第二节 各类常用纤维简介
一、植物类纤维
植物纤维的主要组成为纤维素大分子，故又称天然纤维素纤维，是人类最早使用的纤维。
棉纤维从出现至今是天然纤维的主体，目前仍占天然纤维的3/4以上。是农业主产品粮、棉、油、蔬菜中，唯一解决穿、用需求的产品。
（1）棉纤维的组成与特征
棉纤维长于棉籽上，先生长变长（增长期），后沉积变厚至成熟（加厚期）的单细胞物质。棉纤维为多层状、带中腔结构，稍端尖而封闭，中段较粗，尾端稍细而敞口，呈扁平带状，有天然的扭转，称“转曲”。截面形态腰圆形，中腔呈干瘪状。
棉纤维基本成分为纤维素，占94%～95%和其他物质占5%～6%，存在于纤维的主体层（次生层）中；带有果胶和蜡质，分布于表皮初生层上，其含量随纤维产地和品种不同；在中腔内层还附有微量的色素、灰分和蛋白质，色素决定纤维的颜色，影响其白度。
棉纤维细长柔软，吸湿性好、耐强碱、耐有机溶剂、耐漂白剂和耐热隔温，是最大宗的天然纤维。其不仅可以方便地进行各种染色和纺织加工，而且可进行丝光处理，或其他改性处理，以增加纤维的光泽、可染性及抗皱性等。棉纤维的缺点是弹性较差、不耐强酸、易发霉、易燃。
（2）棉纤维的分类
①棉纤维按其发现地命名与分类。
a.陆地棉：发现于南美洲大陆的安第斯山脉区，又称美棉或高原棉。由于细度较细又称细绒棉。是目前最主要的棉花品种，长23～33mm，细1.43～2.22dtex。一般用于纺10～100tex的棉纱。
b.海岛棉：发现于北美洲东南部与南美洲北部的西印度群岛而得名。因其长度较长又称长绒棉。主要产于埃及、西印度群岛、美洲南部等地。纤维长33～45mm，细度小于1.43dtex。新疆是我国长绒棉的主产地，广东、四川、江苏也有种植。
c.亚洲棉或非洲棉：人类早期主要应用的棉是在亚洲和非洲，称亚洲棉和非洲棉。因亚洲棉纤维粗短，又称粗绒棉。长15～24mm，细为2.5～4.0dtex。非洲棉细短，又称草棉。目前已很少作为纺用纤维和种植，一般为絮填材料。
上述三类棉纤维的截面形态见图1-6。这种分类称为品种分类。
图1-6 不同棉种纤维的截面示意图
②棉花的次级分类。有长短、粗细分类是对品种分类的量化；质量分类常以成熟度和色泽来分类，颜色分类是色泽分类的细化；依据种植地的分类只是贸易中的叫法或对地域品种的区别。
③按棉纤维的成熟度分类。即按纤维胞壁的增厚程度，可分为成熟棉、未成熟棉、完全未成熟棉（死纤维）和过成熟棉及完全成熟棉。之所以要关注棉的成熟度，是因为棉的品种一旦确定，纤维的外周长P既定，纤维的表观细度除收缩变扁外，基本不变，见图1-7。
图1-7 棉纤维成熟度的理论几何图示
纤维的线密度则随着胞壁的增厚而增大，这使棉纤维的性状，除纤维长度外，都在发生变化。如随着成熟度的增加，棉纤维的强度和模量增加、色泽变好，抗弯和弹性增加、转曲由少变多且明显，然后又逐渐变得不明显并最后消失。
以δ表示棉纤维的胞壁厚度，以D表示棉纤维复圆后的等效外径，D=P/π。因此，胞壁占有的纤维宽度比为2δ/D。完全未成熟的纤维理论上2δ/D=0，但实际中最小为0.05，即初生层一直存在；完全成熟纤维2δ/D=1，但中腔总存在，故其真实最大值为0.8。引入取值范围在0～5的纤维成熟度系数M，可得
按成熟度系数的定义式（1-2），细绒棉的M在1.5～2.0为成熟纤维，一般纺纱用的M在1.7～1.8为最佳；未成熟的M＜1.5，过成熟的M＞2.0；死纤维M＜0.7，完全不成熟纤维M=0，完全成熟纤维M=5.0。长绒棉M在1.7～2.5为成熟棉，理想的纺用M在2.0左右。
④按棉花色泽分类。可分为白棉、黄棉和灰棉。白棉为正常成熟及吐絮的棉花，不管原棉呈洁白、乳白或淡黄色，都称白棉，为棉纺厂最主要的原料。黄棉为棉花生长晚期，棉铃经霜冻伤后枯死，铃壳上的色素染到纤维上，使原棉颜色发黄。黄棉一般都属低级棉，棉纺厂仅有少量应用。灰棉为棉花在生长发育过程中或吐絮后，由于雨量过多、日照不足、温度偏低，使纤维成熟受到影响，而棉纤维呈灰白色。灰棉强力低、质量差，棉纺厂较少使用，但为极好的再生纤维浆粕原料。
⑤按初加工方法分类。可分为锯齿棉和皮辊棉，分别为采用撕扯分离式的锯齿轧花机和挤切分离式的皮辊式轧花机加工的棉纤维。前者长度偏短为0.5～1mm，短绒偏少，而后者根部纤维（黄根）较多，且加工速度较慢。
（3）棉的其他品种
棉的其他变化品种有彩棉、转基因棉和薄绒等。
彩棉：是指天然生长的彩色棉花，因有天然颜色，可回避染色加工，减少污染和能耗。彩棉的培育和应用在扩大，已有棕、绿、红、黄、蓝、紫、灰等颜色品系，但色调偏深、暗。彩棉与白棉相比，产量低、衣分低、非纤维素成分含量高、纤维长度偏短、强度偏低、可纺性差，以及在颜色上的色谱较单一、色泽不鲜艳、色泽均匀性和稳定性差、色素遗传变异大等缺陷，是其发展的主要障碍。彩棉有色多因含重金属物质且沉积在中腔内壁上，造成色暗淡、易游离及有害，这是制约其发展的根本原因。目前彩棉一般采用与白棉的混纺加工，以克服可纺性差、色谱单一和均匀性差的缺陷。
转基因棉：是以转基因技术得到的棉花品种。将转基因、分子标记等生物技术应用于棉花育种与种植中，以提高棉花产量和抗病虫害能力，虽在种子质量、种植适应性及性能退化等方面存在争议，但若能解决高产和质量稳定，是解决土地和纤维资源的有效方式。
蒲绒：为种子纤维，来自于蒲草，与棉纤维的生理功能一样，传播后代，是80%以上高纤维素含量的多（3～5）分叉纤维体。如羽绒一样，目前只能作为絮材。
（4）木棉
木棉可以说是棉花的近亲，其纤维是单细胞纤维。虽然在形态、颜色、生长的蒴果上与棉纤维极为相似，见图1-8（a），但属果实纤维。纤维是由附着于木棉蒴果壳体内壁的细胞发育生长而成，与内壁的附着力很小，易于分离。不需像棉花那样进行轧花加工，只要将木棉剥出，木棉籽会自行分离。木棉有白、黄和黄棕色，纤维长8～32mm，直径15～45μm，为表面光滑、无转曲，截面为大中腔、圆形的管状物。中腔的中空率达80%～90%，见图1-8（b）。纤维梢端较细封闭，中段较粗，尾段稍细且存在闭合的开口。
图1-8 木棉纤维果实及纤维形态图
木棉纤维表面有蜡质，回潮率为10%～11%，但拒水；密度很小（0.29g/cm3）；强度较低（0.8～1.4cN/dtex），抱合力差，弹性小。虽不适于单纤维纺纱，但可以混纺，尤其是作为絮填隔热吸声材料和浮力救生材料极佳。纤维集合体在水中可以承受自重20～36倍的负荷而不下沉，并可以快速地吸附水面上的油类物质。
木棉的世界年产已达15万吨。尽管我国木棉资源丰富、质量优良，如木棉属的木棉和长果木棉，瓜粟属的瓜粟和木瓜粟木棉，吉贝（Ceiba）属的吉贝木棉和轻木属的轻木棉，都有种植，但其应用还在初级阶段。
麻的大致分类十分简单，以纤维所在的植物部位分类，如韧皮纤维和叶纤维。但各种麻自身的称谓却多用俗称，且繁杂、多名，主要取决于麻的颜色、来源地名和习惯叫法。
（1）麻纤维的基本组成与特性
麻纤维由不同比例的纤维素、半纤维素、木质素和其他成分构成，但纤维素占大部分，故麻纤维的化学性质与棉相同。
除苎麻外，麻类纤维的单细胞粗细与棉相近，但长度明显偏短1倍（如亚麻、大麻、罗布麻）到一个数量级（如黄麻、红麻）。因此，纺用纤维基本为工艺纤维，即多个单细胞纤维由细胞间质黏合而成纤维束。由此，麻类纤维比棉纤维粗硬，易引起穿着中的刺痒。麻纤维的吸湿性好、强度高、变形能力小，纤维以挺爽为特征。常用麻纤维的基本组成和形态尺寸见表1-1。
（2）苎麻
为中国原产地麻纤维，称为“中国草”，也称白苎、绿苎、线麻和紫麻，为多年生宿根植物。
苎麻有多个品种，主要为白叶茎苎麻，多产于两湖、四川一带。苎麻纤维截面为腰圆或跑道形，有中腔，腔壁有辐射状裂纹；纵向无明显扭转，表面有不规则条纹和横节。苎麻纤维素含量高、木质素含量低，纤维弹性好、质地软。苎麻纤维较长，可单纤维纺纱。苎麻纤维的细度直接影响可纺性和柔软性，纤维越细，品质越高，可纺支数越高，成纱越柔软。但细度与采割期有关，越早采割，纤维越嫩、越细，但制成率和强度都低。正常的采割一年分为头、二、三次，头麻最细，三麻次之，二麻最粗。
表1-1部分麻纤维的化学组成及细度和尺度
（3）亚麻
亚麻也称鸦麻、胡麻，分纤用、油用、纤油两用三类，均为一年生草本植物，我国主要产地在黑龙江。亚麻截面呈圆形和扁圆形，纵向中段粗两头细，有横节竖纹。亚麻单纤维长度较短，用工艺纤维纺纱。亚麻纤维存在于麻茎的韧皮组织中，经沤浸脱胶去除部分胶质，使粘连纤维束得到部分松散，再经压轧、打麻加工成“打成麻”，其截面中有10～20根单纤维的工艺纤维。由于吸湿性好、导湿快、细度相对较细，是夏季衣衫的主要纤维原料。
（4）黄麻与红麻
黄麻，又名络麻、绿麻，为一年生草本植物，生长于亚热带和热带。我国主要种植长果种和圆果种黄麻。长果种黄麻色黄、深，但单纤维长度稍长，细度稍细；圆果种色白或淡黄，各有特点，但长果种较优。黄麻单纤维很短，必须采用工艺纤维纺纱。工艺纤维截面中的单纤维在5～30根。单纤维截面呈带有圆形中腔的多角形，一般为五角形或六角形，并以细胞间质相黏结。黄麻纤维吸湿后表面仍保持干燥，但吸湿膨胀大并放热。
红麻又称槿麻或洋麻，习性及生长与黄麻十分相近。红麻的单细胞纤维亦很短，截面为多角形或近椭圆形，中腔较大为6～17μm。单细胞有方向性，一端为尖圆角、一端为钝圆端，时而有小分叉或分枝，比黄麻纤维要粗。红麻纺纱用纤维也必须是工艺纤维，截面中纤维根数为5～20根，工艺纤维的颜色较深、呈棕黄色。红麻的吸湿性也很强，回潮率在11%～15%，但与黄麻的13.6%～17.0%相比稍差一些。
黄麻和红麻纤维的种植与生长容易且高产，但纤维的柔软化和细化是其质量、经济价值提升的关键。否则只能是低档的包装、地毯底布，或混纺纤维制品的填充料。
（5）大麻
