法。它适用于小批量多品种染色。绳状染色、卷染都属于此范畴。轧染是先把织物浸渍于染液中,然后使织物通过轧辊,把染液均匀轧入织物内部,再经汽蒸或热熔等处理的染色方法。它适用于大批量织物的染色。

三:各种染料,不同的染色方法

1 直接染料 直接染料能溶于水,在中性或弱碱性溶液中,可直接上染棉纤维。染色时加入食盐等中性电解质,能增加染料上的杂量。直接染料色谱齐全,染色方法简便,价格也较便宜,曾为棉织物的主要染料。但这种染料染色牢度不够好,需在后处理中进行固色处理。

2 活性染料 活性染料是指含有活性基团的可溶性染料。在适当条件下,能与纤维素纤维、蛋白质纤维发生化学结合,大大地提高被染物的水洗、皂洗色牢度等。同时,它还具有染色、印花简便、色泽鲜艳,色谱较齐,价格较便宜等优点。但一般活性染料固色率不高,在碱性溶液中易水解,造成浮色。所以织物染色时采用先染色,后固色的方法,以提高染料的固色率。用于印花,要根据染料品种的不同,选用一相法或两相法印花。还有一些活性染料的耐氯漂色牢度和耐气候色牢度较差。

3 还原染料 还原染料不溶于水,不能直接染色。需在烧碱、保险粉的碱性强还原溶液中使其还原为隐色体,由隐色体上染棉纤维,经过氧化,回复成不溶性染料而固着于纤维。还原染料的色谱齐全,色泽鲜艳,而日晒、皂洗色牢度均较优良。但因价格较贵,某些黄、橙品种有光敏脆损作用,因此在应用上受到一定限制。染色或印花时要加强皂煮后处理,去除浮色,提高鲜艳度。

4 可溶性还原染料 可溶性还原染料是还原染料的衍生物,可溶于水,染在纤维上后,需在酸液中经过氧化处理,使染料水解、氧化,回复成不溶性的还原染料而染着在纤维上。可溶性还原染料的染色工艺比较简单,染色比较匀透,染色牢度高。但这种染料的价格昂贵,主要用于浅、中色棉织物的染色、印花。

5 硫化染料 硫化染料不溶于水,但能溶解在硫化纳溶液中,还原成隐色体,隐色体被棉纤维吸收后,氧化成不溶性染料而固着在棉纤维上。硫化染料主要用于棉纤维深色产品的染色,水洗和日晒度尚好,染色方法简便,价格便宜,但其磨擦色牢度较差,色泽不够鲜艳。某些染料(如硫化黑),在织物存放过程中,会使纤维脆损,因此染色后需作防脆处理。黄、橙色硫化染料往往对纤维有光敏脆损作用。

6 不溶性偶氮染料 不溶性偶氮染料是由两上染料中间打底剂(色酚)和显色剂(色基)组成。染色时,织物先以色酚的烧碱溶液打底,然后用色基的重氮化溶液显色,织物上的色酚和色基的重氮化合物偶合瓜而生成不溶性偶氮染料,固着于织物上。由于色基进行重氮化反应时,需要用冰,所以不溶性偶氨染料又称冰染料。该类染料色泽鲜艳,耐皂洗色牢度很好,耐日晒色牢度也较好,但磨擦色牢度较差,湿摩擦我牢度更差。

7 稳定不溶性偶氮染料 稳定不溶性偶氮染料是色酚钠盐与暂稳定的重氮化合物的混合物,在一般情况下,两者不发生偶合反应。印花后经过一定的处理,暂稳定的重氮化合物转 化为活泼的重氮化合物,而与色酚偶合生成不深性偶氮染料。这类染料主要用于印制小块花纹。

8分散染料 分散染料是一类分子较小,结构上不带水溶性基团的非离子型染料。这类染料难溶于水,染色是借助分散剂的作用,染料以细小的颗粒状态均匀地分散在染液中,因此这种称为分散染料。主要用于涤纶染色,一般在130度左右的温度中进行染色。

9、阳离子染料染色 阳离子染料是一类色泽十分鲜艳的水溶性染料,染料在水溶液中电离为阳离子,通过电荷引力,使在染液中带阴离子的纤维染色,主要用于阳离子,腈纶染色。

化学纤维织物是近代发展起来的新型衣料，种类较多。这里主要是指由化学纤维加工成的纯纺、混纺或交织物，也就是说由纯化纤织成的织物，不包括与天然纤维间的混纺、交织物，化纤织物的特性由织成它的化学纤维本身的特性决定。

化学纤维是指以天然或人工高分子物质为原料制成的纤维。

一、化学纤维可根据原料来源的不同，分为再生纤维和合成纤维等。

(一)再生纤维

再生纤维的生产是受了蚕吐丝的启发，用纤维素和蛋白质等天然高分子化合物为原料，经化学加工制成高分子浓溶液，再经纺丝和后处理而制得的纺织纤维。

再生纤维网眼布面料

再生纤维网眼布面料

■1．再生纤维素纤维　用天然纤维素为原料的再生纤维，由于它的化学组成和天然纤维素相同而物理结构已经改变，所以称再生纤维素纤维。

粘胶纤维是以天然棉短绒、木材为原料制成的，它具有以下几个突出的优点。

(1)手感柔软光泽好，粘胶纤维像棉纤维一样柔软，丝纤维一样光滑。

(2)吸湿性、透气性良好，粘胶纤维的基本化学成份与棉纤维相同，因此，它的一些性能和棉纤维接近，不同的是它的吸湿性与透气性比棉纤维好，可以说它是所有化学纤维中吸湿性与透气性最好的一种。

(3)染色性能好，由于粘胶纤维吸湿性较强，所以粘胶纤维比棉纤维更容易上色，色彩纯正、艳丽，色谱也最齐全。

粘胶纤维最大的缺点是湿牢度差，弹性也较差，织物易折皱且不易恢复；耐酸、耐碱性也不如棉纤维。

■2．富强纤维　俗称虎木棉、强力人造棉。它是变性的粘胶纤维。

富强纤维同普通粘胶纤维(即人造棉、人造毛、人造丝)比较起来，有以下几个主要特点：

(1)强度大，也就是说富强纤维织物比粘胶纤维织物结实耐穿。

(2)缩水率小，富强纤维的缩水率比粘胶纤维小1倍。

富强纤维

富强纤维

弹性好，用富强纤维制做的衣服比较板整，耐折皱性比粘胶纤维好。

(4)耐碱性好，由于富强纤维的耐碱性比粘胶纤维好，因此富强纤维织物在洗涤中对肥皂等洗涤剂的选择就不像粘胶纤维那样严格。

(二)合成纤维

合成纤维是由合成的高分子化合物制成的，常用的合成纤维有涤纶、锦纶、腈纶、氯纶、维纶、氨纶等。

■1．涤纶　涤纶的学名叫聚对苯二甲酸乙二酯，简称聚酯纤维。涤纶是我国的商品名称，国外有称“大可纶”，“特利纶”，“帝特纶”等。

涤纶由于原料易得、性能优异、用途广泛、发展非常迅速，现在的产量已居化学纤维的首位。

李苏合成纤维

李苏合成纤维

涤纶最大的特点是它的弹性比任何纤维都强；强度和耐磨性较好，由它纺织的面料不但牢度比其它纤维高出3～4倍，而且挺括、不易变形，有“免烫”的美称；涤纶的耐热性也是较强的；具有较好的化学稳定性，在正常温度下，都不会与弱酸、弱碱、氧化剂发生作用。

缺点是吸湿性极差，由它纺织的面料穿在身上发闷、不透气。另外，由于纤维表面光滑，纤维之间的抱合力差，经常摩擦之处易起毛、结球。

■2．锦纶　锦纶是我国的商品名称，它的学名叫聚酰胺纤维；有锦纶－66，锦纶－1010，锦纶－6等不同品种。锦纶在国外的商品名又称“尼龙”，“耐纶”，“卡普纶”，“阿米纶”等。锦纶是世界上最早的合成纤维品种，由于性能优良，原料资源丰富，因此一直是合成纤维产量最高的品种。直到1970年以后，由于聚酯纤维的迅速发展，才退居合成纤维的第二位。

锦纶的最大特点是强度高、耐磨性好，它的强度及耐磨性居所有纤维之首。

锦纶的缺点与涤纶一样，吸湿性和通透性都较差。在干燥环境下，锦纶易产生静电，短纤维织物也易起毛、起球。锦纶的耐热、耐光性都不够好，熨烫承受温度应控制在140℃以下。此外，锦纶的保形性差，用其做成的衣服不如涤纶挺括，易变形。但它可以随身附体，是制做各种体形衫的好材料。

■3．腈纶　腈纶是国内的商品名称，其学名为聚丙烯腈纤维。国外又称“奥纶”，“考特尔”，“德拉纶”等。

腈纶的外观呈白色、卷曲、蓬松、手感柔软，酷似羊毛，多用来和羊毛混纺或作为羊毛的代用品，故又被称为“合成羊毛”。

腈纶固体纱

腈纶固体纱

腈纶的吸湿性不够好，但润湿性却比羊毛、丝纤维好。它的耐磨性是合成纤维中较差的，腈纶纤维的熨烫承受温度在130℃以下。

■4．维纶　维纶的学名为聚乙烯醇缩甲醛纤维。国外又称“维尼纶”，“维纳尔”等。

维纶洁白如雪，柔软似棉，因而常被用作天然棉花的代用品，人称“合成棉花”。维纶的吸湿性能是合成纤维中吸湿性能最好的。另外，维纶的耐磨性、耐光性、耐腐蚀性都较好。

■5．氯纶　氯纶的学名为聚氯乙烯纤维。国外有“天美龙”，“罗维尔”之称。

氯纶的优点较多，耐化学腐蚀性强；导热性能比羊毛还差，因此，保温性强；电绝缘性较高，难燃。另外，它还有一个突出的优点，即用它织成的内衣裤可治疗风湿性关节炎或其它伤痛，而对皮肤无刺激性或损伤。

氯纶的缺点也比较突出，即耐热性极差。

■6．氨纶　氨纶的学名为聚氨酯弹性纤维，国外又称“莱克拉”，“斯潘齐尔”等。它是一种具有特别的弹性性能的化学纤维，目前已工业化生产，并成为发展最快的一种弹性纤维。

氨纶弹性优异。而强度比乳胶丝高2～3倍，线密度也更细，并且更耐化学降解。氨纶的耐酸碱性、耐汗、耐海水性、耐干洗性、耐磨性均较好。

氨纶纤维一般不单独使用，而是少量地掺入织物中，如与其它纤维合股或制成包芯纱，用于织制弹力织物。

二、按几何形状分为长丝、短纤维、异形纤维、复合纤维和变形丝。

（1）长丝：化学纤维加工中不切断的纤维。长丝又分为单丝和复丝。

单丝：只有一根丝，透明、均匀、薄。

复丝：几根单丝并合成丝条。

（2）短纤维：化学纤维在纺丝后加工中可以切断成各种长度规格的纤维。

（3）异形纤维：改变喷丝头形状而制得的不同截面或空心的纤维。

①、改变纤维弹性，抱合性与覆盖能力，增加表面积，对光线的反射性增强。

②、特殊光泽。如五叶形、三角形。

③、质轻、保暖、吸湿性好。如中空。

④、减少静电。

⑤、改善起毛、起球性能，提高纤维摩擦系数，改善手感。

（4）复合纤维：将两种或两种以上的聚合体，以熔体或溶液的方式分别输入同一喷丝头，从同一纺丝孔中喷出而形成的纤维。又称为双组分或多组分纤维。复合纤维一般都具有三度空间的立体卷曲，体积高度蓬松，弹性好，抱合好，覆盖能力好。特点是：

