人类活动与聚合物有着密切的关系，在漫长的岁月里，人们一直在用天然的聚合物。直到十九世纪中叶，才出现对天然纤维的改性，而全部以小分子化合物为基本原料，通过聚合反应来合成聚合物，是20世纪初才开始的。20年代，德国化学家H．Staudinger提出了“链式大分子”的概念，从而进入了高分子科学的阶段。

    纤维、橡胶和塑料是高分子材料的三大形态，而纤维是高分子最主要的用途之一，纤维不仅作为衣料还在装饰、产业用纺织品方面有广泛的应用。到20世纪30年代美国杜邦公司合成了第一种合成纤维一一尼龙，以后相继出现了一系列合成纤维。

    新品种的出现，促使高分子工作者深入地去研究它们的性能，并进一步探索性能与其结构之间的关系，同时还要探索新品种的加工技术及其应用。80年代出现了与之相适应的“新材料革命”。高分子材料在加速对各种高强度、高功能的新材料开发起了重要的作用。尤其是近年来随着宇宙开发、航空、新能源、海洋及通讯信息等高新产业的发展，以及人们对服装性能越来越高的要求，开发了差别化、高性能、高功能纤维等纺织新材料。其发展及其应用可以归纳为以下几个方面：
 
    差别化纤维
   
    差别化纤维又称“新合纤”，是相对量大面广的常规纤维而言的。差别化纤维是常规合成纤维进行物理或化学该性获得的：物理改性包括细特化、异形断面、混纤、三维卷曲、多孔性、经低温等离子体或各种射线对纤维进行表面处理，在形成时加入添加剂进行共混纺丝，使纤维具有抗静电、亲水等；化学改性包括接枝、共聚、改变聚合物的分子量、各种化学处理等。

    对其进行改性的目的是为了改进它的服用性能，如以其为原料制成的服装在风格、质感、触觉、外观等感觉方面都比常规合纤的服装优越，具有美观、舒适、卫生，安全、方便等特点。

    2．1 大豆蛋白纤维

    大豆蛋白纤维是以榨掉油脂的大豆豆渣为原料，通过添加功能性助剂，经过湿法纺丝而成的蛋白质纤维。其生产原理是将豆渣水浸、分离，提纯出蛋白质，将蛋白质改变空间结构并在适当条件下与羟基和氰基高聚物接枝，通过湿法纺丝而成纤维。

    大豆蛋白纤维是我国首次研制并已产业化生产的新型化学纤维，具有良好的特性，其导湿性、透气性优越，手感柔软滑爽，悬垂性好，具有真丝般的光泽，并兼有化学纤维和天然纤维的许多优点。大豆蛋白纤维的纯纺纱、与棉纤维和涤纶纤维进行的混纺纱分别已用于毛织物、丝绸、针织、毛巾等领域的产品开发，并已生产出风格独特的产品。

    2．2 异形截面纤维

    天然纤维一般都具有非规则的截面形态，该特征是形成天然纤维及其产品特定风格性能的重要原因。所谓异形截面纤维即非规则(圆形)截面纤维，如可以使用非圆形纺丝孔得到这种类型的合成纤维。纤维异形化后可使织物的光泽、硬挺度、弹性、吸湿等性能得到不同程度的改善。

    不同的截面形状能赋予纤维的不同性能和风格。如三角形、三叶形、四叶形截面纤维具有较强的闪光
性，可作为仿丝绸织物；多叶异形截面纤维光泽柔和，适于织造锻类织物；中空截面纤维具有密度低、弹性优、良好的抗起球性和蓬松性，保暖性优良，其与粘胶纤维混纺织物具有较强的毛性感，可制作高级毛料织物、中厚花呢料等；扁平、带状截面的纤维手感光泽似麻，具有闪光光泽，透气性好，可用作仿麻、仿毛织物。

    2．3 吸湿放湿性纤维

    吸湿放湿性是纺织材料的一项重要的性质，其直接影响衣用纺织品的穿着舒适性。天然纤维的吸放湿性较好。为提高合成纤维的吸湿放湿性，使其在吸放湿性方面类似于天然纤维，人们想出了许多办法。常用方法有：采用在分子结构中引入亲水基团，纤维表面截枝共聚赋予纤维亲水性，纤维后处理，以及改变纤维的结构等。如日本Untika纤维公司开发吸湿放湿性纤维Hygra。