大麻又称火麻、汉麻。因为存在麻多酚，生长和放置中极少虫害。大麻单纤维表面粗糙，有纵向缝隙和孔洞及横向枝节，无天然转曲。大麻横截面有多种形态混杂，如三角形、长圆形、腰圆形等。大麻单纤维的细度和长度与亚麻相当，故亦需工艺纤维纺纱。已有经验所知，大麻纤维及制品更为柔软、刺痒感小，这与纤维间胶质和纤维本身的柔软有关。大麻纤维有中腔，与纤维表面分布着的裂纹和小孔相连，是其优异毛细效应、高吸附性和吸湿排汗性能的主要原因。大麻纤维还有一定的抗霉杀菌功能。但都需要客观、科学的表征以证实。
（6）罗布麻
罗布麻又称野麻、茶叶花，是一种野生植物纤维。由于它适宜在盐碱、沙漠等干旱环境中生长，因此主要集中在新疆、内蒙古、甘肃、青海等地。罗布麻纤维纵向无转曲，截面呈明显不规则的腰圆形，中腔较小。在纤维的表面有许多竖纹、横节。因纤维较短粗，亦需工艺纤维纺纱，主要用于服用纺织品。罗布麻具有麻类纤维的常规特点，还有一定的医疗保健性能，如罗布麻对降低穿着者的血压有作用。
（7）剑麻和蕉麻
剑麻纤维取自于剑麻叶，属龙舌兰麻类，因叶形似剑，故名。主要有西沙尔（Sisal）麻、马盖（Maguey）麻、赫纳昆（Henequen）麻、堪塔拉（Cantala）麻等，为多年生草本植物。原产中美洲，我国有近100多年的种植历史，主要在热带地区种植。一般种植两年后可以采割。剑麻单纤维的胞长2.7～4.4mm，宽20～32μm，须工艺纤维纺纱；横截面为多角形，带有大小不一的椭圆形中腔，纵向表面存在结和细孔。细胞中的原纤呈螺旋形排列，并时有反向。剑麻比重为1.25g/cm3，回潮率约11.1%，吸湿快。纤维强度高，湿强比干强高10%～15%，耐海水腐蚀性强，适于船用缆绳和网具。
焦麻也是多年生热带草本植物，主要为菲律宾的马尼拉麻。焦麻纤维取自于其植物叶鞘中，其单纤维细胞长3～12mm，一般为6～7mm；纤维的宽度12～40μm，平均为24～25μm，须工艺纤维纺纱。纤维的截面呈椭圆和多边形，中腔圆大、细胞壁较薄；纵向粗细均匀，呈圆管状，表面光滑。纺用纤维必须是多细胞结合的工艺纤维。焦麻纤维强度高、伸长率低、湿强比干强高，比重为1.45g/cm3。回潮率与剑麻一样，耐水蚀性好，一般用途与剑麻相同。
剑麻和焦麻，以及菠萝叶纤维或称菠萝麻、棕叶、竹笋叶、棕榈叶等纤维均属叶纤维。叶纤维的分离提取，主要是叶肉及非纤维素物质的去除，这与韧皮类纤维同样，但含量更大。若价格能耗太大或产生的废弃物不易处理，将导致这类纤维实用性的降低和加工中生态问题。目前在麻类纤维中采用嫩麻采割与提取纤维的方法，属纤维猎奇，应特别关注。
麻纤维有许多特点，但反映其可纺价值和质量的最主要指标是麻纤维的细度及均匀性。因为，越细的麻越柔软，越不易产生刺痒感，可纺的纱支越高。而麻的细度的均匀可直接有效地回避粗纤维发生的概率，提高纤维的质量。因此，所要解决的问题是麻类纤维的细化。应该说目前卓有成效或细化明显的方法鲜见。
竹纤维来自于竹茎，利用机械轧压粉碎、蒸煮水解和配以化学助剂脱去纤维间质，尤其是木质素，而制得纤维，属原生纤维。竹纤维为单细胞，纵向有横节、粗细不匀、有沟槽；横向为不规则跑道或腰圆形、内有中腔，见图1-9；纤维本身含较多木质素及贯穿内外的裂纹，虽毛细和吸湿性好，但硬脆而刺痒；且纤维素含量低、木质素等伴生物含量高、分离困难、能耗污染大，既不适于纺织，又非生态获取。
图1-9 两种竹纤维截面形态对比
竹多用于建筑、内装饰、席垫、篮筐、文具、工艺品等方面，近年也有用于纺织品。而用于纺织品的竹纤维，因纤维柔软和可纺的要求仅限于某些竹，如慈竹。目前以产于浙江的毛竹为主，其单纤维长度1.3～3.1mm，宽度约10～19μm，只能为工艺纤维纺纱；纤维素含量约50%，木质素30%左右，聚戊糖20%左右，灰分1.5%左右，果胶0.7%左右，此含量比麻纤维都差。竹纤维在吸湿、导湿性上与麻纤维相近，可能源于竹纤维的多微孔结构。竹纤维的缺陷和仅50%的纤维素含量，人们开始生产竹浆纤维。而由浆液制造黏胶类纤维，如同棉浆、木浆纤维那样，将不再具有原天然纤维的结构特征和组成特征。
香蕉茎秆纤维也属茎纤维，在组成和性能上与竹纤维相近，但纤维素含量高（55%）、木质素含量低（8.75%），而脱胶低耗。虽不及常用麻纤维，但比竹纤维和竹浆纤维均有优势。
二、动物类纤维
动物纤维主要构成为蛋白质物质，故又称天然蛋白质纤维，也是人类最早使用的纤维。
毛发类纤维（简称毛）的分类是依据动物名称进行的。其大宗类羊毛即绵羊毛的次级或其他分类较复杂，但一般以“动物名+毛（或毛纤维）”命名。动物毛发纤维，因生理功能和形态不同，又分为“毛”或“绒”两种，即采用“动物名+毛或绒”命名，如山羊毛、山羊绒、驼绒等。这里所称的毛是指主体支撑的毛发，较长且粗硬；绒则是指簇生的纤维，较短且细软。
（1）绵羊毛
纺织用毛纤维的主体是绵羊毛，简称羊毛，亦称毛或毛纤维。羊毛为角蛋白物质，分为两种：高硫角蛋白存在于羊毛的无序和基质部分；低硫角蛋白存在于原纤有序结构中，为典型的α螺旋角蛋白分子。羊毛截面为圆形或椭圆形，由外向内分为鳞片层、皮质层和髓质层。细羊毛或同质毛中是无髓质层的。鳞片层由片状细胞连续迭合构成，不仅对羊毛毛干形成保护，并影响羊毛的光泽、毡缩性（缩绒性）、手感等。皮质层即毛干是羊毛的主体部分，一般由正皮质和偏皮质两种皮质细胞组成，通常为双边分布，是羊毛卷曲的本质原因。髓质层又称髓腔，结构松散，含有色素和较大的气孔，几乎无强度、弹性。一般羊毛越粗，髓腔越易发生且越大，羊毛品质越差；髓腔间断的称为两型毛。羊毛的α螺旋分子和纤维的天然卷曲赋予羊毛高弹性特征；角蛋白分子侧基的多样性，是羊毛吸湿性好，易染色，不易沾污，耐酸不耐碱的原因；羊毛鳞片排列的方向性和纤维的高弹性，使羊毛具有毡缩性。
羊毛按细度和长度可分为细毛（17～27μm，长＜12cm）、半细毛（25～37μm，长＜15cm）、粗毛（20～70μm，为异质毛）和长毛（＞36μm，长15～30cm）。按羊种品系可分为改良毛与土种毛。按羊毛的分级有支数毛和级数毛。按羊毛质地均匀性有同质毛和异质毛，异质毛含死枪毛。按颜色有本色毛和彩色毛。按名称有美利奴毛为细毛、考力代毛为半细毛、林肯毛为长羊毛等。
在同质羊毛中，澳大利亚羊毛占有非常重要的地位，约占世界羊毛总产量的1/3，其中80%以上是美利奴羊。美利奴绵羊14～15世纪起源于西班牙，到19世纪遍布世界各地，但不同地区的美利奴绵羊的羊毛质量差异很大。澳大利亚美利奴绵羊以产毛量高，羊毛品质好而著称。澳大利亚美利奴绵羊分三类：16.5～20μm的细毛型、20～23μm的中细毛型和23～30μm的粗壮毛型，净毛率均在60%及以上。另外，澳大利亚的超细毛美利奴绵羊毛直径14.5～16.5μm，净毛率68%～72%，与山羊绒相似。甚至已生产出极细羊毛的直径可达11.8～14.5μm，比山羊绒还细，价格极为昂贵与黄金相当。
（2）特种动物毛
山羊绒：简称羊绒，为山羊的绒毛，通过抓、梳与山羊毛分开获得。山羊绒又叫“开司米”或“克什米尔”（Cashmere）。18世纪，印度克什米尔地区出产的山羊绒披肩闻名于世，此后，国际上开司米便成了山羊绒制品的商业名称。我国、伊朗、蒙古、阿富汗、哈萨克斯坦、土耳其为山羊绒主要产地。我国年产羊绒1万多吨，占世界年产的60%左右，主要分布地区：内蒙古、西北、晋冀鲁豫。山羊绒颜色有白、紫、青色，我国紫色稍多。山羊绒无髓质，强伸性、弹性都优于相同细度的绵羊毛。鳞片的环状与完整性特征明显，紧贴于毛干，且鳞片高度大、有光泽，手感柔软、滑糯。平均细度为14～16μm，是纺用毛发中最细的；长度35～45mm，短绒率18%～20%。山羊绒易损伤、纯纺难度较高、价格昂贵，会起球、缩绒，故通常与80～100公支细羊毛混纺使用。
马海毛：马海毛（Mohair）是土耳其安哥拉山羊毛的音译商品名称。南非、土耳其和美国为马海毛的三大产地。马海毛的世界年产量约3万吨。马海毛是异质毛，净毛率达75%～85%。马海毛的截面近圆形，直径10～90μm、偏粗，长度12～26cm。马海毛的特点是直、长、有丝光。马海毛主要用来制作提花毛毯，马海毛提花毛毯极有特色，以坚牢耐磨、丝样光泽和美丽图案著称。马海毛也与绵羊毛、棉、化纤混纺制作衣料，如顺毛大衣呢、银枪大衣呢等。
兔毛：纺织用兔毛主要为安哥拉兔毛和白兔毛。濑兔毛较少纺用，多用于毛皮，因掉毛为一般毛皮。安哥拉兔毛为长毛兔毛，有不同品系，中国的安哥拉品系兔叫中国白兔。我国兔毛年产1万吨左右，最高达到2万多吨，占世界总产量（约1.2万吨）的80%。兔毛有5～30μm的绒毛（约占90%）与30～100μm的粗毛（约10%）两类纤维，绒毛的平均直径11.5～15.9μm。绒毛与粗毛都有发达的髓腔，为多腔多节结构，故比重轻、吸湿性好，但强度低。兔毛细软、制品蓬松、轻质。兔毛表面光滑、少卷曲、光泽强，鳞片厚度较薄、纹路倾斜，且表面存在类滑石粉状物质，故摩擦系数小、抱合力差、易落毛，可纺性差。兔毛含油脂较低，0.6%～0.7%，通常不需洗毛。兔毛纯纺必须添加特殊和毛油，或经等离子体或酸处理获得有效的抱合力来实现。兔毛可与羊毛或其他纤维混纺加工，回避抱合力差的缺陷，制成毛线、针织品、高级大衣呢、花呢等。
骆驼绒：骆驼绒是从骆驼身上自然脱落或梳绒采集获得。骆驼皮上的外层毛粗而柔韧，称为骆驼毛；外层粗毛下的细短柔软绒毛，称驼绒。我国是双峰骆驼的主要产地，双峰骆驼的含绒量高达70%以上。驼绒的平均直径为14～23μm，平均长度为40～135mm。骆驼绒带有天然的杏黄、棕褐等颜色，鳞片边缘较光滑，不易毡缩。骆驼毛可做衣服和衬絮，具有优良的保暖性。14～16μm的驼绒极为高档，可织制高级服用织物和巾、毯。