①、结构不均匀。

②、组分不均匀。

③、膨胀不均匀。

（5）变形丝：经过变形加工的化纤纱或化纤丝。

①、高弹涤纶丝：利用合纤的热塑性加工，50~300%的伸长率。

②、低弹涤纶丝：伸长率控制在35%以下。

③、腈纶膨体纱；利用腈纶的热弹性。热拉伸——高收缩，收缩可达45~53%，与低收缩纤维混合纺纱，经蒸汽处理。

三、按照用途分为普通纤维和特种纤维。

（1）普通纤维：再生纤维与合成纤维。

（2）特种纤维：耐高温纤维、高强力纤维、高模量纤维、耐辐射纤维。

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化学纤维

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化学纤维的种类

人造纤维

合成纤维

普通合成纤维

特种纤维

改性纤维

无机纤维

化学纤维的结构

大分子结构

织态结构

序态

结晶形态

侧序分布

取向

表征化学纤维性质的参数

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用天然的或人工合成的高分子物质为原料制成的纤维。常见的纺织品，如粘胶布、 涤纶卡其、 锦纶丝袜、腈纶毛线以及丙纶地毯等，都是用化学纤维制成的。根据原料来源的不同,化学纤维可以分为：①人造纤维,以天然高分子物质（如纤维素等）为原料，有粘胶纤维等；②合成纤维，以合成高分子物为原料，有涤纶等；③无机纤维，以无机物为原料，有玻璃纤维等。自从18世纪抽出第一根人工丝以来，化学纤维品种、成纤方法和纺丝工艺技术都有了很大的进展。

化学纤维的制备，通常是先把天然的或合成的高分子物或无机物制成纺丝熔体或溶液，然后经过过滤、计量，由喷丝头(板)挤出成为液态细流，接着凝固而成纤维。此时的纤维称为初生纤维。它的力学性能很差，不能直接应用，必须通过一系列后加工工序才能符合纺织加工和使用的要求。后加工主要是对纤维进行拉伸和热定形，以提高纤维的力学性质和尺寸稳定性。拉伸是使初生纤维中大分子或结构单元沿着纤维轴取向；热定形主要是使纤维中内应力松弛。湿纺纤维的后加工还包括水洗、上油、干燥等工序。纺制长丝时，经过上述工序即可卷绕成筒；纺制短纤维时还须增加卷曲、切断和打包工序。

化学纤维的种类

人造纤维 中国不仅是饲蚕制丝的发源地，从历史记载看也是人工制造纤维最早的国家（参见中国化学纤维生产史）。人造纤维的主要品种有:①粘胶纤维,1848年J默塞发现棉纤维素被浓碱液浸渍后，化学反应灵敏性增加。此后英国人C克罗斯和E贝文用二硫化碳与碱纤维作用获得溶解性纤维素黄酸酯，从而制得粘胶纤维。后来出现了离心罐式绕丝器，使粘胶纤维有了工业化生产的条件。②硝酸酯纤维，又称硝酸人造丝。1855年，英国人将纤维素硝化后溶解成胶液并挤压成丝。 1884年，脱硝方法研究成功，硝酸法制造人造丝正式投产。③醋酯纤维，将棉短绒在以冰醋酸为主的试剂中醋化形成纤维素醋酸酯,溶解在三氯甲烷的浆液中, 经过纺丝获得三醋酯纤维。如将纤维素醋酸酯局部皂化，则获得溶于丙酮的纤维素醋酸酯，纺丝后所得纤维称二醋酯纤维。④铜铵纤维，采用氢氧化四氨铜溶液作溶剂，将棉短绒溶解成浆液纺丝制得的人造丝。丝质精细优美，但成本较高。⑤人造蛋白质纤维，英国人最早研究从动物胶中提取蛋白制造人造蛋白纤维。1935年意大利有人试验从牛乳中提取乳酪素，制成人造羊毛。此后，一些国家相继以大豆蛋白、花生蛋白制取人造纤维获得成功。由于这类纤维的实用性能和制造成本存在问题，产量极少。

自从粘胶纤维工业化生产以来，随着科学技术的发展，人造纤维的产量不断增加、质量不断提高。到了40年代末,各种人造纤维的世界总年产量已超过60万吨,其中粘胶纤维占84%。此后，又发展出几种有突出性能的新型粘胶纤维。其中有：

①　高湿模量纤维：结构接近于棉纤维，截面形状接近于羊毛,湿态与干态的强度比达70%，吸水量小,碱溶性低。50年代初，日本石川正之改进粘胶纤维制备工艺条件，并将初生的湿丝条进行高倍拉伸，获得高强度的粘胶纤维，取名为“虎木棉”。此后，比利时、瑞士和法国等相继生产，制得一系列高强度、低延伸度和高湿模量的粘胶纤维，统称波里诺西克。这种纤维兼具棉和粘胶纤维的优点。

②　超强粘胶纤维：是一系列具有高强度、高韧性和抗疲劳等性能的粘胶纤维。这种纤维晶粒小、横截面上皮层结构占60%以上,有的甚至达100%。因此，纤维的强度和抗疲劳性能都很高，可用于制造汽车轮胎帘子线。

③　永久卷曲粘胶纤维：利用粘胶纤维具有皮芯结构的特点，采用适当的工艺条件，使纤维横截面形状不对称和皮层厚度分布不均匀，在横截面上产生不同的内应力，从而使纤维形成卷曲形态。

合成纤维 普通合成纤维 20世纪30年代中期合成纤维开始兴起。聚氯乙烯纤维是最早的合成纤维（见含氯纤维）。以乙炔和盐酸合成氯乙烯，然后经过聚合、纺丝制成纤维。德国最早的产品称配采乌(PCU)。纤维的断裂强度和延伸度近似于棉，干态和湿态的强度几乎相等，耐水，抗腐蚀而且不易霉烂，对各种化学药品的反应很稳定。耐燃烧是聚氯乙烯纤维的一个突出性质，但在75～80℃时易变形。聚氯乙烯纤维可以用作工业滤布、薄膜、包装布、航海服以及游泳衣等。将聚氯乙烯继续氯化，可使含氯量升至64%，这类高氯纤维商品名叫配采(PC)，中国称过氯乙烯纤维。其软化点高于纯聚氯乙烯纤维，短纤维适用于制做飞行员和消防员的防火服装。普通合成纤维的品种很多，重要的有：

①　聚酰胺纤维：中国称锦纶，又称尼龙。1939年美国人首先研制成功。由己二酸和己二胺缩水成盐，再经缩聚、熔纺而成纤维。根据单体分子上碳原子的数目，这种纤维称为聚酰胺66。由氨基己酸缩水生成己内酰胺，进一步开环聚合获得的纤维,称聚酰胺6。这两种纤维都具有优异的耐磨性,回弹性和耐多次变形性能,广泛用于制做袜子、内衣、运动衣、轮胎帘子线、工业带材、渔网、军用织物等。

②　聚丙烯腈纤维：中国称腈纶。50年代初出现以来发展很快。1950年工业化生产的产品为纯聚丙烯腈长丝，因吸湿性差而染色困难，后经改进与烯基衍生物形成2元或3元共聚物，其中90%左右为丙烯腈，染色性能大为改善。腈纶广泛用于制做绒线、针织物和毛毯。腈纶纺织物轻、松、柔软、美观，能长期经受较强紫外线集中照射和烟气污染，是目前最耐气候老化的一种合成纤维织物，适用于作船篷、账篷、船舱和露天堆置物的盖布等。

③　聚酯纤维：中国称涤纶。1940年由英国人J温菲尔德和J迪克逊用对苯二甲酸和乙二醇为原料，在实验室内研制成功，1941年正式生产。涤纶的拉伸性、回弹性和化学稳定性都很好。涤纶织物具有挺刮和易洗快干的优点。涤纶的耐晒强度比锦纶好，能抗微生物和霉烂，耐虫蛀,但吸湿性不及锦纶,且染色困难。涤纶采用熔体纺丝,纺丝速度在1300米/分以下。后来有一种高速纺涤纶长丝,纺速在3500米/分以上，不仅产量增加，而且由于纤维中大分子部分取向而使结构比较稳定，纤维便于运输和贮藏。

④　聚烯烃纤维:是50年代发展的纤维,其中重要品种聚乙烯纤维是用石油裂解所得的乙烯副气为原料制成的，中国商品名乙纶。乙纶织物可用作汽车装饰布、家具布、工厂滤布、船篷、绳索和渔网等。等规聚丙烯纤维是聚烯烃纤维中一个出色的品种,简称聚丙烯纤维,中国商品名丙纶。意大利人G纳塔以三乙基铝及四氯化钛溶于四氢化萘中作为催化剂将丙烯进行聚合，使大分子具有立体规整性，由此获得固体高结晶性的聚丙烯，可以制成性能优越的纤维。聚丙烯纤维吸湿率低，不能用常规方法染色,常在聚合物里掺入颜料,熔态时捏和纺制成有色纤维。丙纶耐老化性能很差，必须添加防老化剂以改善其耐日光性能。丙纶可用作地毯、大面积的人工草坪、工业用滤布、工作服以及家用织物如蚊帐等，还可与其他纤维混纺制成各种针织物和机织物。

⑤　聚乙烯醇纤维：中国称维纶。是以醋酸乙烯为原料进行聚合、醇解、纺丝，然后经缩甲醛而制得。维纶性质接近于棉，吸湿性比其他合成纤维高。主要产品为短纤维，用于制做渔网、 滤布、 帆布、轮胎帘子线、软管织物、传动带以及工作服等。生产维纶的主要国家有日本、朝鲜和中国。维纶与聚氯乙烯纤维混纺的产品称为维氯纶。

特种纤维 指具有耐腐蚀、耐高温、难燃、高强度、高模量等一些特殊性能的新型合成纤维。特种纤维除作为纺织材料外，广泛用于国防工业、航空航天、交通运输、医疗卫生、海洋水产和通信等部门。主要品种有：

①　耐腐蚀纤维：是用四氟乙烯聚合制成的含氟纤维,1954年在美国试制成功，商品名特氟纶 (Teflon),中国称氟纶。聚四氟乙烯熔点327℃,极难溶解，化学稳定性极好，在王水、酸液和浓碱液中沸煮而不分解，除在高温下经过高度氟化过的试剂外，几乎不溶于任何溶剂。氟纶织物主要用作工业填料和滤布。

②　耐高温纤维：有聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚酰亚胺纤维等种类，其熔点和软化点高，长期使用温度在200℃以上能保持良好的性能。

③　高强度高模量纤维:指强度大于10克/旦、模量大于200克/旦的合成纤维。如1968年美国研制的凯夫拉尔，是将聚对苯二甲酰对苯二胺制成液晶溶液，通过干－湿法纺丝制成的纤维,中国称芳纶1414，可用作飞机轮胎帘子线和航天、航空器材的增强材料。以粘胶纤维、腈纶纤维、沥青为原料经高温碳化、石墨化可以得到高强度、高模量碳纤维。用碳纤维制成的复合材料，是制造宇宙飞船、火箭、导弹、飞机的结构材料，在原子能、冶金、化工等工业部门和体育运动器材方面也有广泛的应用。

④　难燃纤维：如酚醛纤维、PTO纤维等,在火焰中难燃，可用作防火耐热帘子布、绝热材料和滤材等。

⑤　弹性体纤维：断裂伸长率在400%以上,拉伸外力除去后能快速恢复原来长度。弹性纤维的代表品种是聚氨酯纤维，中国称氨纶。弹性纤维是由硬链段和软链段嵌段共聚物制成的。软链段赋予纤维高的伸长率，硬链段不发生形变，阻止分子间的相对滑移，因而赋予纤维较高的回弹性。弹性纤维可制紧身衣、游泳衣、松紧带、袜子罗口、外科手术用袜等。

