1 粘膠纖維的基本原料

粘膠纖維是一種再生纖維素纖維。此外，纖維素纖維還包括銅氨纖維、醋酸纖維等半合成纖維。幾乎所有富含纖維素的天然植物都可以作為再生纖維素纖維和半合成纖維的原料。如圖1所示，它們是棉短絨、棉稈皮、針葉樹和闊葉樹的樹干和樹枝，以及竹莖。甘蔗渣、蘆葦莖、麻、亞麻、苧麻等麻是莖的一部分。

圖1 粘膠纖維的原材料

2 粘膠纖維的生產工藝流程

通常，粘膠纖維的生產是先對上述富含纖維素的天然植物材料進行化學精制，去除木質素、蠟、灰分等，制成更高分子量的α-纖維素為主要成分紙漿-木漿、棉漿、竹漿或麻漿等。 漿用NaOH堿化制成堿纖維素，然后擠壓除去可溶于18%堿液的半纖維素（β和γ-纖維素）。較低的分子量。在規定的溫度和時間條件下，纖維素的聚合度在空氣存在下適度降低，其分子量分布均勻，稱為“老化”處理。然后用二硫化碳和堿纖維素進行黃色酸化反應，生成可溶于稀堿溶液的纖維素磺酸鈉，然后在堿液中完成溶解-熟化-過濾-消泡過程，準備紡絲溶液-粘膠。然后采用濕法紡絲工藝，將紡絲原液（粘膠）從噴絲頭的小孔中擠入由硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅等組成的凝固浴中，纖維素磺酸鈉遇到硫酸后，硫酸鹽被去除并再生成纖維素進行固化。在凝固浴中加入硫酸鈉和硫酸鋅具有鹽析作用，去除新生纖維中的水分，延緩再生纖維素的形成過程，從而控制新生纖維結構的均勻性。成型工藝條件對粘膠纖維的結構和性能有重要影響。初生纖維再經拉伸-水洗-油浸-干燥等工序得到成品粘膠纖維。

粘膠纖維的形成過程包括化學反應、傳質和傳熱過程以及凝膠化的物理和化學過程。起始材料是纖維素。經過一系列的化學和物理處理，纖維的化學結構仍然是纖維素，但其分子量及其分布、取向、結晶度等超分子結構發生了變化。再生纖維 素纖維的名稱由此而來。復雜的成型工藝的不平整，會使粘膠纖維的橫截面出現不規則，結構松散，纖維內部有孔洞，縱向表面呈現不規則的褶皺和凹槽（如2）。

圖2 粘膠纖維的形態和結構

纖維素由大提琴二糖的結構單元組成，每個大提琴二糖具有6個親水性羥基（如3）所示，因此具有優異的吸濕性和染色性，但其模量較低。 ,強度低，特別是濕模量和濕強度低。

圖 3 纖維素的化學結構

粘膠纖維根據用途分為長絲和短纖維。按其性能分有常規粘膠纖維、高強纖維、高濕模量纖維和高強高模量纖維。它們用于原材料和成型加工。工藝有特殊要求。近年來，出現了阻燃粘膠纖維、抗菌除臭粘膠纖維、珍珠粘膠纖維、相變粘膠纖維等功能性粘膠纖維。

3 Modal（模型）光纖

莫代爾纖維只是粘膠纖維的一個變種，是高濕模量粘膠纖維的商品名之一。與普通粘膠纖維相比，莫代爾纖維提高了濕態下的低強度和低模量。用量不足，故常稱為高濕模量粘膠纖維。不同廠家的同類產品有不同的名稱，如Polinosic、富強纖維、虎木棉和紐達爾。

高濕模量粘膠纖維與普通粘膠纖維的生產工藝主要區別如下：（1）纖維素紙漿具有較高的平均聚合度（約450）；（2）制備的紡絲原液濃度較高；（3）不同凝固浴成分（如增加硫酸鋅含量），降低凝固浴溫度，從而延緩成纖速度，有利于獲得內部無微孔, 無明顯表皮，芯層結構較均勻致密，結晶度高，纖維截面趨于圓潤，縱面無皺紋，光滑，纖維即使在潮濕環境下也具有較高的強度和模量狀態..

4 麻莖粘膠纖維

如圖 5(a) 所示，從大麻稈韌皮中獲得的中空天然大麻纖維可直接用于紡織材料。從圖中可以看出，單纖維較硬，表面不光滑，內部為中空氣孔，可能是麻纖維良好的吸濕排汗性能所致。大麻莖中含有大量纖維素。用化學和物理方法去除木質素、樹膠、灰分等化學和機械雜質后，即可得到以α-纖維素為主體的粘膠纖維原料——紙漿。粉，如圖5（b）、（c）所示，可以看出它是由許多扁平和扭曲的微纖維組成。采用一般粘膠纖維生產技術，可制成如圖5（d）和（e）所示的粘膠纖維。麻粘膠纖維的橫截面呈現出完全不規則的非圓形橫截面，具有許多褶皺，褶皺狀縱向側面顯示出許多凹槽狀結構。天然麻纖維的橫截面結構和縱向表面結構完全不同，棉漿、木漿、竹漿等其他粘膠纖維的橫截面和縱向表面結構相似，但橫截面結構出現相對致密，無微孔結構。