    其技术概要为：

    (1)开发吸水性聚合物，通过分子间的交联，形成网络结构，因而有吸湿放湿性。

    (2)采用芯鞘复合纺丝技术，纺制芯鞘复合纤维。汗(气体、液体)被纤维芯部的吸水聚合物吸收，纤维表面是常规尼纶，湿时触感尚好。

    2．4 复合纤维

    复合纤维是把性能不同的两种或两种以上的聚合物的熔体或溶液，利用组分、配比、粘度或品种的差异，分别输入同一纺丝组件，在部件中的适当位置会合，在同一喷丝孔中喷出而成为一根纤维。复合纤维按照组分的数目可分为双组分纤维和多组分纤维两大类，目前开发的主要是双组分纤维。

    两种组分在纤维截面的形式有双层和多层形式，双层排列又有并列型和皮芯鞘型两种形式；多层排列形式又可分为多芯型、木纹型、放射型、星云型等不同形式。当双组分纤维经热处理时，两种组分可产生不同的收缩而形成自然卷曲，使织物蓬松柔软、光泽改善。双组分纤维最早用作仿毛织物，目前用途更广。

    2．5 易染纤维

    所谓易染纤维是指它可用不同类型的染料染色，且在采用染料染色时，染色条件温和，色谱齐全，染出的颜色色泽均匀监牢度好。合成纤维的结构较致密，且可与染料结合的官能团较少。因此，大多数合成纤维染色困难。为此须从改变纤维的化学组成和纤维结构来改变合成纤维的染色性，可以采用单体共聚、聚合物共混或嵌段共聚的方法。如各种可染的聚酯纤维、易染聚丙烯纤维可染丙烯腈纤维等都是经该性的合成纤维。

3 高性能纤维

   高性能纤维目前还没有统一的定义，一般是指强度大于17．6cN／dtex，模量在440cN／dtex以上的纤维，在日本这类纤维也称为超纤维。高性能纤维具有高强力、高模量、耐高温以及阻燃等特性，包括有机和无机高性能纤维两大类。常见的高性能纤维主要有芳纶纤维、碳纤维、高强聚乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维、高强聚丙烯腈纤维等。
 
    3．1 芳香族聚酰胺纤维(芳纶)
 
    芳香族聚酰胺纤维即芳纶，是由芳族聚酰胺长链大分子制成的纤维，是目前世界上产量最大的高性能纤维。芳纶具有划时代的高强度、高模量、耐高温、阻燃、耐摩擦、耐化学试剂和尺寸稳定等优点，其力学性能比普通纤维高5～10倍，其强度高达2．5Gpa以上，模量高达100Gpa左右，在国防、航空、宇航、交通运输、光通讯、体育用品等部门都有重要用途。

    如芳纶1313是一种耐高温纤维，也是目前所有耐高温纤维中产量最大，应用面最广的一种纤维。主要可用作电绝缘材料，黑色冶金行业高温烟道气和高温粉尘的过滤材料，冶金和消防防护服等；芳纶1414最初是美国杜邦公司专为增强轮胎和其它橡胶制品而开发的高强芳族聚酰胺纤维。我国“六五”至“七五”期间，在研制开发上取得了一定成绩，目前芳纶1414除用于汽车、飞机、摩托车的的轮胎制品外，也用于文体用品、防护材料、绳索和摩擦材料上。

    3．2 碳纤维

    碳纤维是一种高强、高模的纤维材料，是高科技纤维中产量仅次于芳纶的第二大品种，通常与塑料、橡胶、金属、水泥等复合成复合材料。碳纤维是以聚丙烯腈纤维、粘胶纤维或沥青纤维为原丝，通过加热除去碳以外的其它一切元素制得的。目前世界上聚丙烯腈基碳纤维正处于稳步增长时期；高性能沥青基碳纤维正处于全面技术开发和应用阶段；粘胶基碳纤维由于生产工艺因成本高，已逐渐被淘汰，但因其耐烧蚀性好，仍维持少量生产。

    碳纤维通常不单独使用，而是与塑料、橡胶、金属、水泥、陶瓷等复合，制成高性能复合材料。这种高性能的复合材料是一种具有高强度、高模量的轻型材料。碳纤维复合材料已应用于我国宇航工业、航空工业、汽车工业、化学工业、电子工业、原子能工业等方面的机件制造。