绵羊绒：绵羊绒是土种绵羊（或裘用绵羊）的异质毛被底层的绒毛。这种绒毛一直同绵羊毛被中的粗毛、两型毛（带有连续髓腔的）和枪毛或死毛（髓腔占有大部分毛干的）一起混用，作为地毯和粗纺产品的原料。随着羊绒的流行，导致用土种绵羊毛的混型毛，经梳理将绒毛（＜30μm的）与粗毛、两型毛等分离，加工成绵羊绒。绵羊绒的细度、卷曲、鳞片形状及密度与山羊绒相似，是羊绒混纺的主要原料；其粗细不匀，粗节、弱节较多，鳞片倾角大、边缘较薄、容易缺损而不光滑，品质与价值远低于羊绒。绵羊绒比山羊绒抗酸、碱等化学作用，着色深度及色差大于山羊绒。
牦牛绒与牦牛毛：牦牛是高原特有的耐寒畜种。主要分布在中国、阿富汗、尼泊尔等9个亚洲国家。我国牦牛总头数及其毛（1.2万吨）、绒（0.5万吨）产量占世界总产量的80%以上。牦牛绒（毛）大多是黑色、褐色，少量白色、极为珍稀。从牦牛身上剪下的毛被中有和绒毛，绒毛多为抓梳获得，是高价值纺用纤维；粗毛为剪毛获得，是高档假发原料。
牦牛绒由鳞片层与皮质层组成，髓质层极少；其鳞片呈环状，边缘整齐，紧贴于毛干上；有无规则卷曲，缩绒性与抱合力较小。牦牛绒平均直径约20μm，平均长度30～40mm；断裂强度2.8～3.5cN/dtex，高于山羊绒、驼绒、兔毛。牦牛绒织物不易掉毛、有身骨、膨松、丰满，手感滑软、光泽柔和，是毛纺行业的高档珍稀原料。
牦牛毛有毛髓，细度在30～100μm，平均约70μm，长度为10～40cm；外形平直、有波纹状鳞片，白牦牛毛质量与光泽最优，有纺用价值。
羊驼毛：羊驼属于骆驼科，主要产于秘鲁。羊驼毛强度较高、伸长大，加工断头率低，但是羊驼毛髓腔随羊驼毛细度不同差异较大，故纤维间力学性能差异较大。与羊毛相比，羊驼毛长度长，为15～40cm；细度偏粗，为20～30μm，纺高支纱困难。羊驼毛表面的鳞片贴伏、边缘光滑，顺、逆鳞片摩擦系数较羊毛小，纤维卷曲少、卷曲率低，故羊驼毛富有光泽、有丝光感，抱合力小、防毡缩性较羊毛好。羊驼毛的洗净率高达90%以上，不需洗毛直接应用。
南美高原野生美洲驼中的原驼和骆马（或小羊驼）的毛亦统称为羊驼毛，是天然动物毛中最细、品质极优的纤维，其直径在6～25μm，平均为13～15μm。虽同属羊驼属，但为不同亚种。
由上述毛发类纤维的介绍和应用来看，人们关注两类问题。一是毛发纤维直径变细；另一是开发或升级利用特种毛发纤维。前者相对研究较多，因为毛发类纤维越细，其质量越高，经济和使用价值也越高，仅以羊毛为例，其细度越细，髓质发生率和量越低，纤维同构型和强伸性高；纤维卷曲、弹性的综合优势越明显；鳞片完整、覆盖均匀，纤维的光泽也越柔和；纤维的抗弯刚度越低，越不易发生刺痒，穿着舒适，故羊毛的分类和价格都按羊毛的细度来定。由此出现了人工细化羊毛（OptimTMfine）和人工饲养的极细羊毛羊种，羊毛的细度已达12μm。
腺分泌类纤维（简称丝）的分类依据蚕食用植物的名称或昆虫的名称进行。其命名为“植物名+蚕丝”或“昆虫名+丝”。由于蚕有人工家养和野生，故有家蚕丝和野蚕丝之分。家蚕丝为桑蚕丝，是大宗丝纤维；野蚕丝主要为柞蚕丝。
（1）桑蚕丝
桑蚕又称家蚕，由桑蚕茧缫得的丝称为桑蚕丝。桑蚕有中国种、日本种和欧洲种三个品系。中国种桑蚕茧多为白色或乳白色，日本种多为白色，欧洲种多为略带红色的乳白色或淡黄色。在天然彩色桑蚕丝的制取上，采用基因工程、色素引入、蚕种遗传三类方法获得彩色茧丝，但多为浅色。桑蚕茧由外向内分为茧衣、茧层和蛹衬三部分。其中茧层可用来做丝织原料，茧衣与蛹衬因细而脆弱，只能做绢纺原料。桑蚕丝主要用于织制各类丝织面料。
一根蚕丝由两根平行的单丝（丝素），外包丝胶构成。单丝截面呈三角形。蚕丝主要为丝素蛋白，其次是丝胶，还含有色素、蜡质、无机物等少量杂质。桑蚕茧丝的细度为2.64～3.74dtex（2.4～3.4旦）。其细度随茧丝的吐出先后有所差异，以茧的中层即茧丝的中段为最细和均匀，且三角形特征明显。桑蚕丝的特征及工艺性质，详见表1-2。其中茧丝量是指一粒茧所能缫得的丝量；茧层率为茧层占全茧的重量百分比；缫丝率为缫丝量占茧层的重量百分率；缫折为100kg的生丝所需的干茧重量；解舒长为一粒茧平均缫得的丝长；解舒率为解舒长与茧丝长的百分比，这些均是茧质及缫丝质量的评价指针。
表1-2 桑蚕茧丝的工艺性质参数表
（2）柞蚕丝
柞蚕又称中国柞蚕，由柞蚕茧所缫制的丝称柞蚕丝。柞蚕有中国种、印度种和日本种三个品系。柞蚕生长在野外的柞树（即栎树）上。柞蚕茧丝的平均细度为6.0～6.5dtex，比桑蚕茧粗。柞蚕茧的春茧为淡黄褐色，秋茧为黄褐色，而且外层较内层颜色深。柞蚕丝的横截面形状为锐三角形，更为扁平呈楔状。其与桑蚕丝截面的比较，见图1-10。柞蚕茧丝的基本特征见表1-3。
图1-10 两种蚕丝截面形态对比
柞蚕丝是织造绸、装饰绸和一些工业、国防用中厚型丝织品的原料。实际纺织用野蚕丝还包括：呈天然绿色、光泽华丽、手感柔软的天蚕丝；水中透明无影、坚韧耐水、可做钓鱼线和渔网的樟蚕丝；带琥珀金色光泽、丝质坚韧、用于高贵服饰、食楠木叶蚕的琥珀蚕丝；由14～20根单丝交缠黏结成网目状茧丝栗蚕丝；以及蓖麻蚕、木薯蚕、樗蚕、乌桕大蚕（大山蚕）等大蚕蛾科蚕丝。只是产量和资源量的限制。
表1-3 柞蚕茧丝的工艺性质参数表
（3）蜘蛛丝
蜘蛛与蚕一样，属于节肢动物，而蚕是六条腿昆虫的幼体，而蜘蛛是八条腿的蛛形纲成虫。蚕丝的功能是形成蚕茧来包裹保护幼虫的生存与成长，而蜘蛛丝的功能是支撑和捕猎工具。蜘蛛丝呈透明金黄色，横截面呈圆形。蜘蛛不同腺吐出丝的平均直径为5～10μm，比蚕丝细一半；且都为原纤化皮芯结构，是典型的超细、高性能天然纤维。与其他纤维的性能对比见表1-4。蜘蛛丝耐紫外线和耐热性好、强度高、韧性好、断裂能高、质地轻，是制造防弹衣、降落伞、外科手术缝合线的理想材料，但无法大量获得。
表1-4 蜘蛛丝与部分纤维的性能对比
对腺分泌类丝来说，人们较多地欣赏丝纤维的光泽或强度。虽在改良或转基因技术上的探索增强和产生颜色，但在高产、增弹和洁净与均匀性上，依然乏术，而依赖于生物本身的赐予。
三、再生纤维
所谓再生纤维是指原来为纤维或能够形成纤维的高聚物经溶解或熔融后纺丝而成的纤维。按其组成可分为再生纤维素、蛋白质、甲壳质和合成质纤维四类。前三者属目前所谓的生物质；合成质专指用弃合成纤维并泛指用弃人工纤维。
再生纤维素纤维是指来源于植物中的纤维素及其衍生物经溶解纺丝再生而成的纤维，又称再生植物纤维。有植物来源不同的普通黏胶和结构改变、羟基置换或溶剂全回收的改性黏胶。
（1）普通黏胶纤维
简称黏胶纤维是再生纤维素纤维的最初和主要品种，是由不可纺但富含纤维素或其衍生物的植物，如棉短绒、芦苇、木材、甘蔗渣、麻、竹、海藻、稻草等的浆粕或浆液，提纯制得黏胶液后纺丝而成。黏胶纤维的命名应按植物来源命名，即“植物名+浆+纤维”，或“植物名+黏胶”。如棉浆纤维或棉黏胶；木浆纤维或木黏胶；竹浆纤维或竹黏胶；麻浆纤维或麻黏胶；海藻浆纤维或海藻黏胶。尤其是植物本身有纤维体，则必须补上“黏胶”或“浆”，或称“再生+植物名+纤维”，以防混淆和命名混乱。
一旦植物或纤维被溶解和过滤，原物质的形（结构、形态、表面）都将消失，甚至质（组成及含量比）也将变化。由形决定的性质将荡然无存，而由质决定的依然存在但有变化。
黏胶纤维的化学组成与棉纤维相同，聚合度比棉低得多（300～400），结晶度（40%～50%）、取向度均低，无序区含量比棉大。截面呈不规则的锯齿形，有明显的皮芯结构。这使黏胶纤维吸湿性好、易染色，色谱全、色泽艳、染色牢度好，对酸与氧化剂比棉敏感，对碱的稳定性不及棉。黏胶纤维的缺点是强度和模量低、弹性恢复性差，织物易变形、起皱，尤其是湿态时因水分子作用，湿强和湿模量更低、易于塑变；洗涤时纤维膨胀、干燥时又易收缩；使用中还会塑变伸长，织物尺寸稳定性差。这些优缺点都体现在竹浆纤维和海藻酸钠纤维上，因为它们都是普通黏胶纤维的结构，只是植物来源不同。而且，竹浆纤维因木质素难以去除、海藻酸纤维因分子量偏低及离散，强伸性均略低于黏胶纤维，见图1-11。
（2）高湿模量和强力黏胶纤维
为克服黏胶纤维的缺点，国外并不关注植物选择，因为组成相同，而是致力于纤维结构的调整。在20世纪50年代研制出了高湿强度、高湿模量（HWM）和强力黏胶纤维。高湿强黏胶纤维，以提高黏胶纤维的结晶度增强的方式，形成全芯层结构的黏胶纤维，其主要代表纤维有中国早期的富强纤维，日本的虎木棉或Polynosic（波里诺西克）。高湿模量黏胶纤维，以控制溶剂缓冲析出和凝固速率来增加纤维芯层微晶结构及均布的物理交联作用，如欧美50年代的高湿模量黏胶、Vincel和70～80年代的Modal（莫代尔）纤维等。强力黏胶，以提高大分子的取向度和改善结晶颗粒尺寸与分布的方式，形成全皮层结构的黏胶纤维，如黏胶帘子线、强力黏胶和Tenasco等。其间拉伸性能的比较见图1-11。
图1-11 各种黏胶纤维的拉伸特征比较
（3）Lyocell（莱赛尔）纤维
Lyocell纤维是以N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）为溶剂，用干湿法纺制的再生纤维素纤维。1980年由德国Akzo-Nobel公司首先取得工艺和产品专利，1989年由国际人造纤维和合成纤维委员会（CIRFS）正式命名为Lyocell纤维。英国Courtaulds公司生产的莱赛尔纤维的商品名称为弹赛尔（Tencel®），国内商品名“天丝”。目前工业化生产的还有奥地利Lenzing公司的Lyocell纤维和德国Akzo-Nobel公司生产的Newcell®纤维。与其他合成纤维和再生纤维相比较，Lyocell纤维最主要的特点是加工过程所用溶剂可99.9%以上回收，基本无污染，但国内存在差距。Lyocell纤维与现有再生纤维素纤维相比，具有强度高（38～42cN/tex），湿强损失低（＜15%），手感柔软、悬垂性好。莱赛尔纤维易原纤化，而在纤维表面分裂出小纤维绒，但此缺陷可以得到控制和消除。当然也可利用此特征制造有桃皮绒感和柔软触感的纺织品。