天然大麻秸稈加工成大麻粘膠纖維的過程需要一系列的化學和物理處理，結構和性能受到極大破壞：強度降低，結晶度降低，大分子排列稀疏，回潮率增加。 ,部分原有的自然特性被破壞，纖維的除臭、抗菌、抗紫外線等功能必然會不同程度地降低。

圖4 高濕模量模態纖維截面及縱向結構

圖5 麻纖維、紙漿和麻粘膠纖維

5 竹漿和竹粘膠纖維

以天然竹莖為原料，通過化學和物理處理去除木質素、樹膠、灰分等化學和機械雜質，生產出α-纖維素含量高的紙漿，如圖6(a) , (B) 顯示。竹漿的形態結構不同于麻稈漿，是由許多細纖維組成?？刹捎靡话阏衬z纖維生產工藝制造如圖6（c）和（d）所示的粘膠纖維。竹粘膠纖維的橫截面完全不規則，有許多褶皺，非圓形，縱向側面有許多凹槽狀結構?？v橫結構與麻粘膠纖維相似，與原竹單纖維的橫斷面結構和縱向表面結構完全不同。

由天然竹莖加工而成的竹粘膠纖維又稱再生纖維素纖維。 Ikeda Yoshimitsu [1] 關于竹粘膠纖維抗菌性能的研究報告表明，用竹莖制成的竹漿樣品不再具有抗菌性能，而市售的竹粘膠纖維產品具有一定的抗菌作用?？咕裾衬z纖維制品檢測發現，在粘膠纖維的生產過程中含有硫作為副產物，這不是原竹中固有的抗菌成分竹醌。因此，認為竹粘膠纖維織物的抗菌作用可能來自于硫磺，這是由于粘膠纖維在生產過程中沒有經過清洗。市場上經常有一些所謂的竹纖維產品具有優良的抗菌性能。其實大部分都是這種竹粘膠纖維，市面上真正的竹纖維原料很少。

圖6 竹漿與竹粘膠纖維

6 阻燃粘膠纖維

阻燃性的優缺點通常以限制氧指數 (L.O.I) 為特征。 L.O.I 值越高，材料的阻燃性能越好。一般認為，當L.O.I值高于27%時，該纖維材料可稱為阻燃纖維。一些纖維材料本身具有阻燃功能，如芳綸1313、芳紗1414等芳綸纖維和聚對亞苯基苯并雙惡唑（PBO）纖維等。普通粘膠纖維是易燃的，如圖7(a)所示，燃燒后會形成如圖7(b)所示的煙灰?？蓢L試賦予粘膠纖維阻燃功能，如焦磷酸基磷基有機阻燃劑，或將硅基無機高分子阻燃劑的前驅體預先制備成溶膠，與粘膠紡絲結合紡前涂上涂料?；旌?，使其以互穿網絡的形式存在于纖維素大分子中，處理后的粘膠纖維遇火不燃燒，如圖7(c)所示，但在圖7(d)中形成圖中所示的致密碳化層使其與氧氣隔絕，保護纖維并在火災中自熄。由于纖維素纖維本身不熔化，因此阻燃粘膠纖維還具有不滴落的效果。目前市場上也有與阻燃粘膠纖維混紡的易燃化學纖維，可以提高這類易燃化學纖維的阻燃性能。

7 萊賽爾纖維

圖8(a)所示的萊賽爾纖維不屬于粘膠纖維家族，但由于它也是由纖維素制成的再生纖維素纖維，所以在這里介紹一下。萊賽爾纖維是英國庫陶爾公司發明的。專利轉讓給瑞士蘭精公司后生產的萊賽爾纖維的商品名為天絲，在中國的商品名是其諧音“天絲”。在發現可以直接溶解纖維素的溶劑之前，以纖維素為原料生產的再生纖維素纖維，大部分是采用粘膠纖維生產技術制造的。還有醋酸纖維是由纖維素制成可溶性醋酸衍生物，再制成紡絲原液，再制成纖維素酯纖維。

圖7 功能性阻燃粘膠纖維

萊賽爾纖維的生產采用無毒的N-甲氧基嗎啡（NMMO）水溶液作為溶劑，可直接溶解纖維素漿得到紡絲溶液，然后采用濕法紡絲或干濕紡法用含水量較高的NMMO-H2O（這里H2O是凝固劑）溶液作為凝固浴使纖維凝固，然后將紡出的纖維拉伸—洗滌—上油—干燥得到的一種纖維素纖維，原稱新纖維素纖維。與通常的粘膠纖維生產技術相比，最??大的優點是無毒的NMMO可以直接溶解纖維素，因此紡絲原液的生產過程大大縮短和簡化，生產過程對環境污染小。由于在生產過程中在H2O中加入適量的溶劑NMMO作為混凝劑，控制成纖過程緩慢，再加上NMMO優良的溶解性，制得的紡絲液濃度高，纖維形態和結構完全不同。對于粘膠纖維，橫截面結構均勻、圓潤，如圖8(b)所示，無皮芯層，縱面光滑，無任何凹槽，如圖8(c)所示，所以它比粘膠纖維具有更好的性能。物理和機械性能。以可再生、可降解纖維素為原料制成的萊賽爾纖維，加上其生產過程的環保性，決定了其具有良好的發展前景。