⑥　功能纤维：改变纤维形状和结构使其具有某种特殊功能，例如将铜铵纤维或聚丙烯腈纤维制成中空形式，在医疗上可用作人工肾透析血液病毒的材料。聚酰胺66中空纤维用作海水淡化透析器，聚酯中空纤维用作浓缩、纯化和分离各种气体的反渗透器材等。

改性纤维 合成纤维虽然有良好的物理机械性质，但是由于表面光滑，吸水性、染色性差，织物的服用性能不及天然纤维织物。为使合成纤维具有天然纤维特色，50年代开展合成纤维改性研究，主要是用物理方法或化学方法改善合成纤维的吸湿、染色、抗静电、抗燃、抗污、抗起球等性质，同时还增加了化学纤维的品种。

①　化学改性：主要有接枝变性、共聚变性以及将原纤维经过化学处理变性等三种方法。

②　物理改性：主要有通过改变喷丝孔形状纺制的异形纤维；利用合成纤维的热塑性，将伸直的纤维变为卷曲的变形纤维（如膨体纱和弹力丝）；将两类性质不同的高聚物流体从同一喷丝孔挤出而制成的复合纤维。

无机纤维 近代工业的发展需要耐高温、高强度、电绝缘、耐腐蚀的特种材料，为此人们试制出一系列无机物纤维，如玻璃纤维、硅酸铝纤维、硼纤维、钛酸钾纤维、陶瓷纤维、石英纤维、硅氧纤维等。玻璃纤维可用作防火焰、防腐蚀、防辐射以及塑料增强材料，也是优良的电绝缘材料。钛酸钾、硅酸铝纤维是1200℃高温下的绝缘材料。

根据原料来源的不同,化学纤维可以分为：①人造纤维,以天然高分子物质（如纤维素等）为原料，有粘胶纤维等；②合成纤维，以合成高分子物为原料，有涤纶等；③无机纤维，以无机物为原料，有玻璃纤维等。

化学纤维是用天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物为原料，经过制备纺丝原液、纺丝和后处理等工序制得的具有纺织性能的纤维。化学纤维又分为两大类：①人造纤维，以天然高分化学纤维纺丝子化合物（如纤维素）为原料制成的化学纤维，如粘胶纤维、醋酯纤维。②合成纤维，以人工合成的高分子化合物为原料制成的化学纤维，如聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维。化学纤维具有强度高、耐磨、密度小、弹性好、不发霉、不怕虫蛀、易洗快干等优点，但其缺点是染色性较差、静电大、耐光和耐候性差、吸水性差。人造纤维主要有粘胶纤维、硝酸酯纤维、醋酯纤维、铜铵纤维和人造蛋白纤维等，其中粘胶纤维又分普通粘胶纤维和有突出性能的新型粘胶纤维（如高湿模量纤维、超强粘胶纤维和永久卷曲粘胶纤维等）。合成纤维主要有聚酰胺6纤维（中国称锦纶或尼龙6），聚丙烯腈纤维（中国称腈纶），聚酯纤维（中国称涤纶），聚丙烯纤维（中国称丙纶），聚乙烯醇缩甲醛纤维（中国称维纶）以及特种纤维（包括用四氟乙烯聚合制成的耐腐蚀纤维，耐200℃以上温度的耐高温纤维，强度大于10克／旦、模量大于200克／旦的高强度、高模量纤维，以及难燃纤维、弹性体纤维、功能纤维等）。20世纪50年代开展合成纤维的改性研究，主要是用物理或化学方法改善合成纤维的吸湿、染色、抗静电、抗燃、抗污、抗起球等性质，同时还增加了化学纤维的品种。

（一）再生纤维

再生纤维的生产是受了蚕吐丝的启发，用纤维素和蛋白质等天然高分子化合物为原料，经化学加工制成高分子浓溶液，再经纺丝和后处理而制得的纺织纤维。

1．再生纤维素纤维　用天然纤维素为原料的再生纤维，由于它的化学组成和天然纤维素相同而物理结构已经改变，所以称再生纤维素纤维。

粘胶纤维是以天然棉短绒、木材为原料制成的，它具有以下几个突出的优点。

(1)手感柔软光泽好，粘胶纤维像棉纤维一样柔软，丝纤维一样光滑。

(2)吸湿性、透气性良好，粘胶纤维的基本化学成份与棉纤维相同，因此，它的一些性能和棉纤维接近，不同的是它的吸湿性与透气性比棉纤维好，可以说它是所有化学纤维中吸湿性与透气性最好的一种。

(3)染色性能好，由于粘胶纤维吸湿性较强，所以粘胶纤维比棉纤维更容易上色，色彩纯正、艳丽，色谱也最齐全。

粘胶纤维最大的缺点是湿牢度差，弹性也较差，织物易折皱且不易恢复；耐酸、耐碱性也不如棉纤维。

2．富强纤维　俗称虎木棉、强力人造棉。它是变性的粘胶纤维。

富强纤维同普通粘胶纤维（即人造棉、人造毛、人造丝）比较起来，有以下几个主要特点：

(1)强度大，也就是说富强纤维织物比粘胶纤维织物结实耐穿。

(2)缩水率小，富强纤维的缩水率是粘胶纤维的一半。

(3)弹性好，用富强纤维制做的衣服比较板整，耐折皱性比粘胶纤维好。

(4)耐碱性好，由于富强纤维的耐碱性比粘胶纤维好，因此富强纤维织物在洗涤中对肥皂等洗涤剂的选择就不像粘胶纤维那样严格。

(二）合成纤维

合成纤维是由合成的高分子化合物制成的，常用的合成纤维有涤纶、锦纶、腈纶、氯纶、维纶、氨纶、聚烯烃弹力丝等

1．涤纶　涤纶的学名叫聚对苯二甲酸乙二酯，简称聚酯纤维。涤纶是中国的商品名称，国外有称“大可纶”，“特利纶”，“帝特纶”等。

涤纶由于原料易得、性能优异、用途广泛、发展非常迅速，产量已居化学纤维的首位。涤纶的最大特点是质量稳定、强度和耐磨性较好，由它制造的面料挺括、不易变形，涤纶的耐热性也是较强的；具有较好的化学稳定性，在正常温度下，都不会与弱酸、弱碱、氧化剂发生作用。

缺点是吸湿性极差，由它纺织的面料穿在身上发闷、不透气。另外，由于纤维表面光滑，纤维之间的抱合力差，经常摩擦之处易起毛、结球。

2．锦纶　锦纶是中国的商品名称，它的学名叫聚酰胺纤维；有锦纶－66，锦纶－1010，锦纶－6等不同品种。锦纶在国外的商品名又称“尼龙”，“耐纶”，“卡普纶”，“阿米纶”等。锦纶是世界上最早的合成纤维品种，由于性能优良，原料资源丰富，因此一度是合成纤维产量最高的品种。直到1970年以后，由于聚酯纤维的迅速发展，才退居合成纤维的第二位。

锦纶的最大特点是强度高、耐磨性好。

锦纶的缺点与涤纶一样，吸湿性和通透性都较差。在干燥环境下，锦纶易产生静电，短纤维织物也易起毛、起球。锦纶的耐热、耐光性都不够好，熨烫承受温度应控制在140℃以下。此外，锦纶的保形性差，用其做成的衣服不如涤纶挺括，易变形。但它可以随身附体，是制做各种体形衫的好材料。

3．腈纶　腈纶是国内的商品名称，其学名为聚丙烯腈纤维。国外又称“奥纶”，“考特尔”，“德拉纶”等。

腈纶的外观呈白色、卷曲、蓬松、手感柔软，酷似羊毛，多用来和羊毛混纺或作为羊毛的代用品，故又被称为“合成羊毛”。腈纶的吸湿性不够好，但润湿性却比羊毛、丝纤维好。它的耐磨性是合成纤维中较差的，腈纶纤维的熨烫承受温度在130℃以下。

4．维纶　维纶的学名为聚乙烯醇缩甲醛纤维。国外又称“维尼纶”，“维纳尔”等。

维纶洁白如雪，柔软似棉，因而常被用作天然棉花的代用品，人称“合成棉花”。维纶的吸湿性能是合成纤维中吸湿性能最好的。另外，维纶的耐磨性、耐光性、耐腐蚀性都较好。

5．氯纶　氯纶的学名为聚氯乙烯纤维。国外有“天美龙”，“罗维尔”之称。

氯纶的优点较多，耐化学腐蚀性强；导热性能比羊毛还差，因此，保温性强；电绝缘性较高，难燃。另外，它还有一个突出的优点，即用它织成的内衣裤可治疗风湿性关节炎或其它伤痛，而对皮肤无刺激性或损伤。

氯纶的缺点也比较突出，即耐热性极差。

6．氨纶　氨纶的学名为聚氨酯弹性纤维，国外又称“莱克拉”，“斯潘齐尔”等。它是一种具有特别的弹性性能的化学纤维，已工业化生产，并成为发展最快的一种弹性纤维。

氨纶弹性优异。而强度比乳胶丝高2～3倍，线密度也更细，并且更耐化学降解。氨纶的耐酸碱性、耐汗、耐海水性、耐干洗性、耐磨性均较好。

氨纶纤维一般不单独使用，而是少量地掺入织物中，如与其它纤维合股或制成包芯纱，用于织制弹力织物。

7 聚烯烃弹力纤维，聚烯烃弹力纤维是采用热塑性弹性体经熔融纺丝而成的，能耐220℃的高温，具有耐氯漂及强酸强碱处理，具有极强的抗紫外线降解等特性的新型弹力丝。 （1）长丝：化学纤维加工中不切断的纤维。长丝又分为单丝和复丝。

单丝：只有一根丝，透明、均匀、薄。

复丝：几根单丝并合成丝条。

（2）短纤维：化学纤维在纺丝后加工中可以切断成各种长度规格的纤维。

（3）异形纤维：改变喷丝头形状而制得的不同截面或空心的纤维。

①、改变纤维弹性，抱合性与覆盖能力，增加表面积，对光线的反射性增强。

②、特殊光泽。如五叶形、三角形。

③、质轻、保暖、吸湿性好。如中空。

④、减少静电。

⑤、改善起毛、起球性能，提高纤维摩擦系数，改善手感。

（4）复合纤维：将两种或两种以上的聚合体，以熔体或溶液的方式分别输入同一喷丝头，从同一纺丝孔中喷出而形成的纤维。又称为双组分或多组分纤维。复合纤维一般都具有三度空间的立体卷曲，体积高度蓬松，弹性好，抱合好，覆盖能力好。特点是：

①、结构不均匀。

②、组分不均匀。

③、膨胀不均匀。

（5）变形丝：经过变形加工的化纤纱或化纤丝。

①、高弹涤纶丝：利用合纤的热塑性加工，50~300%的伸长率。

②、低弹涤纶丝：伸长率控制在35%以下。

③、腈纶膨体纱；利用腈纶的热弹性。热拉伸——高收缩，收缩可达45~53%，与低收缩纤维混合纺纱，经蒸汽处理。 （1）普通纤维：再生纤维与合成纤维。

（2）特种纤维：耐高温纤维、高强力纤维、高模量纤维、耐辐射纤维。

huɑxue xiɑnwei

化学纤维

chemical fiber

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化学纤维的种类

人造纤维

合成纤维

普通合成纤维

特种纤维

改性纤维

无机纤维

化学纤维的结构

大分子结构

织态结构

序态

结晶形态

侧序分布

取向

表征化学纤维性质的参数

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用天然的或人工合成的高分子物质为原料制成的纤维。常见的纺织品，如粘胶布、 涤纶卡其、 锦纶丝袜、腈纶毛线以及丙纶地毯等，都是用化学纤维制成的。根据原料来源的不同化学纤维可以分为：①人造纤维，以天然高分子物质（如纤维素等）为原料，有粘胶纤维等；②合成纤维，以合成高分子物为原料，有涤纶等；③无机纤维，以无机物为原料，有玻璃纤维等。自从18世纪抽出第一根人工丝以来，化学纤维品种、成纤方法和纺丝工艺技术都有了很大的进展。