（4）铜氨纤维
将纤维素浆粕（主要是棉浆粕）溶解在氢氧化铜或碱性铜盐的浓铜氨溶液内，制成铜氨纤维素纺丝溶液，在水或稀碱溶液的凝固浴中（湿法）纺丝成形。是以溶剂命名的再生纤维素纤维。铜氨纤维截面呈圆形、均匀结构，因可塑性好，可制成较细和超细单丝（0.44～1.44dtex）。纤维表面光滑、光泽柔和、有真丝感；吸湿性与黏胶纤维相似，回潮率为12%～13%，上染性优于黏胶纤维；干强与黏胶纤维相近，湿强高于黏胶纤维，但加工中残余酸、碱易损伤纤维。铜氨纤维成形工艺复杂、产量较低，一般用于高档丝织和针织原料。
（5）醋酯纤维
醋酯纤维又名醋酸纤维，有二醋酯和三醋酯之分。理论是以纤维素大分子上的3个—OH被醋酯取代（乙酰化）的个数命名。实际中二醋酯纤维是指74%～92%的羟基被乙酰化；三醋酯纤维是指＞92%的羟基被乙酰化。取代的百分数越高，醋酸纤维素分子的结构对称性和规整性越好，故纺织用纤维基本为三醋酯纤维素纤维。二醋酯纤维素纤维一般作为滤材，尤其是香烟滤嘴材料，对烟焦油和尼古丁有很好的吸附性。
醋酯纤维以纤维素浆粕为原料，利用醋酸酐对羟基的作用使羟基被醋酸酐的乙酰基置换生成纤维素酯，经干法或湿法纺丝制成。三醋酯纤维干强为0.97～1.24cN/dtex，湿强下降很少；伸长率干态25%和湿态35%左右；回潮率因酯化仅为3.5%，染色性较差；纤维密度为1.30g/cm3。二醋酯纤维干强为1.06～1.5cN/dtex，湿强为0.6～0.79cN/dtex，下降较大；伸长率与三醋酯相近；回潮率为6.5%；密度为1.32g/cm3。
醋酯纤维的截面为不规则的多瓣形，无皮芯结构。模量较低，易变形、低伸长下的弹性回复性极好（1.5%伸长时回复为100%），密度小于黏胶纤维，故织物手感柔软，有弹性、不易起绉、悬垂性好。主要为女用内衣和绸类面料的原料。
再生蛋白质纤维按来源分为再生动物和植物蛋白纤维两类。甲壳质非蛋白质但来源于动物的甲壳得名，由其溶解纺丝制得的纤维称再生甲壳质纤维，与再生动物蛋白纤维同属再生动物纤维。因三者均以组成得名，故可省再生简化命名。而根据动物纤维名称其再生纤维，则须保留再生。
再生蛋白质纤维与再生纤维素纤维均在19世纪末研究。20世纪初再生纤维素纤维因大分子较好的刚性与伸直度，获得成功并生产与应用。再生蛋白质纤维却因其氨基酸大分子侧基的复杂与多样性和分子在溶液状态下的蜷缩成球及难以伸直，纤维强度偏低＜1cN/dtex，基本无纺用价值而搁浅。故目前所谓再生蛋白纤维几乎都是与其他高聚物掺混或共混的纤维。虽混合比无严格限制，但蛋白质含量＞80%才能称再生蛋白纤维。而在20%～80%为混合纤维；＜20%只能是蛋白改性纤维，其组成生态性和性质上与合成纤维相似。
（1）再生动物蛋白纤维
（再生）动物蛋白纤维，按组成和来源的命名为：组成或来源名+蛋白纤维；或再生+动物名毛或丝。如角蛋白纤维或再生羊毛，丝蛋白纤维或再生蚕丝，酪蛋白或酪素纤维，胶原或明胶纤维。若原料有纤维体的，最好加上“再生”。
①角蛋白（角朊）纤维。来源于各类不可纺用和废弃动物的毛发，以及蹄、角、翎、爪、喙、鳞甲、皮等角质物的溶解纺丝、析出固化、再生成纤维。其中，毛发可采用任意动物的毛发、羽绒和羽毛，如此纤维的性质与动物名称无关而只与角朊含量及组成有关。而且角朊含量及组成对毛发和角质物来说，极为相近、均为复杂侧基的α-氨基酸大分子。若再生方法与条件一致，则再生纤维的质量、结构和性能相同。所以，不同以动物命名的再生蛋白质纤维，并不代表其再生纤维的优劣，而仅表达其原料的来源。
因纯角蛋白纤维的强度太低，一般用于膜和填充料，或作为纤维毡和絮材。人们为借用角蛋白的天然生物性且又可纺用，往往采用与聚丙烯腈或聚乙烯醇的共混、共聚制备角蛋白纤维，实质是共混或共聚角蛋白腈纶或维纶。可喜的是原纤增强角蛋白纤维的出现，即将羊毛溶解分离、提取亚微米～纳米尺寸的原纤作为增强体；以溶解的角蛋白溶液为基质与该原纤混合纺丝，可制成纯角蛋白再生纤维，不仅工艺流程高效、低耗和生态，而且充分利用原纤与基质的特性使纤维强度（1.0～1.4cN/dtex）与羊毛相同，伸长率为30%～55%。
②再生丝蛋白纤维。其再生对象是废茧废丝和用弃真丝制品，以及各种蚕丝等，从中溶解提取丝素。丝素是β-氨基酸大分子，其侧基单一且较小，无交联、易溶解，分子解纠缠和伸直性均较好，故已能纺成强度达2.2～3.0cN/dtex的再生丝蛋白纤维。此强度虽不及桑蚕丝强度（3.4～4.0cN/dtex）的75%，但已是再生蛋白纤维中成功的范例。尤其在纤维强度要求不高的过滤、吸附膜材料上，采用静电纺丝技术，纺出亚微米纤维的多孔膜，是再生蚕丝制品及其应用的又一进步。
③酪蛋白纤维。这是以奶酪、蚕蛹等的酪蛋白制成的再生纤维，即早期的酪蛋白纤维和现在俗称的牛奶纤维和蛹蛋白纤维。20世纪初生产的酪蛋白及随后的蛹蛋白纤维，由于组成为相互纠缠、难以伸直的α-氨基酸球蛋白，强度＜1cN/dtex而不能纺纱织布，故为絮材和纤维毡等低档纺织品，显得浪费而发展停顿。60年代日本东丽的酪素—丙烯腈（PAN）共聚纤维，国人称牛奶纤维，虽强度提升，但已变为合成纤维或掺混酪蛋白腈纶。
蛹蛋白资源丰富，仅年缫丝得干蚕蛹5万吨。蚕蛹含蛋白近60%、脂肪30%、肝糖5%、甲壳素4%～5%，经机械和溶剂脱脂、脱色、除臭和酸法或碱法提取蚕蛹球蛋白，直接纺丝得蛹蛋白纤维，虽其中甲壳素大分子的刚性能增强并与α-氨基酸分子的蛹蛋白混合使纺丝容易，但纤维强度仍＜1cN/dtex。故现有蛹蛋白纤维均为黏胶、聚丙烯腈PAN、或聚乙烯醇PVA的共混纤维。纤维的强度虽提高（＞1.5cN/dtex）、可实用，但生态性消失，只是黏胶共混的生态性相对较优。
④胶原和明胶纤维。这是19世纪60年代溶解纺丝制得的再生蛋白质纤维。胶原（Collagen）为各种动物皮、骨、筋腱、鱼皮鳞等中的蛋白，而皮和筋腱有纤维，故须称再生胶原或胶原蛋白纤维。明胶（Gelatin）是胶原蛋白局部水解蛋白，氨基酸组成相近，仅分子量不同。胶原为相对分子品质约为30万道尔顿（Da）的三股螺旋结构，目前已发现27种，可酶水解至2～4kDa，为生物营养胶原蛋白。明胶为1～20万分布宽化、均值约8万Da的三股螺旋已破坏的蛋白质，但可溶于热水作为食品添加剂。纯再生胶原或明胶纤维的强度较低、约1cN/dtex，而食品价值更高，故纤维发展缓慢。20世纪末报导了强伸性可达1.8～2.5gf/d、40%～50%的明胶纤维，21世纪初的静电纺再生胶原和明胶纤维膜，显然是其再生利用的新途径。
（2）再生植物蛋白纤维
植物蛋白富含于植物果实即植物种子和水果中，按果实的来源，（再生）植物蛋白纤维的命名为：果实名+蛋白纤维，如常见的大豆、花生、玉米蛋白纤维等。通常因果实的组成差异及蛋白质含量的不同，命名中不能省略蛋白。其实，含蛋白质高的植物并非上述三种。如表1-5中的小球藻（绿藻）的蛋白质高达63%、苜蓿草含蛋白质不低于19%，而未被关注；蚕豆蛋白含量高于玉米，却未被采用而转向聚乳酸纤维；其中主要原因在于其食物需求、认知及选择的局限和纤维强度太低（＜1cN/dtex）三个方面。
表1-5 几种植物和食物蛋白质含量排序表
（3）再生甲壳质纤维
甲壳质（Chitin几丁质）又名甲壳素、壳多糖、壳蛋白、蟹壳素、聚乙酰氨基葡萄糖，因富含于甲壳纲昆虫和水产动物的甲壳中而得名，其实也存在于菌类、藻类等细胞壁中。因其甲壳质组成属天然有机高分子多糖，广泛存在于动植物中，年生物合成量达100亿吨以上，仅次于纤维素。又因简称乙酰氨基葡聚糖，则与纤维素分子相似，易于纺丝，但既非纤维素，又非蛋白质，仅是纤维素大分子C2上的羟基被乙酰氨基、氨基等含氮基团取代的化合物，如甲壳素、壳聚糖、壳聚糖酐，分子结构式见图1-12比较。
图1-12 甲壳质的分子结构式（n为聚合度）
因此，不仅纤维的干（湿）态断裂强度高，为2.0～2.4（1.2～1.7）cN/dtex，但断裂伸长率低，为4.3%～5.0%（2.4%～2.8%）、纤维偏硬，而且可由含氮基的作用影响溶解、絮凝、离子交换、抗氧化、抑菌性能。由于甲壳质的优异可纺性、生物兼容性和抗菌性，人们还在静电纺丝发展的初期，便应用于甲壳质亚微米纤维的纺丝及功能纤维膜的制备。
四、普通合成纤维
普通的合成纤维主要是指传统的六大纶，即涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶。其中前4位纤维确实在近半个世纪中发展成为大宗类纤维，以产量排序为涤纶＞丙纶＞锦纶＞腈纶，以服用纺织原料为主。其命名以化学组成为主，并形成学名及缩写代码；商用命名为辅，形成商品名或称俗名。我国以“纶”命名表示化纤，属商品名，依据较混杂。涤纶和维纶是国外商品名的谐音；锦纶是因中国最早生产地在锦州得名；腈纶、丙纶和氯纶均以其化学组成得名。合成纤维的分类及名称详见表1-6。
表1-6 常用合成纤维的名称及代号
涤纶即聚酯纤维的商品名，其由对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯与乙二醇进行缩聚生成聚对苯二甲酸乙二酯制得，因产量居纤维之首，为纤维的最大类属。涤纶1941年问世，1953年便工业化生产。2014年世界年产量4326万吨，其中长丝2850万吨，短纤1476万吨，约为2:1。我国涤纶年产3340万吨，占世界涤纶总量的77.2%，其中长丝2035万吨占世界涤纶长丝的71.5%；短纤1305万吨占世界总量的88.2%，三项产量均为世界首位，且增长速度迅猛。涤纶为熔体纺纤维，具有一系列优良性能，如断裂强度和弹性模量高，回弹性适中，耐热且热定形性优异，耐光性尚可。织物具有洗可穿性，优秀的抗有机溶剂、皂碱、洗涤剂、漂白液、氧化剂等，以及较好的耐腐蚀性，对弱酸、碱等稳定。故用途广泛，尤其是用于外衣。涤纶的缺点是染色性、吸湿性差，易熔滴、易起球等。为克服涤纶的缺陷所研制的改性涤纶主要有亲水性涤纶和易染色涤纶。并有诸多改性、变形和同族纤维，如聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）纤维，为涤纶4；聚对苯二甲酸丙二酯（PTT）纤维，为涤纶3；以及聚对苯二甲酸环己基-1，4二甲酯（Kodel）纤维等。
