氨綸(Spandex或Lycra)之所以被譽(yù)為“最有彈性的面料”,核心原因在于其獨(dú)特的聚合物結(jié)構(gòu)和分子鏈設(shè)計(jì),這賦予了它遠(yuǎn)超其他天然或合成纖維的拉伸能力和恢復(fù)性能。
以下是詳細(xì)解釋?zhuān)?/p>
獨(dú)特的“軟-硬”嵌段共聚物結(jié)構(gòu):
- 氨綸是一種合成的聚氨酯嵌段共聚物。
- 它的高分子鏈?zhǔn)怯山惶媾帕械?strong>“軟鏈段”?和?“硬鏈段”?組成的。
- 軟鏈段:?通常是低分子量的聚醚或聚酯。這部分分子鏈非常柔順、卷曲、無(wú)序,像一團(tuán)散開(kāi)的彈簧,是提供彈性的主要部分。它們可以輕松地伸展、拉直。
- 硬鏈段:?通常是二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑(如二胺或二醇)反應(yīng)形成的聚氨酯或聚脲結(jié)構(gòu)。這部分分子鏈排列相對(duì)規(guī)整、極性較強(qiáng)、分子間作用力大(氫鍵甚至結(jié)晶區(qū))。它們起到物理交聯(lián)點(diǎn)的作用,像一個(gè)個(gè)錨點(diǎn),把柔性的軟鏈段連接在一起。
高拉伸性(高伸長(zhǎng)率):
- 當(dāng)施加拉力時(shí),軟鏈段會(huì)首先被拉直、伸展。由于軟鏈段本身非常長(zhǎng)且柔順,氨綸纖維可以被拉伸到原長(zhǎng)的500%-800%甚至更高(例如,一根10厘米長(zhǎng)的絲可以輕松拉到50-80厘米甚至更長(zhǎng))。
- 相比之下:
- 天然橡膠纖維:?彈性也很好(可達(dá)500-700%),但強(qiáng)度、耐老化性、耐化學(xué)性(尤其是汗液、洗滌劑)不如氨綸,且易過(guò)敏、加工成細(xì)絲并與其他纖維混紡較難。
- 棉:?伸長(zhǎng)率只有3%-5%,超過(guò)限度就會(huì)斷裂。
- 羊毛:?伸長(zhǎng)率約25%-30%,恢復(fù)性不錯(cuò)但遠(yuǎn)不及氨綸。
- 尼龍:?彈性較好(約20%-30%),但主要是韌性好,恢復(fù)性不如氨綸。
- 滌綸:?伸長(zhǎng)率約10%-30%,彈性恢復(fù)性較差,容易留下永久形變。
卓越的彈性恢復(fù)率(低永久變形):
- 這是氨綸最關(guān)鍵、最區(qū)別于其他材料的特性。當(dāng)外力撤除后:
- 被拉伸的軟鏈段由于其固有的熵彈性(分子鏈傾向于回到最混亂、卷曲的狀態(tài)以降低能量),會(huì)像被釋放的彈簧一樣強(qiáng)烈地收縮回卷曲狀態(tài)。
- 硬鏈段形成的物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)限制了分子鏈的過(guò)度滑移,確保了拉伸后的結(jié)構(gòu)能幾乎完全恢復(fù)到原始的形狀和長(zhǎng)度。氨綸的彈性恢復(fù)率通常高達(dá)95%以上,即使經(jīng)過(guò)多次拉伸,永久變形也極小。
- 天然橡膠雖然彈性好,但多次拉伸后的永久形變通常大于氨綸,且更容易老化變脆變粘。
強(qiáng)度和耐用性:
- 硬鏈段不僅提供交聯(lián)點(diǎn),也賦予了氨綸一定的強(qiáng)度和韌性,使其在承受巨大拉伸時(shí)不易斷裂,并能抵抗重復(fù)拉伸帶來(lái)的疲勞。這使得含有氨綸的衣物更耐穿、不易松弛變形。
細(xì)且可混紡的纖維形態(tài):
- 氨綸可以制成非常細(xì)的長(zhǎng)絲(通常以單絲形式存在)。這種細(xì)度使得它可以輕松地與其他纖維(棉、滌綸、尼龍、羊毛等)包纏、混紡或交織。只需添加少量氨綸(通常5%-20%),就能顯著提高整個(gè)面料的彈性和合身性,同時(shí)保持其他纖維(如棉的吸濕性、滌綸的挺括性)的主要優(yōu)點(diǎn)。
良好的化學(xué)穩(wěn)定性:
- 相比天然橡膠,氨綸對(duì)汗液、油脂、洗滌劑、紫外線(xiàn)(雖然長(zhǎng)時(shí)間暴曬也會(huì)老化)和氧化的耐受性更好,使其更適合用于貼身衣物和需要頻繁洗滌的衣物。
總結(jié):
氨綸的“最有彈性”體現(xiàn)在其極高的伸長(zhǎng)率(500%-800%+) 和近乎完美的恢復(fù)率(>95%)上。這種無(wú)與倫比的性能源于其獨(dú)特的軟-硬嵌段共聚物結(jié)構(gòu):
- 軟鏈段:提供巨大的拉伸空間和強(qiáng)大的熵驅(qū)動(dòng)恢復(fù)力。
- 硬鏈段:作為堅(jiān)固的物理交聯(lián)點(diǎn),確保分子鏈在巨大變形后仍能精準(zhǔn)歸位,實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的形狀記憶和低永久變形。
再加上其強(qiáng)度、耐久性、細(xì)度、易混紡性以及相對(duì)較好的耐化性,使得氨綸成為賦予紡織品卓越彈性和合身度的不可替代的核心材料。因此,說(shuō)它是“最有彈性的面料(纖維)”是當(dāng)之無(wú)愧的。