化学纤维的种类

人造纤维 中国不仅是饲蚕制丝的发源地，从历史记载看也是人工制造纤维最早的国家（参见中国化学纤维生产史）。人造纤维的主要品种有：①粘胶纤维1848年J默塞发现棉纤维素被浓碱液浸渍后，化学反应灵敏性增加。此后英国人C克罗斯和E贝文用二硫化碳与碱纤维作用获得溶解性纤维素黄酸酯，从而制得粘胶纤维。后来出现了离心罐式绕丝器，使粘胶纤维有了工业化生产的条件。②硝酸酯纤维，又称硝酸人造丝。1855年，英国人将纤维素硝化后溶解成胶液并挤压成丝。1884年，脱硝方法研究成功，硝酸法制造人造丝正式投产。③醋酯纤维，将棉短绒在以冰醋酸为主的试剂中醋化形成纤维素醋酸酯，溶解在三氯甲烷的浆液中经过纺丝获得三醋酯纤维。如将纤维素醋酸酯局部皂化，则获得溶于丙酮的纤维素醋酸酯，纺丝后所得纤维称二醋酯纤维。④铜铵纤维，采用氢氧化四氨铜溶液作溶剂，将棉短绒溶解成浆液纺丝制得的人造丝。丝质精细优美，但成本较高。⑤人造蛋白质纤维，英国人最早研究从动物胶中提取蛋白制造人造蛋白纤维。1935年意大利有人试验从牛乳中提取乳酪素，制成人造羊毛。此后，一些国家相继以大豆蛋白、花生蛋白制取人造纤维获得成功。由于这类纤维的实用性能和制造成本存在问题，产量极少。

自从粘胶纤维工业化生产以来，随着科学技术的发展，人造纤维的产量不断增加、质量不断提高。到了40年代末，各种人造纤维的世界总年产量已超过60万吨其中粘胶纤维占84%。此后，又发展出几种有突出性能的新型粘胶纤维。其中有：

①　高湿模量纤维：结构接近于棉纤维，截面形状接近于羊毛，湿态与干态的强度比达70%，吸水量小碱溶性低。50年代初，日本石川正之改进粘胶纤维制备工艺条件，并将初生的湿丝条进行高倍拉伸，获得高强度的粘胶纤维，取名为“虎木棉”。此后，比利时、瑞士和法国等相继生产，制得一系列高强度、低延伸度和高湿模量的粘胶纤维，统称波里诺西克。这种纤维兼具棉和粘胶纤维的优点。

②　超强粘胶纤维：是一系列具有高强度、高韧性和抗疲劳等性能的粘胶纤维。这种纤维晶粒小、横截面上皮层结构占60%以上，有的甚至达100%。因此，纤维的强度和抗疲劳性能都很高，可用于制造汽车轮胎帘子线。

③　永久卷曲粘胶纤维：利用粘胶纤维具有皮芯结构的特点，采用适当的工艺条件，使纤维横截面形状不对称和皮层厚度分布不均匀，在横截面上产生不同的内应力，从而使纤维形成卷曲形态。

合成纤维 普通合成纤维 20世纪30年代中期合成纤维开始兴起。聚氯乙烯纤维是最早的合成纤维（见含氯纤维）。以乙炔和盐酸合成氯乙烯，然后经过聚合、纺丝制成纤维。德国最早的产品称配采乌（PCU)。纤维的断裂强度和延伸度近似于棉，干态和湿态的强度几乎相等，耐水，抗腐蚀而且不易霉烂，对各种化学药品的反应很稳定。耐燃烧是聚氯乙烯纤维的一个突出性质，但在75～80℃时易变形。聚氯乙烯纤维可以用作工业滤布、薄膜、包装布、航海服以及游泳衣等。将聚氯乙烯继续氯化，可使含氯量升至64%，这类高氯纤维商品名叫配采（PC)，中国称过氯乙烯纤维。其软化点高于纯聚氯乙烯纤维，短纤维适用于制做飞行员和消防员的防火服装。普通合成纤维的品种很多，重要的有：

①　聚酰胺纤维：中国称锦纶，又称尼龙。1939年美国人首先研制成功。由己二酸和己二胺缩水成盐，再经缩聚、熔纺而成纤维。根据单体分子上碳原子的数目，这种纤维称为聚酰胺66。由氨基己酸缩水生成己内酰胺，进一步开环聚合获得的纤维称聚酰胺6。这两种纤维都具有优异的耐磨性，回弹性和耐多次变形性能广泛用于制做袜子、内衣、运动衣、轮胎帘子线、工业带材、渔网、军用织物等。

②　聚丙烯腈纤维：中国称腈纶。50年代初出现以来发展很快。1950年工业化生产的产品为纯聚丙烯腈长丝，因吸湿性差而染色困难，后经改进与烯基衍生物形成2元或3元共聚物，其中90%左右为丙烯腈，染色性能大为改善。腈纶广泛用于制做绒线、针织物和毛毯。腈纶纺织物轻、松、柔软、美观，能长期经受较强紫外线集中照射和烟气污染，是目前最耐气候老化的一种合成纤维织物，适用于作船篷、账篷、船舱和露天堆置物的盖布等。

③　聚酯纤维：中国称涤纶。1940年由英国人J温菲尔德和J迪克逊用对苯二甲酸和乙二醇为原料，在实验室内研制成功，1941年正式生产。涤纶的拉伸性、回弹性和化学稳定性都很好。涤纶织物具有挺刮和易洗快干的优点。涤纶的耐晒强度比锦纶好，能抗微生物和霉烂，耐虫蛀，但吸湿性不及锦纶且染色困难。涤纶采用熔体纺丝,纺丝速度在1300米/分以下。后来有一种高速纺涤纶长丝纺速在3500米/分以上，不仅产量增加，而且由于纤维中大分子部分取向而使结构比较稳定，纤维便于运输和贮藏。

④　聚烯烃纤维:是50年代发展的纤维，其中重要品种聚乙烯纤维是用石油裂解所得的乙烯副气为原料制成的，中国商品名乙纶。乙纶织物可用作汽车装饰布、家具布、工厂滤布、船篷、绳索和渔网等。等规聚丙烯纤维是聚烯烃纤维中一个出色的品种简称聚丙烯纤维，中国商品名丙纶。意大利人G纳塔以三乙基铝及四氯化钛溶于四氢化萘中作为催化剂将丙烯进行聚合，使大分子具有立体规整性，由此获得固体高结晶性的聚丙烯，可以制成性能优越的纤维。聚丙烯纤维吸湿率低，不能用常规方法染色常在聚合物里掺入颜料,熔态时捏和纺制成有色纤维。丙纶耐老化性能很差，必须添加防老化剂以改善其耐日光性能。丙纶可用作地毯、大面积的人工草坪、工业用滤布、工作服以及家用织物如蚊帐等，还可与其他纤维混纺制成各种针织物和机织物。

⑤　聚乙烯醇纤维：中国称维纶。是以醋酸乙烯为原料进行聚合、醇解、纺丝，然后经缩甲醛而制得。维纶性质接近于棉，吸湿性比其他合成纤维高。主要产品为短纤维，用于制做渔网、 滤布、帆布、轮胎帘子线、软管织物、传动带以及工作服等。生产维纶的主要国家有日本、朝鲜和中国。维纶与聚氯乙烯纤维混纺的产品称为维氯纶。

特种纤维 指具有耐腐蚀、耐高温、难燃、高强度、高模量等一些特殊性能的新型合成纤维。特种纤维除作为纺织材料外，广泛用于国防工业、航空航天、交通运输、医疗卫生、海洋水产和通信等部门。主要品种有：

①　耐腐蚀纤维：是用四氟乙烯聚合制成的含氟纤维1954年在美国试制成功，商品名特氟纶（Teflon),中国称氟纶。聚四氟乙烯熔点327℃极难溶解，化学稳定性极好，在王水、酸液和浓碱液中沸煮而不分解，除在高温下经过高度氟化过的试剂外，几乎不溶于任何溶剂。氟纶织物主要用作工业填料和滤布。

②　耐高温纤维：有聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚酰亚胺纤维等种类，其熔点和软化点高，长期使用温度在200℃以上能保持良好的性能。

③　高强度高模量纤维:指强度大于10克/旦、模量大于200克/旦的合成纤维。如1968年美国研制的凯夫拉尔，是将聚对苯二甲酰对苯二胺制成液晶溶液，通过干－湿法纺丝制成的纤维，中国称芳纶1414，可用作飞机轮胎帘子线和航天、航空器材的增强材料。以粘胶纤维、腈纶纤维、沥青为原料经高温碳化、石墨化可以得到高强度、高模量碳纤维。用碳纤维制成的复合材料，是制造宇宙飞船、火箭、导弹、飞机的结构材料，在原子能、冶金、化工等工业部门和体育运动器材方面也有广泛的应用。

④　难燃纤维：如酚醛纤维、PTO纤维等在火焰中难燃，可用作防火耐热帘子布、绝热材料和滤材等。

⑤　弹性体纤维：断裂伸长率在400%以上，拉伸外力除去后能快速恢复原来长度。弹性纤维的代表品种是聚氨酯纤维，中国称氨纶。弹性纤维是由硬链段和软链段嵌段共聚物制成的。软链段赋予纤维高的伸长率，硬链段不发生形变，阻止分子间的相对滑移，因而赋予纤维较高的回弹性。弹性纤维可制紧身衣、游泳衣、松紧带、袜子罗口、外科手术用袜等。

⑥　功能纤维：改变纤维形状和结构使其具有某种特殊功能，例如将铜铵纤维或聚丙烯腈纤维制成中空形式，在医疗上可用作人工肾透析血液病毒的材料。聚酰胺66中空纤维用作海水淡化透析器，聚酯中空纤维用作浓缩、纯化和分离各种气体的反渗透器材等。

改性纤维 合成纤维虽然有良好的物理机械性质，但是由于表面光滑，吸水性、染色性差，织物的服用性能不及天然纤维织物。为使合成纤维具有天然纤维特色，50年代开展合成纤维改性研究，主要是用物理方法或化学方法改善合成纤维的吸湿、染色、抗静电、抗燃、抗污、抗起球等性质，同时还增加了化学纤维的品种。

①　化学改性：主要有接枝变性、共聚变性以及将原纤维经过化学处理变性等三种方法。

②　物理改性：主要有通过改变喷丝孔形状纺制的异形纤维；利用合成纤维的热塑性，将伸直的纤维变为卷曲的变形纤维（如膨体纱和弹力丝）；将两类性质不同的高聚物流体从同一喷丝孔挤出而制成的复合纤维。

无机纤维 近代工业的发展需要耐高温、高强度、电绝缘、耐腐蚀的特种材料，为此人们试制出一系列无机物纤维，如玻璃纤维、硅酸铝纤维、硼纤维、钛酸钾纤维、陶瓷纤维、石英纤维、硅氧纤维等。玻璃纤维可用作防火焰、防腐蚀、防辐射以及塑料增强材料，也是优良的电绝缘材料。钛酸钾、硅酸铝纤维是1200℃高温下的绝缘材料。