锦纶是我国聚酰胺纤维的商品名，是以酰胺键（—CONH—）与若干亚甲基连接而成的线型结构高聚物。1935年，杜邦公司首次合成了聚酰胺纤维（尼龙66），并于1938年工业化生产。同年，德国化学家P.Schlack制成了尼龙6，并于1941年实现产业化。2014年世界年产锦纶432万吨，我国年产约130万吨，居世界总量第二位。锦纶一般分为两大类。一类是通过ω-氨基酸缩聚或由内酰胺开环聚合制取，如锦纶6；另一类是通过二元胺与二元酸缩聚制得，如锦纶66、锦纶1010等。锦纶具有一系列优良性能，其耐磨性居纺织纤维之冠，断裂强度高、伸展大、回弹性和耐疲劳性优良，吸湿性在合成纤维中仅次于维纶，染色性在合成纤维中亦属优良。
因此，锦纶适用于运动类服装和伞、绳类用途。其缺点是耐旋旋光性和耐热性较差，初始模量比大多数纤维都低，故在使用过程中容易变形，限制了锦纶在服装面料领域的应用。锦纶的变化较少，主要是减少分子链中亚甲基的数量，如锦纶4，其吸湿性大幅提高，或制造高强、低伸的工业长丝，应用于帘子线或产业用纤维。
腈纶是聚丙烯氰纤维的中国商品名。它是由85%以上的丙烯氰和其他第二、第三单体共聚的聚合物经干法或湿法纺丝而成的合成纤维。1953年由美国杜邦最先实现腈纶的商品化。2014年世界腈纶年产185万吨，其中我国约80万吨，居世界第二位。腈纶具有许多优良性能，如手感柔软、弹性好，有“合成羊毛”之称。耐日光、耐气候性、染色性均优，故较多地用于针织面料和毛衫。腈纶的缺点是易起球、吸湿性较差，回潮率仅1.2%～2%，对热较敏感，耐酸碱性较差，属易燃纤维。腈纶因分子中强极性氰基的作用，需加入第二和第三单体改善其柔软性和染色性。腈纶具有改性、膨松、共混、接枝的纤维，如与大豆蛋白、角蛋白、纤维素纤维的共混或共聚制备的改性纤维和利用不同牵伸及定形腈纶混纺制成的膨体纱等，是改性纤维中最活跃的一支。
丙纶是等规聚丙烯纤维的中国商品名。1955年研制成功，1957年由意大利开始工业化生产。丙纶的品种较多，有长丝、短纤、膜裂纤维、鬃丝和扁丝等。2014年全世界年产370万吨，已是世界的第三大产量的合纤，其中我国为160万吨。丙纶的密度仅为0.91g/cm3，是目前合成纤维中最轻的纤维。丙纶的强度高、耐化学腐蚀，与涤纶相仿，但丙纶的耐热性、耐光照性和染色性差。高强度（7.25～7.6cN/dtex）的丙纶复丝和鬃丝是制造绳索、渔网、缆绳的理想材料，并较多地用于见光少的产业用纺织品；低强度（1.8～2.5cN/dtex）的丙纶丝容易切断，可作为卷烟滤嘴的替代材料。普通丙纶作为服用纤维，保暖性好，导湿性好，作内衣穿着无冷感，大多作为内衣和用可弃的卫生产品。产业用、用可弃卫生用和内衣用是丙纶发展迅速的动因。
维纶又称维尼纶，是聚乙烯醇纤维的中国商品名。未经缩醛处理的聚乙烯醇纤维溶于水，用甲醛或硫酸钛缩醛化处理后可提高其耐热水性。狭义的维纶专指经缩甲醛处理后的聚乙烯醇缩甲醛纤维。维纶1940年投入工业化生产，目前世界上维纶的主要生产国有中国、日本、朝鲜等。产品以短纤维为主，也有少量可溶性长丝，这是纺织中伴纺、混纺交织的重要原料。维纶吸湿性相对较好，曾有“合成棉花”之称。维纶的化学稳定性好，耐腐蚀和耐旋旋光性好，耐碱性能强。维纶长期放在海水或土壤中均难以降解，但维纶的耐热水性和弹性较差，染色暗淡，易于起毛、起球。这也是其发展缓慢的最主要原因，目前世界产量也就30多万吨，我国约3万吨，近乎要退出化纤家族。但维纶良好的可溶性和纤维成形性，是作为其他高聚物共混纺丝的载体，与PAN相同，如目前的大豆蛋白、角蛋白、丝蛋白、酪蛋白纤维中，PVA的含量达60%～80%，是典型的蛋白改性维纶。而高强维纶和功能维纶的产业用纺织品，可能是维纶生存与发展的途径。
氯纶是聚氯乙烯纤维的中国商品名。聚氯乙烯于1931年研究成功，1946年在德国投入工业化生产。由于氯纶分子中含有大量氯原子，约占其总质量的75%，氯原子在一般条件下极难氧化，所以氯纶织物具有很好的阻燃性，极限氧指数最高可达45%。这种难燃性在国防上有着特殊用途。氯纶的强度与棉相接近，耐磨性、保暖性、耐日旋旋光性比棉、毛好。氯纶还有聚偏氯乙烯和偏氯乙烯—丙烯腈（酸）类共聚物。氯纶的化学性能稳定，耐强酸、强碱和各种腐蚀，隔音性也好，但对有机溶剂的稳定性和染色性较差。由于氯纶的保暖性好、干燥，摩擦后易产生静电，用其做内衣对风湿性关节炎患者有一定辅助治疗。氯纶的这些特点还适用于装饰及产业用纺织品。
聚乳酸纤维俗称玉米（乳酸）纤维，为乳酸缩聚物或乳酸二聚环即丙交酯的开环聚合物（图1-13）经纺丝而成的纤维。1780年瑞典化学家Scheele最早从发酵奶中分离出乳酸；1841年实现自然发酵生产乳酸；1881年工业化发酵生产乳酸；1913～1932年美国DuPont公司研究用聚乳酸做纤维；20世纪30年代，人们研究从植物（如玉米、麦类、谷物、土豆、薯芋类、甜菜等富含淀粉原料）中发酵提取乳酸并合成为PLA，但都因分子量太低而搁浅。20世纪50～60年代，杜邦公司采用丙交酯开环聚合法制备出了高分子量聚乳酸并纺丝生产；美国Cyanamid公司用PLA制成了可吸收缝合线；70年代PLA在医用材料应用中的安全性得到确认并被美国食品及药物管理局（FDA）认可。
图1-13 聚乳酸的分子结构式（n为聚合度）
聚乳酸（PLA）为脂肪族聚酯类高聚物，与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚苯乙烯（PS）性能相似的热塑性塑料。2014年世界PLA年产近40万吨，中国8万吨。而PLA纤维的世界年产不足2万吨，中国约500吨。PLA的规模化生产与发展主要在80年代后的美国，尤其是美国谷物公司Cargill公司，早期研发玉米聚乳酸树脂，纤维的发展是在与Dow化学公司合资成立Cargill-Dow聚合物公司后，1993年用玉米制成EcoPLA；2000年建成产能6000t/a生产线，产品名为NatureWorksPLA 2002年建成产能70000t/a工厂，品牌名IngeoTM；2005年Cargill收购Dow化学公司而更名该股份公司为NatureWorks公司；2009年产量达到14万吨。主要为聚乳酸餐具、一次性餐具、可降解膜袋、一次性非织造布等，医用纤维材料的用量极少。
常规聚乳酸纤维的强度3.0～5.0cN/dtex，断裂伸长率30%～40%，密度1.25～1.27g/cm3，回潮率0.4%～0.6%，熔点170～175℃，玻璃化温度56～58℃，与涤纶相近；阻燃性好于涤纶，而耐酸、耐碱性均较差，耐酸性比耐碱性稍好，耐有机溶剂尚可。但聚乳酸纤维的可纺丝性和纤维质量明显差于涤纶；生物降解性明显不如天然纤维素纤维和普通黏胶，是不争的事实。尤其是在生理盐水条件下的降解，不仅速率慢于棉、麻、黏胶纤维，而且多以碎晶粒形式降解，而非溶解为低分子物，更非通常所说的CO2和水。
聚乳酸纤维由溶液纺丝或熔体纺丝获得，多为均聚物，亦有共聚物，典型的是聚乳酸—乙醇酸（PLGA或PGLA）。乳酸（LA）可与乙醇酸（GA）共聚生成PLGA用于手术缝合线（1975年），商品名Vicryl。乙醇酸（GA）也能先环化二聚成乙交酯，再开环聚合成均聚物PGA与PLA共混、共聚。聚乳酸的单体是乳酸，乳酸的生产有发酵法和石油合成法两种，由于发酵法资源丰富、生态，虽成本和能耗较大，仍是人们的首选。乳酸分子具有旋旋光性，有右旋D-乳酸和左旋L-乳酸旋光异构体，由它们制成的PAL则为右旋聚乳酸（PDLA）和左旋聚乳酸（PLLA）。还有外旋聚乳酸（PDLLA）和非旋旋光性聚乳酸（meso-PLA）。其中左旋聚乳酸（PLLA）分子量大，经热拉伸结晶度和取向度高，强度和模量可达18.2cN/dtex和126.8cN/dtex的高强高模PLA纤维。
五、差别化纤维
差别化纤维是指纤维组成不变而其形态和性质因物理机械加工和化学处理后与原常规纤维存在明显差异的纤维。纤维的差别化加工处理起因于普通合成纤维的一些不足，大多采用简单模仿天然纤维特征所进行的形态或性能改进。纤维差别化的主要方式有三种。
（1）物理改性
物理改性是指采用改变纤维的形态、结构和组分分布使纤维性质得到改善的方法。目前物理改性的主要内容包括：改进聚合与纺丝条件，如温度、时间、介质、浓度、凝固浴，来改变高聚物聚合度及分布、结晶度及分布、取向度等，实现改性的目的；改变纤维截面，即采用特殊的喷丝孔形状，纺出非圆形截面的异形纤维；复合成形，即将两种或两种以上的高聚物或性能不同的同种聚合物通过同一喷丝孔纺成一根纤维的技术；共混成形，即利用聚合物的可混合性和互溶性，将两种及其以上聚合物共混纺成的纤维。
（2）化学改性
化学改性是指通过改变纤维原来的化学结构来达到改性目的的方法。改性方法包括共聚、交联、表面接枝、溶蚀、电镀等。共聚是采用两种或两种以上单体在同一条件下进行的聚合。交联是指纤维大分子链段间形成化学链接的处理。表面接枝是在纤维表面的大分子链上接上所需要的侧基或链段。溶蚀是表面有控制的溶解与腐蚀。电镀是表面的金属物质或电解质的沉积。
（3）表面物理化学改性
表面物理化学改性是指采用高能射线（γ射线、β射线）、强紫外辐射、电子辐照或低温等离子体对纤维进行表面蚀刻、活化、接枝、交联、涂覆等改性处理，是典型的清洁化加工方法。
（1）变形丝
