一、氨纶的基础定义与分类
氨纶学名聚氨基甲酸酯纤维,属于聚氨酯类的合成高分子纤维,1958年实现工业化生产,因为远超传统纤维的高弹性,很快在纺织领域普及,是目前全球用量最大的弹性纺织原料。氨纶本身无法单独纺纱织布,一般都是和其他纤维(棉、涤纶、锦纶等)混纺,织入面料后为面料提供弹性,纯氨纶织物仅用于少数特殊工业或医疗领域,日常服装所用的氨纶都是混纺形态。
按照合成原料的不同,氨纶主要分为两类,性能略有差异:
1. 聚醚型氨纶
聚醚型氨纶是目前市场上产量最大的氨纶品种,由聚醚多元醇和二异氰酸酯聚合而成,优势是耐水解性好、耐低温性佳、价格较低,适合大多数服装场景,日常贴身衣物、运动服、泳衣大多采用聚醚型氨纶,缺点是耐氧化性和耐氯性较差,接触泳池余氯容易氧化损伤,所以普通聚醚型氨纶不适合专业泳衣,专业泳衣会使用改性耐氯聚醚氨纶。
2. 聚酯型氨纶
聚酯型氨纶由聚酯多元醇和二异氰酸酯聚合而成,优势是强度更高、耐氧化性更好、耐油性佳,缺点是耐水解性较差,高温高湿环境下容易发生降解,弹性衰减速度更快,一般用于对强度要求较高的工业弹性织物,或者户外耐候服装,日常服装中应用较少。
二、氨纶能让衣物产生弹性的核心原理
氨纶的高弹性来自于其特殊的分子链结构,属于结构型弹性,核心原理可以从微观分子层面拆解:
1. 氨纶的分段式分子结构:软段提供伸长,硬段提供回弹
氨纶的分子链是典型的“分段嵌段”结构,由两种性质完全不同的链段组成:分别是软段和硬段。其中软段是长链低玻璃化温度的聚醚或者聚酯,室温下软段处于高弹态,类似橡胶的分子状态,分子链非常柔软,可以自由卷曲伸展,当受到外力拉伸时,软段分子链可以从卷曲状态伸展开,让整个纤维伸长,这就是氨纶能被大幅度拉伸的核心原因,普通氨纶软段占分子链的70%-80%,所以能实现400%-800%的伸长率,远高于普通合成纤维(普通涤纶伸长率仅为20%-50%)。
而硬段是由二异氰酸酯和扩链剂反应生成的极性嵌段,硬段的极性强,分子间作用力大,会相互聚集形成很多微小的“硬段微区”,分散在软段基体中,相当于物理交联点;当外力去除后,被拉伸展开的软段分子链会因为熵增效应自动回缩,而硬段微区会拉住软段,避免软段分子链发生不可逆的滑移,让整个分子链能快速回缩到初始的卷曲状态,这就是氨纶拉伸后能快速回弹的核心原因。
2. 宏观纤维结构进一步放大弹性
氨纶在纺丝成型后,纤维内部的分子链会沿着纤维轴向取向,软段分子链保留一定的卷曲度,硬段微区均匀分布,让纤维整体既有足够的伸长能力,又有足够的回弹能力;和传统弹性材料相比,氨纶的硬段微区物理交联是可逆的,反复拉伸后硬段微区只会发生缓慢的疲劳,不会马上被破坏,所以氨纶能承受数万次反复拉伸,依然保持良好的弹性,远优于天然橡胶丝等传统弹性材料。
3. 混纺后将弹性传递给整体面料
氨纶本身细度很细,可以制成5D-100D不等的纤维,织入面料时,氨纶以芯纱、包芯纱或者直接混纺的方式和其他纤维结合:比如最常见的棉氨包芯纱,就是以氨纶为芯,外面包覆棉纤维,拉伸时氨纶先伸长,带动外层棉纤维一起拉伸,外力去除后氨纶回弹,带动外层棉纤维一起回弹,这样整个面料就获得了弹性;即使是少量添加(仅添加2%-5%的氨纶),也能让整体面料获得明显的弹性,这就是为什么很多纯棉衣物只要加一点氨纶,就能变得有弹性。
三、关于氨纶弹性的常见认知误区
1. 氨纶含量越高,衣物弹性越好?
很多消费者认为氨纶含量越高,弹性就一定越好,其实不然,弹性好坏不仅和含量有关,还和氨纶本身的品质以及面料组织结构有关:优质低旦氨纶即使添加3%-5%,也能让面料获得很好的弹性;劣质高模量氨纶即使添加10%,弹性和回弹也很差;同时,针织结构的面料本身有一定的纬向弹性,氨纶只需要少量添加就能提升弹性,而机织结构需要更高的添加量才能获得足够弹性,所以不能仅靠氨纶含量判断弹性好坏。
2. 氨纶弹性是永久的?
氨纶弹性不是永久的,随着使用时间延长,反复拉伸会导致硬段微区逐渐破坏,软段分子链发生局部断裂,氨纶的回弹能力会逐渐下降,出现越穿越松的情况,这是正常的高分子老化现象,优质氨纶能延缓这个过程,无法完全避免。