化学纤维的结构

大分子结构 化学纤维大多由分子量很高的高聚物制成，许多分子量不大、化学结构相同或不同的小分子称为单体，经过缩聚或聚合反应串连成线形高聚物，就象一根有许多环节的链条，即为高分子：

A′-A-A……-A-A-A-A……-A-A-A″链中A为单体，A′及A″为末端基团。由A、B两种或A、B、C三种化学组成不同的单体构成的高聚物称作二元或三元共聚物。用二元或三元共聚物制成的纤维又称做二元或三元共聚纤维。高分子的特征是分子量很高，但其分子量W是一系列不同分子量的平均值。大分子中重复单元称为链节，可以由一个或一个以上单体组成。构成分子链的链节的重复数目称聚合度DP。纤维的平均分子量是链节的分子量A与聚合度的乘积，即W=A×DP。

由化学结构不同的高聚物制备的化学纤维，其分子量也不相同。如聚酰胺 6分子量为16000～22000，是由130～180多个己内酰胺单体组成的，DP=130～180。丙纶的分子量为180000～300000，是由4000个以上丙烯单体组成的DP=4000～7000。化学纤维中大分子伸展的平均长度为200～400毫微米。分子量越高，纤维的强度也越高。

制造化学纤维的大分子的一般要求是：线形能伸直，支链尽可能少，没有庞大的侧基，大分子间无化学键具有一定规律的化学结构和空间结构。大分子的化学结构对纤维性能有一定的影响。例如：大分子中含有共轭体系的纤维，其熔点高；含有卤素的纤维难燃；含有亲水基团的纤维吸湿性好。

织态结构 纤维是高分子物质，在空间构型上常是一个方向的长度大于其他两向长度好多倍。集合几个这样的大分子构成一个组织单元，既可能成为晶体，也可能是无定形区。大分子长度可以贯穿一个或数个晶体组织和无定形区。连接多个分子的单元组织的集合体，称做超分子，又名织态结构。纤维的各种性质和特征，既和大分子的化学结构有联系，也在较大程度上和它的超分子结构有关。表征纤维织态结构的因素有多种，重要的有：序态、结晶形态、侧序分布和取向。

序态 纤维中相邻大分子的聚集状态称为序态。这种序态可以由紊乱的无定形态直到三维有序的结晶态，两者在纤维中常同时存在。晶区由许多更小的微晶体构成，微晶体中最小的重复单位为晶胞。晶体的存在和它的特征可以从 X射线的衍射图谱中得到证实和说明。纤维中结晶与无定形的分布形态及其对纤维宏观性质的影响，是一个复杂而且尚不能十分肯定的问题，较有重要影响的学说有：

①　两相结构：它的基本概念是一些大分子的长度可以远超过晶区或无定形区各自的长度，足够把若干个晶区和无定形区串连起来形成网络结构。粘胶人造纤维在溶液中的溶胀行为支持了这种论点，它是属于分散的晶相和连续的无定形相所组成的例子。其他纤维如棉及苎麻等则属于连续晶相和分散的无定形相的两相结构。图1 表示两相结构的两种模型，缨状微胞模型中大分子可以穿过若干晶区和无定形区，而折叠链缨状微胞模型中大分子可以折叠在一个晶区内，也可以穿过无定形区进入另一晶区折叠。连结二个晶区的分子称为缚结分子，它们的数量和形态对纤维的物理机械性质有重要的影响。

②　单相结构：认为实际上有一些纤维的结晶不够规整，不能视作真正的结晶，属于过渡态的蕴晶（准晶），它们与以岛屿形式分散在无定形基质中的两相结构不同，两相不能截然分开，故称单相结构。它们的实际结晶度和密度都低于理想结晶性纤维的结晶度和密度。染料和水的吸附作用都发生在无定形区内。

结晶形态 晶区在整个纤维中的百分含量为结晶度，结晶度的大小与纤维性质有直接关系，对纤维的物理机械和热学性质影响尤大。纤维中结晶有多种不同形态。例如在聚酰胺、聚烯烃纤维的初生纤维中常出现球状晶。这种初生纤维经过拉伸以后，球状晶常被破坏变成其他晶型。纤维中晶型可能是单晶，例如在聚乙烯中以折叠链状组成的单晶型；也可能是由条带状折叠链盘旋成的串晶；还可能是柱状晶。

纤维中的晶区大小并不均衡一致，常呈一定的分布。长度可由数十至一、二百埃，宽度则甚小。检测晶体的X射线衍射谱上的衍射点的宽度直接与晶区的宽度相关。

侧序分布 分子聚集成序垂直于大分子轴向的形状称为侧序。侧序最高的部分是微晶体，最低的部分是无定形。各种纤维的侧序分布都不相同。有些纤维的晶相和无定形相不能截然分离，应看作是由无定形到结晶同时存在的连续相。用这样的侧序分布图谱阐述它们的性质很容易理解。

通常测定侧序分布的方法是将试样置于逐渐增加浓度或温度的溶剂内，依次测定各物理量，如溶胀、溶解、收缩、吸附或吸收等性质的变化。凡侧序较低的部分首先受到溶剂的影响而发生相应的变化。图3 是纤维侧序分布的例子。

取向 以特定方向（如纤维轴向）为基准的纤维大分子作有序的排列状态，称为取向。纤维在成形拉伸过程中所形成的平行于轴向的取向称单轴取向，纤维的性质在平行和垂直于轴向的两个方向呈各向异性，例如偏振光在纤维上的折射率、用直接染料染色的纤维的光吸收率和声波传播速度都呈各向异性。根据光折射原理所测定的平行于纤维轴的折射率与垂直于纤维轴的折射率之差（即双折射），是表示纤维取向度的一个重要指标。薄膜则可以兼有平行和垂直于轴的双取向。

表征化学纤维性质的参数 属于形态方面的有：纤度(见支数）、截面形状、长度、卷曲和折皱、光泽；属于机械性质方面的有：断裂强度和继裂伸长度、弹性模量、耐疲劳性、耐磨性；属于物理方面的有：耐热性、耐光性、导电性、难燃或抗燃性、比重；属于化学方面的有：纤维和水、酸、碱、有机溶剂以及微生物等的作用性能。各种化学纤维分子结构和织态结构不同，反映化学纤维各方面性质的参数也不相同。

按制备方法分

化学纤维又分为两大类：　　①人造纤维，以天然高分子化合物（如纤维素）为原料制成的化学纤维，如粘胶纤维、醋酯纤维。　　②合成纤维，以人工合成的高分子化合物为原料制成的化学纤维，如聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维。化学纤维具有强度高、耐磨、密度小、弹性好、不发霉、不怕虫蛀、易洗快干等优点，但其缺点是染色性较差、静电大、耐光和耐候性差、吸水性差。 耐磨性、耐热性、吸湿性、透气性较差，遇热容易变形，容易产生静电。