变形丝是通过变形加工来改变合成纤维卷曲形态所获得的长丝。其特征是卷曲变形，主要用于克服普通长丝的直、易分离或堆砌密度高所导致的织物光泽呆板、易于纰裂、手感滑溜、穿着冷湿和黏滑等缺陷，从而实现长丝的仿毛、仿棉和膨松化的效果。这种卷曲变形大大改善了长丝制品的服用性能，并扩大了应用范围。
（2）异形纤维
异形纤维是指纤维截面形状非实心圆的纤维。目的是改善合成纤维的手感、光泽、抗起毛起球性、蓬松性、保暖性、导汗干爽等特性。其动因在于仿蚕丝的三角形获得光泽；仿棉的中空形增加保暖；仿麻的多沟槽形即图1-14的三叶带沟槽形，实现导汗、点接触的干爽感。纤维截面的异形化，使纤维反射光分布发生变化，导致纤维光泽的改变；使纤维间摩擦与接触发生变化，导致纤维的触感、弯曲、扭转性质和织物手感及风格的变化。相同线密度的同种纤维，异形纤维的截面宽度和抗弯刚度均大于圆形纤维，故毛羽纠缠概率低、织物起毛起球减少。异形纤维须采用非圆形孔眼喷丝板纺丝制得，见图1-14。除此之外，也可采用膨化粘着法、复合纤维分离法、热塑性挤压法和变形加工法等制得。
图1-14 常用异形纤维喷丝板孔形示意图
（3）复合纤维
复合纤维是将两种或两种以上的高聚物或性能不同的同种聚合物通过一个分劈喷丝孔纺成的纤维。复合可使纤维在同一截面上获得双边型、皮芯型、海岛型等多种分布形式的复合纤维，见图1-15。复合纤维源于羊毛正、偏皮质双边分布的永久卷曲和麻纤维的纤维/基质结构。复合纤维不仅可以解决纤维的永久卷曲及弹性，而且可以多组分的连续覆盖作用，提供纤维易染色、难燃、抗静电、高吸湿等特性。
图1-15 典型复合纤维的结构示意图
（4）超细纤维
超细纤维的实用出处是仿麂皮或桃皮绒织物用的细度＜0.9dtex的纤维，一般为0.01～0.5dtex的纤维。因常规纤维的细度＞1dtex，故理论上将细度＜0.9dtex的纤维统称为超细纤维。超细纤维可通过直接纺丝法（如熔喷纺丝、静电纺丝等）、分裂剥离法和溶解去除法（图1-16）等加工而成。超细纤维抗弯刚度小，织物手感柔软、细腻，具有良好的悬垂性、保暖性和覆盖性，但回弹性低、蓬松性差。超细纤维比表面积大，吸附性和除污能力强，可用来制作高级清洁布。但超细纤维的染色要比同样深浅的常规纤维消耗染料多，且染色不易均匀。
图1-16 分裂剥离法（a）和溶解去除法（b）示意图
实际中，常规棉型纤维的细度＞1.1dtex；毛型纤维的细度＞2.78dtex，故在棉型纤维内，纤维细度＜0.9dtex的为超细纤维；在毛型纤维内，纤维细度＜1.5dtex的为超细纤维。
（5）高收缩纤维
高收缩纤维是指纤维在热或热湿作用下的长度有规律弯曲收缩或螺旋收缩的纤维。一般高收缩纤维在热处理时的收缩率在20%～50%，而一般纤维的沸水收缩率＜5%（长丝＜9%）。高收缩纤维广泛应用于毛纺产品的改性，泡绉织物、立体图形织物、提花织物、高密织物、膨体织物、人造麂皮等织物的制作。
（6）易染色纤维
所谓易染色是指可用不同染料染色，且色泽鲜艳、色谱齐全、色调均匀、色牢度好、染色条件温和（常温、无载体）等。涤纶是常用合成纤维中染色最困难的纤维，易染色合成纤维主要是指涤纶的染色改性纤维。60年代美国杜邦公司开发了磺化邻苯二酸共聚的共聚酯纤维（商品名DacronT-64，T-65型），成为阳离子可染涤纶（CDP）的先驱。易染色合成纤维常见的品种除阳离子染料可染涤纶外，还有常温常压阳离子可染涤纶（ECDP），酸性染料可染涤纶，酸性或碱性染料可染涤纶，酸性染料可染腈纶，深色酸性可染锦纶，阳离子可染锦纶等。
（7）吸水吸湿纤维
吸水吸湿纤维是指具有吸收水分并将水分向临近纤维输送能力的纤维。同天然纤维相比，多数合成纤维吸湿性较差，尤其是涤纶与丙纶，不仅严重影响这些纤维服装的穿着舒适性和卫生性，而且带来诸如静电、易脏等问题。改善合成纤维吸湿性，可以采用前述三种改性方法，提高纤维的润湿与膨胀能力，即纤维混合或复合引入高吸湿性高聚物，或表面改性，或形成多微孔，增加纤维的吸水、吸湿能力，如多孔能高吸湿的发热纤维。吸水吸湿纤维主要用于功能性内衣、运动服、训练服、运动袜和卫生用品等。
（8）混纤丝
混纤丝是指由几何形态或物理性能不同的单丝组成的复丝。混纤丝的目的在于提高合成纤维的自然感。常见的混纤丝有异收缩、异截面、异细度及多异混纤等几种类型。在制造技术上常采用异种丝假捻、并捻、气流交络等后加工方法来混纤。也可采用异喷丝孔板直接纺制混纤丝，其更为经济简便，混纤效果更好。
异收缩混纤丝是由高收缩纤维与普通纤维组成的复合丝，在织物整理及后加工过程中，高收缩纤维因受热发生收缩而成为芯丝，普通的纤维因丝长差而浮出表面，产生卷曲，形成空隙，赋予织物蓬松感。异形混纤丝是由截面形状不同的单丝组成的混纤丝，在纤维之间存在空隙及毛细管结构，可降低纤维间的摩擦系数，其织物具有良好的蓬松性、吸湿性和回弹性。多异混纤丝是指线密度、截面形状、热收缩率、伸长率、单丝粗细不匀等多种特征差异纤维组合的纤维，其作用在于更接近天然纤维的风格。
六、功能性纤维
功能纤维是满足某种特殊要求和用途的纤维，即纤维具有某特定物理和化学性质。功能指承载、隔离、过滤、造型、耐久、舒适、导通、屏蔽、防高能辐射、高性能、生物兼容、自适应、智能等，不仅可以被动适应与承受，甚至可以主动响应和记忆，后者被称为智能纤维。作为基础性了解，这里仅举一些常用的功能纤维。
抗静电纤维主要是指通过提高纤维表面的吸湿性能来改善其导电性的纤维，为舒适功能合纤。一般采用表面活性剂即抗静电剂功能整理，抗静电剂多为亲水性有机物，故纤维制品的抗静电性依赖于亲水基团量和环境湿度。阳离子表面活性剂不耐洗，仅为暂时性抗静电；非离子或共混型表面活性剂固着牢固，有交联、接枝、表面成膜和树脂涂层整理，抗静电耐久性较好，但织物风格变差、生态性受质疑。一般抗静电纤维或整理在相对湿度大于40%时效果明显，更为有效的是采用导电性纤维。
导电纤维包括金属、金属镀层纤维，炭粉、金属氧化、硫化、碘化物的掺杂纤维，络合物导电纤维，导电性树脂涂层与复合纤维，甚至是本征导电高聚物纤维等。这类纤维电阻率较低，均＜107Ω·cm。多采用导电短纤维以0.1%～8%混纺成纱、成布；导电长丝等间隔织造成织物，以达到既导电又保持织物的风格。实践证明，通过导电纤维的混入，其抗静电效能高、可靠性强，尤其在40%的低相对湿度下显示出的优良抗静电性。大多导电纤维具有防电磁辐射作用，其原理是通过感应电流的快速泄漏耗散和产生反向感应电势和磁场，达到电磁屏蔽及防护功效的。常用的有金属纤维、含碳纤维、金属镀层纤维、导电高聚物纤维、纳米掺杂或纳米结构纤维等。
陶瓷粉末应用于纤维，是为了获得蓄热保温效果。陶瓷粉具有光热转换的功能，即将阳光转换为热能（远红外线），故将含有陶瓷粉的纤维称为蓄热纤维；而含陶瓷粉纤维接近体温时可辐射远红外线，故又称远红外纤维。能高效率地将太阳能转换为远红外辐射的物质为周期表Ⅳ族过渡金属的碳化物，如ZrC、TiC、HfC等。这些碳化物能吸收阳光中＜2μm的高能波长段，而发射＞2μm的红外波长能量，同时反射＞2μm低能波长段的光线。阳光中波长0.3～0.2μm的能量占总能量的95%以上，而人体散发的热辐射波长为10μm左右，几乎100%被反射。因此，蓄热或远红外纤维具有良好的储热保温效果，但取决于所选陶瓷粉的种类及含量。
医疗应用中，认为3μm以上的红外线具有增强人体新陈代谢、促进血液循环、提高免疫功能、消炎、消肿、镇痛等作用。远红外纤维在有光能和常温作用下可有较高的远红外线发射率，故在理论上具有保健和保暖的双重功效。事实上所述作用有限、甚至极微，且保健功能的副作用评价极少，使用的安全性受到质疑，如高血压病人不宜选用。
防紫外线的方法一般是涂层，但会影响织物的手感。采用防紫外纤维则可克服这一缺陷。其方法是在纤维表面涂层、接枝，或在纤维中掺入防紫外或紫外高吸收性物质，如纳米银或金属氧化物颗粒，制得防紫外线纤维。其实，普通衬衫布就能有效防护紫外线辐射损伤，其紫外线遮挡率＞95%。因此，防紫外功能纺织品更重要的是自身的耐紫外辐射老化的功能。
纤维阻燃可以从提高纤维材料的热稳定性、改变其热分解产物、阻隔和稀释氧气、吸收或降低燃烧热等方面着手来达到阻燃目的。阻燃黏胶纤维大多采用磷系阻燃剂，通过共混法制得，极限氧指数可达27%～30%。阻燃腈纶一般采用共聚法改性，共聚单体常以氯乙烯基系单体，含量一般为33%～36%，极限氧指数为26%～28%；含量达到40%～60%为腈氯纶，其极限氧指数可达到28%以上，适于制作高贵裘皮服装、地毯、毛毯、长毛绒、空气过滤布等。阻燃涤纶采用共聚、共混法改性，以共聚法为多。所用的阻燃剂主要是磷系和溴系反应型阻燃剂。阻燃聚酯纤维的物理性质与普通聚酯纤维基本相同，但极限氧指数约为27%，可用于家具布、帷幕、地毯、汽车装饰布、儿童睡衣、睡袋、工作服和床上用品等。阻燃丙纶采用共混法改性，即将常规聚丙烯与含阻燃剂的阻燃母粒混合纺丝，极限氧指数达26%～28%，主要用于装饰织物和工业用途。
光导纤维，简称光纤，是将各种信号转变成光信号进行传递的载体，是当今信息通讯中最具发展前景的材料。其传输信息量大、抗电磁干扰、保密性强、质量轻。20世纪70年代美国康宁公司制出了损耗为20dB/km的光纤，随后美国贝尔研究所的2dB/km低损耗光纤和日本茨城电气通信研究所的0.2dB/km（1.5μm波长）光纤，直接逼近石英光纤的理论损耗值0.18dB/km（1.5μm）。加上光纤涂层技术的发展，80年代光纤已实用化。
目前应用的光导纤维主要有三大类：高纯石英掺杂P、Ge等元素组成的石英光纤是光纤的主体；氟化物玻璃光纤，基本组成为ZrF4-BaF2-LaF3三元系，理论损耗为10-2～10-3dB/km，美国海军研究所制得波长2.55μm的耗散损耗为0.025dB/km的氟化物玻璃光纤，是极具发展前景的光纤；高聚物光纤，其以透明高聚物为芯材，折射率低于芯材的高聚物为皮层组成。1964年美国杜邦公司开发的聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）高聚物光纤（Crofon®），到80年代日本茨城电气通信研究所的氘化PMMA光纤损耗降到20dB/km（680nm），虽损耗稍大，但柔性大、可加工性好、成本低、质轻，适于短距离传输。
弹性纤维是具有400%～700%的断裂伸长率、近乎100%的弹性回复率、低模量的纤维。弹性纤维分为橡胶弹性纤维和聚氨酯弹性纤维。橡胶弹性纤维由橡胶乳液纺丝或橡胶膜切割制得，为单丝，弹性恢复能力极优。聚氨酯弹性纤维是以聚氨基甲酸酯为主要成分的嵌段共聚物制成的纤维，我国简称氨纶。国外商品名有Lycra®（美国杜邦）、Neolon（日本）、Cleerspan（美国环球）、Dorlastan（德国拜尔）、Opelon（日本东丽）等。聚氨酯弹性纤维最早由德国Bayer公司于1937年试制成功，但未能实现工业化生产。1958年美国杜邦研制出该纤维并实现工业化生产，最初商品名为Spandex，后为Lycra®（莱卡），意为橡胶一样的纤维。聚醚型（Lycra®）和聚酯型（Cleerspan）弹性纤维的性能对比，见表1-7。
表1-7 氨纶性能表
氨纶的收缩力比橡胶丝大1.8～2倍，弹性更为优异，且可纺丝性好、纤维细。可直接用于包芯纱、包覆纱等，改善织物的适体性和提高抗皱性，是衣着类织物增弹的最重要纤维。由于橡胶丝较氨纶丝的弹性恢复速度快，部分特殊用纺织品必须用橡胶丝，如高尔夫球。橡胶丝的价格低于氨纶丝，故橡胶丝仍用于一些窄幅织物、编织物、医用内衣、条带、针织物等。
具有较长亚甲基之字形链段的PTT纤维，有较好的低应力下的弹性，尤其是PTT/PET双边复合纤维，又称亚弹性纤维。由于PTT/PET复合纤维有卷曲形态记忆的功能，又称形状记忆PTT。
相对弹性功能拓展及智能化的形状记忆纤维（SMF），是由形状记忆物质构成并对纤维原形状具有记忆功能的纤维。而形状记忆物质指原固态相体在特定的热、光、电、磁、声能，或螯合、相变反应、酸碱度刺激下，对其形状、位置、应变等进行适应性变化，并可回复至原固态相体物质的总称。其包括形状记忆聚合物、合金、陶瓷和凝胶，属智慧材料。形状记忆纤维发展至今已有形状记忆合金纤维（NiTi基、Cu基和Fe基），主要用于复合材料超弹和形状记忆，机翼、螺旋桨，牙科手术钻头、血管支架和血块拦截过滤器，混凝土增强、构架固定，微机器手等功能复合材料；形状记忆聚合物纤维（聚乙烯、聚氨酯、聚己内酯—二醇、环氧树脂、聚酯等），用于抗皱免烫、可呼吸织物，手术缝纫线、绷带、靶向送药和缓释器、清除血块微驱动器，航天航空器中的释放装置、展开反射镜、结构架梁、太阳能电池板等轻质高弹性复合材料；和形状记忆凝胶如聚甲基丙烯酸（PAA）、PNIAPA即聚N-异丙基丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）、聚乙烯基甲基醚（PVME）、聚氧化乙烯、羟丙基纤维素、聚乙烯醇、乙基轻乙基纤维素等高分子凝胶、凝胶絮体或纳米凝胶纤维，并置于纤维体中形成具有可呼吸、方向性导湿排汗与拒水、防风保暖功能纺织品。
抗菌防臭类纤维简称为抗菌纤维，是指具有杀菌或/和抑菌功能的纤维。杀菌是直接杀灭致病微生物营养和繁殖细胞即杀灭致病菌；抑菌是防止或抑制微生物的生长繁殖；而灭菌是杀灭全部微生物，包括致病和非致病微生物而达到无菌。事实上，目前极难实现靶向性的杀菌而几乎为灭菌。抗菌纤维大致有二类：一是本身带有抗菌成分纤维，如甲壳素、罗布麻、大麻纤维及金属纤维等；另一是借助螯合物、纳米颗粒、金属粉末和抗菌剂添加于纺丝中或对纤维表面处理制成的纤维。但大多抗菌性较为有限，尤其天然纤维，且在加工和使用中衰退、甚至消失。用于纤维的抗菌剂有无机、有机和生物三大类，各有优缺点。一般无机类的耐热、耐久且较安全，但添加量高、成本高、易变色；有机类的灭菌力强，但毒性大、不耐热、易迁移失效；生物类的天然、安全、带色，但提取成本高、易变化失效。
无机抗菌剂包括金属型，如Ag、Cu、Zn等金属及含有金属的沸石、玻璃、磷灰石、磷酸钙、磷酸锆等，依赖金属离子向细菌细胞内扩散并与细胞内巯基结合，引起细菌代谢障碍而死亡；光催化型如TiO2、ZnO、CdS、WO3、SnO2、Fe2O3等金属氧化物，依赖光致激发的强氧化自由基起杀菌作用；和纳米型如载银硅酸盐和磷酸盐等和纳米TiO2等，除原物质成分作用外，还迭加上了纳米尺度大表面效应，通常功效比微米粉末甚至高到十倍，或用量减少至十分之一。
有机抗菌剂多达500多种，常用的只有几十种，纤维中用得更少。如有机金属类（五氯酚锌、五氯酚钠）；醇、酚、醚类（乙醇、对硝基苯酚、乙二醇-甲基醚等）；醛、酮、醌类（戊二醛、邻羟基环戊烯二酮、四氯对醌）；酸盐及酯类（山梨酸、富马酸二甲酯）；腈、胍类（百菌清、氯已啶）；以及有机磷、砷类、呋喃类、吡咯类、咪唑类、噻唑啉类、苯并呋喃类、苯并噻唑类等。有机抗菌剂通过作用于细胞壁和细胞膜系统、生化反应酶、遗传物质等达到抗抑或杀菌作用。
生物抗菌剂富含于植物中，如穿心莲（内酯等苦味素、鞣质、黄酮、香豆素和生物碱）、大蒜（大蒜素和蒜氨酸）、茶叶（茶多酚或占＞70%的儿茶素、生物碱等）、金荞麦（黄烷醇等）、苦木（生物碱类、苦味素类和三萜、皂苷、甾醇、香豆素、醌类等挥发油类）、黄连（小檗碱即黄连素）、鱼腥草（鱼腥草素即癸酰乙醛、黄酮类即槲皮素和槲皮苷、生物碱、酚类）等；也存在于动物甲壳中，如甲壳质等，为多糖、多肽、糖肽等高聚物。当作用于微生物胞壁或酶等生物活性体时，会影响微生物的运动、跨膜物质运输和生化反应等而抑菌杀菌。其实、中国的中草药就是最好的借鉴对象，如植物纤维中自带上述抗菌物质，如竹含蒽醌类、大麻含黄酮和皂碱类，但其纤维中含量极低，须通过其提纯物的染色、浸渍而获得，而其再生纤维因过滤已无抗菌性。
抗菌纤维已经商品化，但主要是银、沸石等无机类抗菌纤维和有机类，如英国考陶尔兹公司的Amicor AB（抗细菌型）和Amicor AF（抗真菌型）抗菌腈纶短纤，以及甲壳素和壳聚糖生物类再生纤维，并被用于各种内衣、床上用品、袜子、护士服及卫生类纺织品。
在功能上与之相近的还有香味纤维，即在纤维中添加香料使之具有香味。香味纤维能持久散发天然芳香，产生自然清新气息。这类纤维多为皮芯结构，皮层为聚酯，芯层为掺有天然香精的聚合物，或混入带有香精的微胶囊纺丝而成。所用香精以唇形科熏衣香油精或柏木精油为主。香味除清新气味外，同时具有除臭、安神等功能。可以制成絮棉、地毯、窗帘和睡衣等。
变色纤维和相变纤维均属智能纤维。
（1）变色纤维
主要是指在光、热作用下颜色发生变化的纤维。在不同光波、光强作用下，颜色发生变化的纤维称光敏（致）变色纤维；在不同温度作用下呈不同颜色的纤维称温敏（热致）变色纤维。实际中纤维变色均与光、热作用有关，而且还有湿敏变色和酸敏变色纤维。
光敏变色纤维使用光致变色显色剂，分有机类（螺吡喃、偶氮苯类衍生物等）和无机类（SrTiO3等），均采取掺杂混入高聚物纺丝而成。
温敏变色纤维使用热致变色显色剂，有无机热敏剂多为金属氧化物，如将Pb2CrO5与Pb2MO5（M=Mo、W、S、Se、Te）形成固溶体Pb2Cr1-xMxO5，因在铅Pb位置上有微量空格存在，可形成引入M元素的化合物，温敏显色明显；有机热敏剂如螺吡喃类、取代乙烯类、荧烷类、三芳甲烷类等，各自变色机理不同，目前多用多组分复配物，以实现变色温度、色谱多样和颜色明度的选择；液晶形热敏材料，主要为胆甾型液晶，其具有层状分子结构，层内分子长轴相互平行，层间分子轴方向略有偏移，使液晶分子呈螺旋状结构，其螺距为p和折射率为n取决于所受温度，则当入射光波长等于液晶的光学波长n×p时，液晶就呈现出该结构参数特定的颜色。除液晶外，无机和有机热敏剂同光敏剂一样加工成纤维。
（2）仿生显色和变色
这是当今显色材料与技术的前沿，其基于光子晶体理论，所呈颜色称结构色。所谓光子晶体是指微观物体的质心或形心成光波波长的周期性排列的点阵结构，如同固体物理学的晶体而得名，有一维、二维和三维光子晶体。所谓结构色是由物体的光波尺度（0.1～10μm）周期结构或表面形态所产生的颜色，即由光子晶体的布拉格衍射共振吸光的带隙所产生的颜色。如蝴蝶翅膀、孔雀羽毛、甲虫硬壳和天然蛋白石（opal），以及章鱼的颜色，都是或存在结构色。结构色与色素无关，甚至与组成物质无关，只要其光子晶体结构形式和几何参数确定后，颜色即定。当光子晶体的结构形式或参数变化时，颜色亦随之而变。人们已在进行相关仿生研究，并通过亚微米至微米尺寸的模压、光刻、自组装成形技术制备光子晶体，以及对应的膜及纤维材料。尤其是自组装膜可以形成智慧变色。
变色纤维制成的纺织品可用于军用隐身着装的伪装变色服、变色迷彩服，变色墙布、窗帘等装饰织物，可制苛刻环境、海上、沙漠、荒野工作用服及逃生和救生服，以及各种防伪标记、商品卷标、纸币等纤维材料。
（3）相变纤维
这是含有相变物质（PCM）并在其相变时吸热或放热保持温度不变的的纤维，俗称空调纤维。纤维中的相变材料常用的有无机类，主要是结晶水合盐，如NaHPO4·12H2O、NaSO4·10H2O、CaCl2·6H2O、SrCl2·6H2O等，相变温度在35℃以下，相变能为120～300J/g，为水相的蒸发与吸收的潜热；有机类如固—液相变的石蜡烃和有机脂、固—固相变的多元醇（PG、PEG、NPG）等，相变温度为18～40℃的相变能为200～300J/g；复合相变储能材料，如无机盐与多孔陶瓷基复合、多种多元醇复合、新戊二醇（NPG）嵌插在蒙脱石（Mont）层间的有机/无机复合等。相变纤维可通过中空纤维或纳米纤维网浸渍法、PCM微胶囊混合纺丝法、聚合物皮/PCM芯复合纺丝法（美国Gateway公司的Outlas纤维）制得。可用于空调鞋、空调服、空调手套和床上用品、毯子、窗帘、汽车内装饰、帐篷等。但PCM的含量因须包覆难以提升，合适相变温度的相变能又有限，即便固—固相变、纤维的力学性能及稳定性较差，是这类纤维可实用所必须解决的问题。