（是工作在155pm波段的，如果在此波段也能实现零色散，就更有利于应用155Pm波段的长距离传输。于是，巧妙地利用光纤材料中的石英材料色散与纤芯结构色散的合成抵消特性，就可使原在13Pm段的零色散，移位到155pm段也构成零色散。因此，被命名为色散位移光纤（DSF：DispersionShifted Fiber）。加大结构色散的方法，主要是在纤芯的折射率分布性能进行改善。在光通信的长距离传输中，光纤色散为零是重要的，但不是唯一的。其它性能还有损耗小、接续容易、成缆化或工作中的特性变化小（包括弯曲、拉伸和环境变化影响）。DSF就是在设计中，综合考虑这些因素。十一 色散平坦光纤色散移位光纤（DSF）是将单模光纤设计零色散位于155pm波段的光纤。而色散平坦光纤（DFF：Dispersion Flattened Fiber）却是将从13Pm到155pm的较宽波段的色散，都能作到很低，几乎达到零色散的光纤称作DFF。由于DFF要作到13pm～155pm范围的色散都减少。就需要对光纤的折射率分布进行复杂的设计。不过这种光纤对于波分复用（WDM）的线路却是很适宜的。由于DFF光纤的工艺比较复杂，费用较贵。今后随着产量的增加，价格也会降低。十二 色散补偿光纤对于采用单模光纤的干线系统，由于多数是利用13pm波段色散为零的光纤构成的。可是，现在损耗最小的155pm，由于EDFA的实用化，如果能在13pm零色散的光纤上也能令155pm波长工作，将是非常有益的。因为，在13Pm零色散的光纤中，155Pm波段的色散约有16ps／km／nm之多。如果在此光纤线路中，插入一段与此色散符号相反的光纤，就可使整个光线路的色散为零。为此目的所用的是光纤则称作色散补偿光纤（DCF：DisPersion Compe-nsation Fiber）。DCF与标准的13pm零色散光纤相比，纤芯直径更细，而且折射率差也较大。DCF也是WDM光线路的重要组成部分。十三 偏振保持光纤在光纤中传播的光波，因为具有电磁波的性质，所以，除了基本的光波单一模式之外，实质上还存在着电磁场（TE、TM）分布的两个正交模式。通常，由于光纤截面的结构是圆对称的，这两个偏振模式的传播常数相等，两束偏振光互不干涉。但实际上，光纤不是完全地圆对称，例如有着弯曲部分，就会出现两个偏振模式之间的结合因素，在光轴上呈不规则分布。偏振光的这种变化造成的色散，称之偏振模式色散（PMD）。对于现在以分配图像为主的有线电视，影响尚不太大。但对于一些未来超宽带有特殊要求的业务，如：①相干通信中采用外差检波，要求光波偏振更稳定时；②光机器等对输入输出特性要求与偏振相关时；③在制作偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等时；④制作利用光干涉的光纤敏感器等，凡要求偏振波保持恒定的情况下，对光纤经过改进使偏振状态不变的光纤称作偏振保持光纤（PMF：Polarization Maintaining fiber），也有称此为固定偏振光纤的。十四 双折射光纤双折射光纤是指在单模光纤中，可以传输相互正交的两个固有偏振模式的光纤而言。因为，折射率随偏报方向变异的现象称为双折射。在造成双折射的方法中。它又称作PANDA光纤，即偏振保持与吸收减少光纤（Polarization－maintai-ning AND Absorption－ reducing fiber）。它是在纤芯的横向两则，设置热膨胀系数大、截面是圆形的玻璃部分。在高温的光纤拉丝过程中，这些部分收缩，其结果在纤芯y方向产生拉伸，同时又在x方向呈现压缩应力。致使纤材出现光弹性效应，使折射率在X方向和y方向出现差异。依此原理达到偏振保持恒定。十五 抗恶环境光纤通信用光纤通常的工作环境温度可在-40～＋60℃之间，设计时也是以不受大量辐射线照射为前提的。相比之下，对于更低温或更高温以及能遭受高压或外力影响、曝晒辐射线的恶劣环境下，也能工作的光纤则称作抗恶环境光纤（Hard Condition Resistant Fiber）。一般为了对光纤表面进行机械保护，多涂覆一层塑料。可是随着温度升高，塑料保护功能有所下降，致使使用温度也有所限制。如果改用抗热性塑料，如聚四氟乙稀（Teflon）等树脂，即可工作在300℃环境。也有在石英玻璃表面涂覆镍（Ni）和铝（A1）等金属的。这种光纤则称为耐热光纤（Heat Resistant Fiber）。另外，当光纤受到辐射线的照射时，光损耗会增加。这是因为石英玻璃遇到辐射线照射时，玻璃中会出现结构缺陷（也称作色心：Colour Center），尤在04～07pm波长时损耗增大。防止办法是改用掺杂OH或F素的石英玻璃，就能抑制因辐射线造成的损耗缺陷。这种光纤则称作抗辐射光纤（Radiation Resistant Fiber），多用于核发电站的监测用光纤维镜等。十六 密封涂层光纤 为了保持光纤的机械强度和损耗的长时间稳定，而在玻璃表面涂装碳化硅（SiC）、碳化钛（TiC）、碳（C）等无机材料，用来防止从外部来的水和氢的扩散所制造的光纤（HCFHermeticallyCoated Fiber）。目前，通用的是在化学气相沉积（CVD）法生产过程中，用碳层高速堆积来实现充分密封效应。这种 碳涂覆光纤（CCF）能有效地截断光纤与外界氢分子的侵入。据报道它在室温的氢气环境中可维持20年不增加损耗。当然，它在防止水分侵入延缓机械强度的疲劳进程，其疲劳系数（Fatigue Parameter）可达200以上。所以，HCF被应用于严酷环境中要求可靠性高的系统，例如海底光缆就是一例。 17碳涂层光纤 在石英光纤的表面涂敷碳膜的光纤，称之碳涂层光纤（CCF：Carbon CoatedFiber）。其机理是利用碳素的致密膜层，使光纤表面与外界隔离，以改善光纤的机械疲劳损耗和氢分子的损耗增加。CCF是密封涂层光纤（HCF）的一种。 18金属涂层光纤 金属涂层光纤（Metal Coated Fiber）是在光纤的表面涂布Ni、Cu、A1等金属层的光纤。也有再在金属层外被覆塑料的，目的在于提高抗热性和可供通电及焊接。它是抗恶环境性光纤之一，也可作为电子电路的部件用。 早期产品是在拉丝过程中，涂布熔解的金属作成的。由于此法因被玻璃与金属的膨胀系数差异太大，会增微小弯曲损耗，实用化率不高。近期，由于在玻璃光纤的表面采用低损耗的非电解镀膜法的成功，使性能大有改善。 19掺稀土光纤 在光纤的纤芯中，掺杂如何（Er）、钦（Nd）、谱（Pr）等稀土族元素的光纤。1985年英国的索斯安普顿（Sourthampton）大学的佩思（Payne）等首先发现掺杂稀土元素的光纤（Rare Earth DoPed Fiber）有激光振荡和光放大的现象。于是，从此揭开了惨饵等光放大的面纱，现在已经实用的155pmEDFA就是利用掺饵的单模光纤，利用147pm的激光进行激励，得到155pm光信号放大的。另外，掺错的氟化物光纤放大器（PDFA）正在开发中。 二十 喇曼光纤 喇曼效应是指往某物质中射人频率f的单色光时，在散射光中会出现频率f之外的f±fR， f±2fR等频率的散射光，对此现象称喇曼效应。由于它是物质的分子运动与格子运动之间的能量交换所产生的。当物质吸收能量时，光的振动数变小，对此散射光称斯托克斯（stokes）线。反之，从物质得到能量，而振动数变大的散射光，则称反斯托克斯线。于是振动数的偏差FR，反映了能级，可显示物质中固有的数值。 利用这种非线性媒体做成的光纤，称作喇曼光纤（RF：Raman Fiber）。为了将光封闭在细小的纤芯中，进行长距离传播，就会出现光与物质的相互作用效应，能使信号波形不畸变，实现长距离传输。 当输入光增强时，就会获得相干的感应散射光。应用感应喇曼散射光的设备有喇曼光纤激光器，可供作分光测量电源和光纤色散测试用电源。另外，感应喇曼散射，在光纤的长距离通信中，正在研讨作为光放大器的应用。 二十一 偏心光纤 标准光纤的纤芯是设置在包层中心的，纤芯与包层的截面形状为同心圆型。但因用途不同，也有将纤芯位置和纤芯形状、包层形状，作成不同状态或将包层穿孔形成异型结构的。相对于标准光纤，称这些光纤叫异型光纤。 偏心光纤（Excentric Core Fiber），它是异型光纤的一种。其纤芯设置在偏离中心且接近包层外线的偏心位置。由于纤芯靠近外表，部分光场会溢出包层传播（称此为渐消彼，Evanescent Wave）。 因此，当光纤表面附着物质时，因物质的光学性质在光纤中传播的光波受到影响。如果附着物质的折射率较光纤高时，光波则往光纤外辐射。若附着物质的折射率低于光纤折射率时，光波不能往外辐射，却会受到物质吸收光波的损耗。利用这一现象，就可检测有无附着物质以及折射率的变化。 偏心光纤（ECF）主要用作检测物质的光纤敏感器。与光时域反射计（OTDR）的测试法组合一起，还可作分布敏感器用。 二十二 发光光纤 采用含有荧光物质制造的光纤。它是在受到辐射线、紫外线等光波照射时，产生的荧光一部分，可经光纤闭合进行传输的光纤。 发光光纤（Luminescent Fiber）可以用于检测辐射线和紫外线，以及进行波长变换，或用作温度敏感器、化学敏感器。在辐射线的检测中也称作闪光光纤（Scintillation Fiber）。 发光光纤从荧光材料和掺杂的角度上，正在开发着塑料光纤。 二十三 多芯光纤 通常的光纤是由一个纤芯区和围绕它的包层区构成的。但多芯光纤（Multi Core Fiber）却是一个共同的包层区中存在多个纤芯的。由于纤芯的相互接近程度，可有两种功能。 其一是纤芯间隔大，即不产生光耦会的结构。这种光纤，由于能提高传输线路的单位面积的集成密度。在光通信中，可以作成具有多个纤芯的带状光缆，而在非通信领域，作为光纤传像束，有将纤芯作成成千上万个的。 其二是使纤芯之间的距离靠近，能产生光波耦合作用。利用此原理正在开发双纤芯的敏感器或光回路器件。 二十四 空心光纤 将光纤作成空心，形成圆筒状空间，用于光传输的光纤，称作空心光纤（Hollow Fiber）。 空心光纤主要用于能量传送，可供X射线、紫外线和远红外线光能传输。空心光纤结构有两种：一是将玻璃作成圆筒状，其纤芯与包层原理与阶跃型相同。利用光在空气与玻璃之间的全反射传播。由于，光的大部分可在无损耗的空气中传播，具有一定距离的传播功能。二是使圆筒内面的反射率接近1，以减少反射损耗。为了提高反射率，有在简内设置电介质，使工作波长段损耗减少的。例如可以作到波长106pm损耗达几dB／m的。按材质分,有无机光导纤维和高分子光导纤维，目前在工业上大量应用的是前者。无机光导纤维材料又分为单组分和多组分两类。单组分即石英，主要原料为四氯化硅、三氯氧磷和三溴化硼等。其纯度要求铜、铁、钴、镍、锰、铬、钒等过渡金属离子杂质含量低于10ppb。除此之外,OH-离子要求低于10ppb。石英纤维已被广泛使用。多组分的原料较多，主要有二氧化硅、三氧化二硼、硝酸钠、氧化铊等。这种材料尚未普及。高分子光导纤维是以透明聚合物制得的光导纤维，由纤维芯材和包皮鞘材组成。芯材为高纯度高透光性的聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯抽丝制得的纤维，外层为含氟聚合物或有机硅聚合物等。

光导通信的研究和实用化，与光导纤维的低损耗密切相关。光能的损耗可否大大降低，关键在于材料纯度的提高。玻璃材料中的杂质产生的光吸收，造成了最大的光损耗，其中过渡金属离子特别有害。目前，由于玻璃材料的高纯度化，这些杂质对光导纤维的损耗影响已很小。

石英玻璃光导纤维的优点是损耗低,当光波长为10～17μm（约14μm附近），损耗只有1dB/km，在155μm处最低，只有02dB/km。高分子光导纤维的光损耗较高，1982年，日本电信电报公司利用氘化甲基丙烯酸甲酯聚合抽丝作芯材,光损耗率降低到20dB/km。但高分子光导纤维的特点是能制大尺寸，大数值孔径的光导纤维，光源耦合效率高，挠曲性好，微弯曲不影响导光能力，配列、粘接容易，便于使用，成本低廉。但光损耗大，只能短距离应用。光损耗在10～100dB/km的光导纤维，可传输几百米。

光纤主要分以下两大类:

1）传输点模数类

传输点模数类分单模光纤(Single Mode Fiber)和多模光纤(Multi Mode Fiber)。单模光纤的纤芯直径很小, 在给定的工作波长上只能以单一模式传输,传输频带宽,传输容量大。多模光纤是在给定的工作波长上,能以多个模式同时传输的光纤。 与单模光纤相比,多模光纤的传输性能较差。

2)折射率分布类

折射率分布类光纤可分为跳变式光纤和渐变式光纤。跳变式光纤纤芯的折射率和保护层的折射率都是一个常数。 在纤芯和保护层的交界面,折射率呈阶梯型变化。渐变式光纤纤芯的折射率随着半径的增加按一定规律减小, 在纤芯与保护层交界处减小为保护层的折射率。纤芯的折射率的变化近似于抛物线。

[编辑本段]光纤结构及种类

光及其特性：

1光是一种电磁波

可见光部分波长范围是：390~760nm(毫微米)。大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。光纤中应用的是：850，1310，1550三种。

2光的折射，反射和全反射。

因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的（即不同的物质有不同的光折射率），相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。

1光纤结构：

光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般为50或625μm），中 间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125μm），最外是加强用的树脂涂层。

2数值孔径：

入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同（AT&T CORNING）。

3光纤的种类：

A按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤。

多模光纤：中心玻璃芯较粗（50或625μm），可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。单模光纤：中心玻璃芯较细（芯径一般为9或10μm），只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。

单模光纤(Single-mode Fiber)：一般光纤跳纤用**表示，接头和保护套为蓝色；传输距离较长。

多模光纤(Multi-mode Fiber)：一般光纤跳纤用橙色表示，也有的用灰色表示，接头和保护套用米色或者黑色；传输距离较短。

B按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。

常规型：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1300nm。

色散位移型：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300nm和1550nm。

C按折射率分布情况分：突变型和渐变型光纤。

突变型：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低，模间色散高。适用于短途低速通讯，如：工控。但单模光纤由于模间色散很小，所以单模光纤都采用突变型。

渐变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。

4常用光纤规格：

单模：8/125μm，9/125μm，10/125μm

多模：50/125μm，欧洲标准

625/125μm，美国标准

工业，医疗和低速网络：100/140μm，200/230μm

塑料：98/1000μm，用于汽车控制

[编辑本段]光纤的衰减

造成光纤衰减的主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。

本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。

弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成的损耗。

挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。

杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。

不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。

对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴（单模光纤同轴度要求小于08μm），端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。

[编辑本段]光纤传输优点

直到1960年，美国科学家Maiman发明了世界上第一台激光器后，为光通讯提供了良好的光源。随后二十多年，人们对光传输介质进行了攻关，终于制成了低损耗光纤，从而奠定了光通讯的基石。从此，光通讯进入了飞速发展的阶段。

光纤传输有许多突出的优点：

1。频带宽

频带的宽窄代表传输容量的大小。载波的频率越高，可以传输信号的频带宽度就越大。在VHF频段，载波频率为48．5MHz～300Mhz。带宽约250MHz，只能传输27套电视和几十套调频广播。可见光的频率达100000GHz，比VHF频段高出一百多万倍。尽管由于光纤对不同频率的光有不同的损耗，使频带宽度受到影响，但在最低损耗区的频带宽度也可达30000GHz。目前单个光源的带宽只占了其中很小的一部分(多模光纤的频带约几百兆赫，好的单模光纤可达10GHz以上)，采用先进的相干光通信可以在30000GHz范围内安排2000个光载波，进行波分复用，可以容纳上百万个频道。