生物相容纤维和生物可降解纤维基本属医用功能纤维，其特征是组成物来源于动、植物，属生物质，故又属生物质纤维。即包括除矿物纤维以外的所有天然纤维和由动、植物中提取的纤维素及其衍生物、蛋白质、甲壳质、淀粉等多糖、多肽物经再生或合成的纤维，均为生物质纤维。但若加入其他非天然高聚物或在再生或合成加工中有残余的添加物及助剂，尤其是存在有毒有害物时，即便是极微量（几个ppm），亦非生物质纤维。也就是说，若天然纤维本身含有有毒成分，则为有毒有害或非生物质纤维。
高吸附纤维是指对气体或液体中的某些分子（如有毒有害的有机分子、重金属等）和微粒（如在微米尺度的PM2.5、PM10、气凝胶颗粒、烟尘等，及其更小的颗粒）具有强吸附性的纤维。因此，高吸附纤维有两个典型特征，一是极大的比表面积，即纤维的超细和纳米化或多孔化，如最为典型的气凝胶纤维，其既细到1μm、又多孔到密度仅0.01g/cm3以下；另一是极强的表面吸附能，即表面存在高吸附性物质或对表面活化改性。可用于空气、水质的净化和颗粒物质的回收。
吸水功能纤维有别于差别化吸湿吸水纤维，其通过纤维的膨胀，不仅可吸收自身质量数十倍至几百倍的水，而且可将所吸水以极柔软的准固态固住，即便在烘燥或挤压条件下。与之相对应的为吸油纤维，即超疏水亲油纤维，可用于卫生、航天、环境保护、回收利用等领域。
七、高性能纤维
高性能纤维（HPF）是指高强、高模、耐高温和耐化学作用纤维，属高承载能力和高耐久性的功能纤维。据此其基本分类见表1-8，显然高性能纤维的最主要特征是高强、高模和耐热，所以虽PBI和芳纶1313纤维的强度和模量不高，但其耐热性高，仍习惯放在高性能纤维之列，实则属功能纤维。而耐化学作用的纤维都具有较好的耐高温性能，故也属高性能纤维。有关金属纤维虽耐高温，并常放在高性能纤维之列，但其密度值太大且达到微米尺度太难，反而多作为高性能纤维的对比物。
有机高性能纤维大多为苯环或杂环与苯环结合的刚性链高聚物，故又称刚性链高性能纤维，按链接键的方式可有芳族聚醚胺类、芳族聚酯类和芳族杂环类纤维。而相对应的柔性链高性能纤维有超高分子量聚乙烯（UHMWPE）、高强高模聚乙烯醇和高强高模聚丙烯腈纤维。相对而言，柔性链纤维的耐高温性较差。
表1-8 主要高性能纤维的基本分类与构成
对位芳纶亦称为芳纶1414，1965年发明，1971年美国杜邦公司的商品化命名为Kevlar®，荷兰的Akzo-Noble公司的商品名为Twaron®，俄国人命名为Terlon®。其分子式为：
间位芳纶亦称芳纶1313，是杜邦1967年商品化的芳族聚醚胺纤维，商品名为Nomex®。由于苯环都以醚胺键连接，其分子式为：
故得名芳族聚酰胺纤维，统称芳纶。其他形式有帝人的Technora®对位芳纶共聚物，有芳纶14、芳香族共聚醚胺X500纤维等。
芳纶1414（Kevlar®）、芳纶1313（Nomex®）最为成熟，产量最大，使用最多。目前美、德、日、俄等国已生产芳纶1414，总生产能力近10万吨/年。美、日、俄等国生产芳纶1313约5万吨/年。其基本物理性能指标见表1-9。
表1-9 几种高性能纤维的物理指标
注 Tm为熔点温度；Tg为玻璃化转变温度；Ts为长期安全使用温度；Td为分解温度。
芳纶1414（Kevlar®）纤维强度高、模量高、密度轻、柔性，且化学性能也很稳定，除无机强酸、强碱外，能耐多种酸、碱及有机溶剂的侵蚀。故可以作为各种复合材料的增强纤维，用于航空航天和国防军工领域。如空间飞行器、飞机、直升机等的内部及表面材料，可大大减轻飞行器的重量，还可用于宇宙飞船、火箭发动机外壳、螺旋桨及直升机的叶片，起到增强、轻质、耐久的作用。还可用于制作防弹衣、防弹头盔、轮胎帘子线和抗冲击织物。其用途的形象表达见图1-17。
芳纶1313耐热性好，可在260℃高温下持续使用1000h，或在300℃下连续使用一星期，强度保持一半。它还有很好的阻燃性，能耐大多数酸的作用，除不能与强碱长期接触外，对碱的稳定性也很好。对漂白剂、还原剂、有机溶剂等非常稳定。还具有良好的抗辐射性能。Nomex®的强度和伸长甚至与涤纶相似，便于加工与织造，特别适用于制作防火帘、防燃手套、消防服、耐热工作服、飞行服、宇航行服、客机的装饰织物，以及高温和腐蚀性气体的过滤介质层，运送高温和腐蚀性物质的输送带和电气绝缘材料。
PBO是聚-p-亚苯丙二
唑，简称聚苯并
唑。是美国空军基地Wright研发中心在20世纪60年代研究的、美国空军斯坦福研究所生产的耐高温的芳香族杂环高聚物。日本东洋纺的商品名为Zylon®。其分子式为：
PBO的物理性能见表1-9，显然，PBO纤维有非常高的耐燃性，热稳定性相比芳纶更高，在600～700℃开始热降解；非常好的抗蠕变、耐化学和耐磨性能；有4～7GPa的强度和180～360GPa的模量；有很好的耐压缩破坏性能，不会出现无机纤维的脆性破坏。但PBO纤维的缺陷是耐光或耐光热复合作用的性能较差，在氙弧灯4h照射下，强度损失30%～40%；伸长损失约45%；模量损失约为10%。
图1-17 芳纶的应用领域示意图
PBO纤维可以制成短纤、长丝和超短纤维浆粕，主要用于要求既耐火和耐热，又要高强高模的柔性材料领域中。如防护手套、服装、热气体过滤介质、高温传送带、热毡垫、摩擦减震材料、增强复合材料、飞机或飞行器的防护壳体及热屏障层等。有关其他耐高温高聚物纤维（PBI、PAN预氧化丝）可以查阅相关文献与专著。
PEEK统称为聚醚酮醚，是半结晶的芳香族热塑性聚合物，属聚醚酮类（PEK）。它是芳香族高性能纤维中难得的可以高温熔体纺丝的纤维材料。PEEK的玻璃化温度为143℃。其分子式为：
20世纪80年代初首次由ICI Advanced Materials公司推出，商品名为Victrex®PEEK。其聚醚酮类纤维还有BASF的PEKEKK, Dupont的PEKK和赫斯特的PEEKK。但唯一有前景的是Victrex公司和ZYEX公司的PEEK。
PEEK的密度为1.30g/cm3，结晶度为30%～35%，电阻为5×1016Ω·m，热容量为1.34KJ/（kg·℃），导热系数为0.25W/（m·℃），强度为0.3～0.4N/tex，伸长率为25%～30%且高弹性，模量4～5N/tex，80℃的收缩率小于1%。纤维的细度可以做到3～100dtex。耐湿热性极其优秀，PEEK与间位芳纶和涤纶在加压蒸汽中7天的强度保持率比较，见表1-10。
表1-10 PEEK纤维的强度保持率及比较
PEEK的耐化学性可由表1-11说明：其中“-”为无作用；“△”为略腐蚀；“×”为严重腐蚀。而对于五氧化二磷、溴化钾、二氧化硫、四氯化碳、氯仿、三氯乙烯、芳香族溶剂、苯、矿物油、石油、萘、甲烷、发动机油均无侵蚀作用。
表1-11 不同物质对PEEK的化学作用
基于PEEK的耐化学和耐热性，及其与常规涤纶相近的力学性能，它可应用于各种腐蚀和热作用场合的传送带和连接器件，压滤和过滤材料，防护带及服装，洗刷用工业鬃丝，电缆、开关的绝缘层，热塑性复合材料的增强体，土工膜及土工材料，以及乐器的弦和网球板弦线等。
聚四氟乙烯纤维（PTFE）是已知最为稳定的耐化学作用和耐热的纤维和膜材料。其分子式为（—CF2—CF2—）n，是化学惰性的物质，常用的物理和力学性能见表1-12所示。PTFE可以制成膜和纤维，纤维有长丝和短纤，是氟化类纤维的最典型代表。其他相近的氟化纤维有聚氟乙烯（PVF）、聚偏氟乙烯（PVDF）等。PTFE的长丝可用于低摩擦系数、耐高温和化学作用的材料，或与其他纱线加捻混合利用；短纤维可制作各种防热和化学作用的毡片，或热气体液体过滤介质，或与其他纤维混合利用。PTFE的纤维碎末可与其他高聚物混合制备耐热、耐化学作用的模具或复合材料，用于腐蚀环境。
表1-12 聚四氟乙烯纤维的基本特征值
碳纤维是指纤维化学组成中碳元素占总质量90%以上的纤维。碳纤维生产始于20世纪60年代末，以黏胶纤维为原料，经预氧化、碳化、石墨化制成黏胶基碳纤维。70年代以来主要使用聚丙烯腈纤维和石油沥青为原料生产的腈纶基和沥青基碳纤维。目前商品化的碳纤维种类很多，一般可以根据原丝的类型、碳纤维的性能和用途进行分类。根据原丝类型分类的有：聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、黏胶基碳纤维、沥青基碳纤维、木质素纤维基碳纤维、其他有机纤维基（各种天然纤维、再生纤维、缩合多环芳香族等合成纤维）碳纤维。根据碳纤维的性能分类的有高性能碳纤维，包括高强度碳纤维、高模量碳纤维、中模量碳纤维等；低性能碳纤维，包括耐火纤维、碳质纤维、石墨纤维等。根据碳纤维的用途，品种规格分为通用型（GP）和高性能型（HP）。
碳纤维的密度为1.5～2.0g/m3，比金属材料轻得多。碳纤维的强度为1～4GPa（常用），或更高为5～9GPa（高性能）。高模量碳纤维的最大延伸率很少，尺寸稳定性好，不易发生变形。PAN基和沥青基碳纤维的强度和模量及其断裂伸长率的分布关系图如图1-18所示。
图1-18 常用碳纤维的力学特征值范围
在无氧环境下，碳纤维能够耐受3000℃的高温，这是其他任何纤维无法比拟的。碳纤维对一般的酸、碱的耐腐蚀性优良，主要用于航空航天、国防军工、体育等领域的增强复合材料。
相类似的高强、高模、耐高温高性能纤维还有陶瓷纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维等。