2．损耗低

在同轴电缆组成的系统中，最好的电缆在传输800MHz信号时，每公里的损耗都在40dB以上。相比之下，光导纤维的损耗则要小得多，传输1、31um的光，每公里损耗在0．35dB以下若传输1．55um的光，每公里损耗更小，可达0．2dB以下。这就比同轴电缆的功率损耗要小一亿倍，使其能传输的距离要远得多。此外，光纤传输损耗还有两个特点，一是在全部有线电视频道内具有相同的损耗，不需要像电缆干线那样必须引人均衡器进行均衡；二是其损耗几乎不随温度而变，不用担心因环境温度变化而造成干线电平的波动。

3．重量轻

因为光纤非常细，单模光纤芯线直径一般为4um～10um，外径也只有125um，加上防水层、加强筋、护套等，用4～48根光纤组成的光缆直径还不到13mm，比标准同轴电缆的直径47mm要小得多，加上光纤是玻璃纤维，比重小，使它具有直径小、重量轻的特点，安装十分方便。

4．抗干扰能力强

因为光纤的基本成分是石英，只传光，不导电，不受电磁场的作用，在其中传输的光信号不受电磁场的影响，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。也正因为如此，在光纤中传输的信号不易被窃听，因而利于保密。

5．保真度高

因为光纤传输一般不需要中继放大，不会因为放大引人新的非线性失真。只要激光器的线性好，就可高保真地传输电视信号。实际测试表明，好的调幅光纤系统的载波组合三次差拍比C／CTB在70dB以上，交调指标cM也在60dB以上，远高于一般电缆干线系统的非线性失真指标。

6．工作性能可靠

我们知道，一个系统的可靠性与组成该系统的设备数量有关。设备越多，发生故障的机会越大。因为光纤系统包含的设备数量少(不像电缆系统那样需要几十个放大器)，可靠性自然也就高，加上光纤设备的寿命都很长，无故障工作时间达50万～75万小时，其中寿命最短的是光发射机中的激光器，最低寿命也在10万小时以上。故一个设计良好、正确安装调试的光纤系统的工作性能是非常可靠的。

7．成本不断下降

目前，有人提出了新摩尔定律，也叫做光学定律（Optical Law）。该定律指出，光纤传输信息的带宽，每6个月增加1倍，而价格降低1倍。光通信技术的发展，为Internet宽带技术的发展奠定了非常好的基础。这就为大型有线电视系统采用光纤传输方式扫清了最后一个障碍。由于制作光纤的材料(石英)来源十分丰富，随着技术的进步，成本还会进一步降低；而电缆所需的铜原料有限，价格会越来越高。显然，今后光纤传输将占绝对优势，成为建立全省、以至全国有线电视网的最主要传输手段。

一， 光纤的分类

光纤是光导纤维（OF：Optical Fiber）的简称。但光通信系统中常常将 Opti

cal Fibe（光纤）又简化为 Fiber，例如：光纤放大器（Fiber Amplifier）或光

纤干线（Fiber Backbone）等等。有人忽略了Fiber虽有纤维的含义，但在光系统

中却是指光纤而言的。因此，有些光产品的说明中，把fiber直译成“纤维”，显然

是不可取的。

光纤实际是指由透明材料作成的纤芯和在它周围采用比纤芯的折射率稍低的材

料作成的包层所被覆，并将射入纤芯的光信号，经包层界面反射，使光信号在纤芯

中传播前进的媒体。

光纤的种类很多，根据用途不同，所需要的功能和性能也有所差异。但对于有

线电视和通信用的光纤，其设计和制造的原则基本相同，诸如：①损耗小；②有一

定带宽且色散小；③接线容易；④易于成统；⑤可靠性高；⑥制造比较简单；⑦价

廉等。

光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上

作一归纳的，兹将各种分类举例如下。

（1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤（085pm、13pm、

155pm）。

（2）折射率分布：阶跃（SI）型、近阶跃型、渐变（GI）型、其它（如三角型、W型、

凹陷型等）。

（3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。

（4）原材料：石英玻璃、多成分玻璃、塑料、复合材料（如塑料包层、液体纤芯等）、

红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料（碳等）、金属材料（铜、镍等）和塑料

等。

（5）制造方法：预塑有汽相轴向沉积（VAD）、化学汽相沉积（CVD）等，拉丝法有

管律法（Rod intube）和双坩锅法等。

二， 石英光纤

是以二氧化硅（SiO2）为主要原料，并按不同的掺杂量，来控制纤芯和包层的

折射率分布的光纤。石英（玻璃）系列光纤，具有低耗、宽带的特点，现在已广泛

应用于有线电视和通信系统。

掺氟光纤（Fluorine Doped Fiber）为石英光纤的典型产品之一。通常，作为

13Pm波域的通信用光纤中，控制纤芯的掺杂物为二氧化绪（GeO2），包层是用SiO

炸作成的。但接氟光纤的纤芯，大多使用SiO2，而在包层中却是掺入氟素的。由于，

瑞利散射损耗是因折射率的变动而引起的光散射现象。所以，希望形成折射率变动

因素的掺杂物，以少为佳。

氟素的作用主要是可以降低SIO2的折射率。因而，常用于包层的掺杂。由于掺

氟光纤中，纤芯并不含有影响折射率的氟素掺杂物。由于它的瑞利散射很小，而且

损耗也接近理论的最低值。所以多用于长距离的光信号传输。

石英光纤（Silica Fiber）与其它原料的光纤相比，还具有从紫外线光到近红

外线光的透光广谱，除通信用途之外，还可用于导光和传导图像等领域。

三， 红外光纤

作为光通信领域所开发的石英系列光纤的工作波长，尽管用在较短的传输距离，

也只能用于2pm。为此，能在更长的红外波长领域工作，所开发的光纤称为红外光纤。

红外光纤（Infrared Optical Fiber）主要用于光能传送。例如有：温度计量、

热图像传输、激光手术刀医疗、热能加工等等，普及率尚低。

四， 复台光纤

复合光纤（Compound Fiber）在SiO2原料中，再适当混合诸如氧化钠（Na2O）、

氧化硼（B2O2）、氧化钾（K2O2）等氧化物的多成分玻璃作成的光纤，特点是多成

分玻璃比石英的软化点低且纤芯与包层的折射率差很大。主要用在医疗业务的光纤

内窥镜。

五， 氟化物光纤

氯化物光纤（Fluoride Fiber）是由氟化物玻璃作成的光纤。这种光纤原料又

简称 ZBLAN（即将氟化铝（ZrF4）、氰化钡（BaF2）、氟化镧（LaF3）、氟化铝

（A1F2）、氰化钠（NaF）等氯化物玻璃原料简化成的缩语。主要工作在2～ 10pm

波长的光传输业务。

由于ZBLAN具有超低损耗光纤的可能性，正在进行着用于长距离通信光纤的可

行性开发，例如：其理论上的最低损耗，在3pm波长时可达10-2～10－3dB／km，而

石英光纤在155pm时却在015～016dB/Km之间。

目前，ZBLAN光纤由于难于降低散射损耗，只能用在24～27pm的温敏器和热

图像传输，尚未广泛实用。

最近，为了利用ZBLAN进行长距离传输，正在研制13pm的掺错光纤放大器（PD

FA）。

六， 塑包光纤

塑包光纤（Plastic Clad Fiber）是将高纯度的石英玻璃作成纤芯，而将折射

率比石英稍低的如硅胶等塑料作为包层的阶跃型光纤。它与石英光纤相比较，具有

纤芯租、数值孔径（NA）高的特点。因此，易与发光二极管LED光源结合，损耗也

较小。所以，非常适用于局域网（LAN）和近距离通信。

七， 塑料光纤

这是将纤芯和包层都用塑料（聚合物）作成的光纤。早期产品主要用于装饰和

导光照明及近距离光键路的光通信中。

原料主要是有机玻璃（PMMA）、聚苯乙稀（PS）和聚碳酸酯（PC）。损耗受到

塑料固有的C－H结合结构制约，一般每km可达几十dB。为了降低损耗正在开发应用

氟索系列塑料。由于塑料光纤（Plastic Optical fiber）的纤芯直径为1000pm，

比单模石英光纤大100倍，接续简单，而且易于弯曲施工容易。近年来，加上宽带化

的进度，作为渐变型（GI）折射率的多模塑料光纤的发展受到了社会的重视。最近，

在汽车内部LAN中应用较快，未来在家庭LAN中也可能得到应用。

八， 单模光纤

这是指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤，通常简称为单模光纤

（SMF：Single ModeFiber）。目前，在有线电视和光通信中，是应用最广泛的光纤。

由于，光纤的纤芯很细（约10pm）而且折射率呈阶跃状分布，当归一化频率V参

数＜24时，理论上，只能形成单模传输。另外，SMF没有多模色散，不仅传输频带

较多模光纤更宽，再加上SMF的材料色散和结构色散的相加抵消，其合成特性恰好形

成零色散的特性，使传输频带更加拓宽。

SMF中，因掺杂物不同与制造方式的差别有许多类型。凹陷型包层光纤（DePr-

essed Clad Fiber），其包层形成两重结构，邻近纤芯的包层，较外倒包层的折射

率还低。另外，有匹配型包层光纤，其包层折射率呈均匀分布。

九， 多模光纤

将光纤按工作彼长以其传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤（MMF：

MUlti ModeFiber）。纤芯直径为50pm，由于传输模式可达几百个，与SMF相比传输

带宽主要受模式色散支配。在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。自

从出现SMF光纤后，似乎形成历史产品。但实际上，由于MMF较SMF的芯径大且与LED

等光源结合容易，在众多LAN中更有优势。所以，在短距离通信领域中MMF仍在重新

受到重视。

MMF按折射率分布进行分类时，有：渐变（GI）型和阶跃（SI）型两种。GI型

的折射率以纤芯中心为最高，沿向包层徐徐降低。从几何光学角度来看，在纤芯中

前进的光束呈现以蛇行状传播。由于，光的各个路径所需时间大致相同。所以，传

输容量较SI型大。

SI型MMF光纤的折射率分布，纤芯折射率的分布是相同的，但与包层的界面呈

阶梯状。由于SI型光波在光纤中的反射前进过程中，产生各个光路径的时差，致使

射出光波失真，色激较大。其结果是传输带宽变窄，目前SI型MMF应用较少。

十， 色散使移光纤

单模光纤的工作波长在13Pm时，模场直径约9Pm，其传输损耗约03dB／km。

此时，零色散波长恰好在13pm处。

石英光纤中，从原材料上看155pm段的传输损耗最小（约02dB／km）。由于

现在已经实用的掺铒光纤放大器（EDFA）是工作在155pm波段的，如果在此波段也

能实现零色散，就更有利于应用155Pm波段的长距离传输。

于是，巧妙地利用光纤材料中的石英材料色散与纤芯结构色散的合成抵消特性，

就可使原在13Pm段的零色散，移位到155pm段也构成零色散。因此，被命名为色

散位移光纤（DSF：DispersionShifted Fiber）。

加大结构色散的方法，主要是在纤芯的折射率分布性能进行改善。

在光通信的长距离传输中，光纤色散为零是重要的，但不是唯一的。其它性能

还有损耗小、接续容易、成缆化或工作中的特性变化小（包括弯曲、拉伸和环境变

化影响）。DSF就是在设计中，综合考虑这些因素。

十一 色散平坦光纤

色散移位光纤（DSF）是将单模光纤设计零色散位于155pm波段的光纤。而色

散平坦光纤（DFF：Dispersion Flattened Fiber）却是将从13Pm到155pm的较

宽波段的色散，都能作到很低，几乎达到零色散的光纤称作DFF。由于DFF要作到

13pm～155pm范围的色散都减少。就需要对光纤的折射率分布进行复杂的设计。

不过这种光纤对于波分复用（WDM）的线路却是很适宜的。由于DFF光纤的工艺比较

复杂，费用较贵。今后随着产量的增加，价格也会降低。

十二 色散补偿光纤

对于采用单模光纤的干线系统，由于多数是利用13pm波段色散为零的光纤构

成的。可是，现在损耗最小的155pm，由于EDFA的实用化，如果能在13pm零色散

的光纤上也能令155pm波长工作，将是非常有益的。

因为，在13Pm零色散的光纤中，155Pm波段的色散约有16ps／km／nm之多。

如果在此光纤线路中，插入一段与此色散符号相反的光纤，就可使整个光线路的

色散为零。为此目的所用的是光纤则称作色散补偿光纤（DCF：DisPersion Compe-

nsation Fiber）。

DCF与标准的13pm零色散光纤相比，纤芯直径更细，而且折射率差也较大。

DCF也是WDM光线路的重要组成部分。

十三 偏派保持光纤

在光纤中传播的光波，因为具有电磁波的性质，所以，除了基本的光波单一

模式之外，实质上还存在着电磁场（TE、TM）分布的两个正交模式。通常，由于

光纤截面的结构是圆对称的，这两个偏振模式的传播常数相等，两束偏振光互不

干涉。但实际上，光纤不是完全地圆对称，例如有着弯曲部分，就会出现两个偏

振模式之间的结合因素，在光轴上呈不规则分布。偏振光的这种变化造成的色散，

称之偏振模式色散（PMD）。对于现在以分配图像为主的有线电视，影响尚不太大。

但对于一些未来超宽带有特殊要求的业务，如：①相干通信中采用外差检波，要

求光波偏振更稳定时；②光机器等对输入输出特性要求与偏振相关时；③在制作

偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等时；④制作利用光干涉的光纤敏感器等，

凡要求偏振波保持恒定的情况下，对光纤经过改进使偏振状态不变的光纤称作偏

振保持光纤（PMF：Polarization Maintaining fiber），也有称此为固定偏振

光纤的。

十四 双折射光纤

双折射光纤是指在单模光纤中，可以传输相互正交的两个固有偏振模式的光

纤而言。因为，折射率随偏报方向变异的现象称为双折射。在造成双折射的方法

中。它又称作PANDA光纤，即偏振保持与吸收减少光纤（Polarization－maintai-

ning AND Absorption－ reducing fiber）。它是在纤芯的横向两则，设置热

膨胀系数大、截面是圆形的玻璃部分。在高温的光纤拉丝过程中，这些部分收缩，

其结果在纤芯y方向产生拉伸，同时又在x方向呈现压缩应力。致使纤材出现光弹

性效应，使折射率在X方向和y方向出现差异。依此原理达到偏振保持恒定。

十五 抗恶环境光纤

通信用光纤通常的工作环境温度可在-40～＋60℃之间，设计时也是以不受大

量辐射线照射为前提的。相比之下，对于更低温或更高温以及能遭受高压或外力

影响、曝晒辐射线的恶劣环境下，也能工作的光纤则称作抗恶环境光纤（Hard

Condition Resistant Fiber）。

一般为了对光纤表面进行机械保护，多涂覆一层塑料。可是随着温度升高，

塑料保护功能有所下降，致使使用温度也有所限制。如果改用抗热性塑料，如聚

四氟乙稀（Teflon）等树脂，即可工作在300℃环境。也有在石英玻璃表面涂覆

镍（Ni）和铝（A1）等金属的。这种光纤则称为耐热光纤（Heat Resistant Fib-

er）。

另外，当光纤受到辐射线的照射时，光损耗会增加。这是因为石英玻璃遇到

辐射线照射时，玻璃中会出现结构缺陷（也称作色心：Colour Center），尤在

04～07pm波长时损耗增大。防止办法是改用掺杂OH或F素的石英玻璃，就能抑

制因辐射线造成的损耗缺陷。这种光纤则称作抗辐射光纤（Radiation Resista-

nt Fiber），多用于核发电站的监测用光纤维镜等。

十六 密封涂层光纤

为了保持光纤的机械强度和损耗的长时间稳定，而在玻璃表面涂装碳化硅

（SiC）、碳化钛（TiC）、碳（C）等无机材料，用来防止从外部来的水和氢的

扩散所制造的光纤（HCF：HermeticallyCoated Fiber）。目前，通用的是在化

学气相沉积（CVD）法生产过程中，用碳层高速堆积来实现充分密封效应。这种

碳涂覆光纤（CCF）能有效地截断光纤与外界氢分子的侵入。据报道它在室温的

氢气环境中可维持20年不增加损耗。当然，它在防止水分侵入延缓机械强度的疲

劳进程，其疲劳系数（Fatigue Parameter）可达200以上。所以，HCF被应用于

严酷环境中要求可靠性高的系统，例如海底光缆就是一例。

十七 碳涂层光纤

在石英光纤的表面涂敷碳膜的光纤，称之碳涂层光纤（CCF：Carbon Coated

Fiber）。其机理是利用碳素的致密膜层，使光纤表面与外界隔离，以改善光纤

的机械疲劳损耗和氢分子的损耗增加。CCF是密封涂层光纤（HCF）的一种。

十八 金属涂层光纤

金属涂层光纤（Metal Coated Fiber）是在光纤的表面涂布Ni、Cu、A1等

金属层的光纤。也有再在金属层外被覆塑料的，目的在于提高抗热性和可供通

电及焊接。它是抗恶环境性光纤之一，也可作为电子电路的部件用。

早期产品是在拉丝过程中，涂布熔解的金属作成的。由于此法因被玻璃与

金属的膨胀系数差异太大，会增微小弯曲损耗，实用化率不高。近期，由于在

玻璃光纤的表面采用低损耗的非电解镀膜法的成功，使性能大有改善。

十九 掺稀土光纤

在光纤的纤芯中，掺杂如何（Er）、钦（Nd）、谱（Pr）等稀土族元素的

光纤。1985年英国的索斯安普顿（Sourthampton）大学的佩思（Payne）等首

先发现掺杂稀土元素的光纤（Rare Earth DoPed Fiber）有激光振荡和光放大

的现象。于是，从此揭开了惨饵等光放大的面纱，现在已经实用的155pmEDFA

就是利用掺饵的单模光纤，利用147pm的激光进行激励，得到155pm光信号放

大的。另外，掺错的氟化物光纤放大器（PDFA）正在开发中。

二十 喇曼光纤

喇曼效应是指往某物质中射人频率f的单色光时，在散射光中会出现频率f

之外的f±fR， f±2fR等频率的散射光，对此现象称喇曼效应。由于它是物质

的分子运动与格子运动之间的能量交换所产生的。当物质吸收能量时，光的振

动数变小，对此散射光称斯托克斯（stokes）线。反之，从物质得到能量，而

振动数变大的散射光，则称反斯托克斯线。于是振动数的偏差FR，反映了能级，

可显示物质中固有的数值。

利用这种非线性媒体做成的光纤，称作喇曼光纤（RF：Raman Fiber）。

为了将光封闭在细小的纤芯中，进行长距离传播，就会出现光与物质的相互作

用效应，能使信号波形不畸变，实现长距离传输。

当输入光增强时，就会获得相干的感应散射光。应用感应喇曼散射光的设

备有喇曼光纤激光器，可供作分光测量电源和光纤色散测试用电源。另外，感

应喇曼散射，在光纤的长距离通信中，正在研讨作为光放大器的应用。

二十一 偏心光纤

标准光纤的纤芯是设置在包层中心的，纤芯与包层的截面形状为同心圆型。

但因用途不同，也有将纤芯位置和纤芯形状、包层形状，作成不同状态或将包

层穿孔形成异型结构的。相对于标准光纤，称这些光纤叫异型光纤。

偏心光纤（Excentric Core Fiber），它是异型光纤的一种。其纤芯设置

在偏离中心且接近包层外线的偏心位置。由于纤芯靠近外表，部分光场会溢出

包层传播（称此为渐消彼，Evanescent Wave）。

因此，当光纤表面附着物质时，因物质的光学性质在光纤中传播的光波受

到影响。如果附着物质的折射率较光纤高时，光波则往光纤外辐射。若附着物

质的折射率低于光纤折射率时，光波不能往外辐射，却会受到物质吸收光波的

损耗。利用这一现象，就可检测有无附着物质以及折射率的变化。

偏心光纤（ECF）主要用作检测物质的光纤敏感器。与光时域反射计（OTDR）

的测试法组合一起，还可作分布敏感器用。

二十二 发光光纤

采用含有荧光物质制造的光纤。它是在受到辐射线、紫外线等光波照射时，

产生的荧光一部分，可经光纤闭合进行传输的光纤。

发光光纤（Luminescent Fiber）可以用于检测辐射线和紫外线，以及进

行波长变换，或用作温度敏感器、化学敏感器。在辐射线的检测中也称作闪光

光纤（Scintillation Fiber）。

发光光纤从荧光材料和掺杂的角度上，正在开发着塑料光纤。

二十三 多芯光纤

通常的光纤是由一个纤芯区和围绕它的包层区构成的。但多芯光纤（Multi

Core Fiber）却是一个共同的包层区中存在多个纤芯的。由于纤芯的相互接近

程度，可有两种功能。

其一是纤芯间隔大，即不产生光耦会的结构。这种光纤，由于能提高传输

线路的单位面积的集成密度。在光通信中，可以作成具有多个纤芯的带状光缆，

而在非通信领域，作为光纤传像束，有将纤芯作成成千上万个的。

其二是使纤芯之间的距离靠近，能产生光波耦合作用。利用此原理正在开

发双纤芯的敏感器或光回路器件。

二十四 空心光纤

将光纤作成空心，形成圆筒状空间，用于光传输的光纤，称作空心光纤

（Hollow Fiber）。

空心光纤主要用于能量传送，可供X射线、紫外线和远红外线光能传输。空

心光纤结构有两种：一是将玻璃作成圆筒状，其纤芯与包层原理与阶跃型相同。

利用光在空气与玻璃之间的全反射传播。由于，光的大部分可在无损耗的空气

中传播，具有一定距离的传播功能。二是使圆筒内面的反射率接近1，以减少反

射损耗。为了提高反射率，有在简内设置电介质，使工作波长段损耗减少的。

例如可以作到波长106pm损耗达几dB／m的。

优势

1粘胶的吸湿性好(其吸湿性是普通化纤中最强的)，透气性好，穿着有很好的和平感；

2粘胶纤维织物光滑、柔软、丝滑、手感顺滑，染色性优良，不易褪色；

3不易产生静电，可纺性好。短纤维可以纯纺或与其他纺织纤维混纺。织物柔软、滑爽、透气、穿着舒适、色泽鲜艳、染色后色牢度好。适用于制作内衣、外衣及各种装饰用品。长丝织物轻薄，可用作衣料、被套和装饰织物。

劣势

1粘胶纤维手感重，弹性差，容易褶皱，不僵硬；

2耐洗、耐磨、易起毛、尺寸稳定性差、收缩率高；

3不耐碱不耐酸。

粘胶纤维，全称粘胶纤维，是以“木材”为原料，从天然木质纤维素中提取纤维分子，再经改性得到的纤维素纤维。

粘胶纤维的吸湿性符合人体皮肤的生理要求，具有滑爽、凉爽、透气、抗静电、防紫外线、色泽艳丽、染色牢度好等特点。它有棉花的精华和丝绸的品质。是地道的植物纤维，源于自然，优于自然。目前广泛应用于各类内衣、纺织品、服装、非织造布等领域。