    3．3 高强高模聚乙烯纤维

    1979年荷兰DSM公司研制成功以超高分子量聚乙烯为原料，纺丝制成高强高模纤维，开创了以柔性链高聚物为原料制造高性能纤维的途径。高强高模聚乙烯纤维与芳纶1414和碳纤维相比，强度更高，比通用芳纶大一倍，是钢丝的十倍，它的比强度和比模量是其它纤维无法相比的。它还具有原料易得，成本较低等优势，故其产业化速度较快，应用领域拓展较快。

    高强高模聚乙烯纤维是线形长链结构，由亚甲基团组成，这种单一的结构单元，使连状分子具有较小的单一的横截面，这使高强高模聚乙烯纤维具有高强、高模、耐磨、耐冲击、耐疲劳、耐光、耐化学药品性等特点，其应用领域主要有：防弹服、防护盔、航海服、船体复合材料；要求抗震、抗冲击的运动器材，如网球拍、滑雪板、高尔夫球棒等；要求质轻高强的鱼网、缆绳等。随着这种纤维工业化进程的加速，其应用范围将进一步扩大。

    4 高功能纤维

    高功能纤维主要是指具有能传递光、电以及吸附、超滤、透析、反渗透、离子交换等特殊功能的纤维，还包括提供舒适性、保健性、安全性等方面的特殊功能及适合在特殊条件下应用的纤维。主要有光导纤维、玻璃纤维、生物可降解纤维、陶瓷纤维、导电纤维、中空纤维分离膜、抗菌纤维、防辐射纤维、耐高温纤维等功能性纤维。

    4．1 光导纤维

    光导纤维即能传导光的纤维，也称导光纤维，光学纤维。它是用两种不同折射率的透明材料通过特殊复合技术制成的复合纤维。光导纤维的导光传像可以象输送电流一样，使光束或图像沿着弯弯曲曲的光导纤维束，即光导线，从一端传到另一端。

    光导纤维是一种皮芯结构，由周围包覆的低折射率的薄膜和透明芯材组成，根据芯材的类型可把光纤分成三大类：石英光纤、多组分光纤和塑料光纤。石英光纤损耗率低，只有1dB／km以下，它常用于远距离传输，如公用长途电话线，其价高、脆且难与加工；多组分光纤用于1～2km的中距离传输，如企业内部局域网和纤维镜；塑料光纤光损耗率高达120～130dB／km，但其优点是价廉、柔韧、质轻和易加工，因而广泛用于短距离光导线路。

    4．2 陶瓷纤维

    陶瓷纤维是一种无机耐火纤维，指将陶瓷物质渗入成纤高聚物中共混而制成的纤维。陶瓷纤维的范围很广，包括以金属氧化物、碳化物、氮化物、氧化铝、硅酸铝、碳化硅、氮化硼、钛酸钾等原料为主而制成的纤维。纤维基质可以是聚酯、聚纤胺、聚丙烯、聚乙烯等，根据不同的用途可选用不同的陶瓷。陶瓷纤维具有耐高温、耐腐蚀、高强度、高模量、热传导系数小、抗热振、低热容等优点，现已广泛应用于冶金、化工、建材、航空航天、汽车等行业的耐火、隔热、防火、高温过滤和劳动保护等领域。

    4．3 玻璃纤维

    玻璃纤维的主要成分为二氧化硅和其它金属氧化物，在熔态下经纺丝而成。玻璃纤维的原料丰富，制造工艺成熟，价格低廉，具有不可燃、耐腐蚀、耐热、强度高、绝缘性能好等优点，在工业上有广泛用途。

    4．4 生物可降解纤维

    生物可降解纤维是指在自然界中在光热和微生物的作用下能自行降解的纤维。天然纤维本身具有可降解性，而合成纤维具有坚牢不腐烂的性质，因此合纤废弃正造成比较严重的环境污染问题，生物可降解合成纤维是化学纤维可降解性改进的重点。目前多用在医用材料上甲壳质纤维和壳聚糖纤维就是其中一种。它们是用甲壳质或壳聚糖溶液纺制而成的纤维，甲壳质是由虾、蟹、昆虫的外壳中提炼出的天然生物高聚物，壳聚糖是甲壳质经浓碱处理后脱去乙酰基的产物。

    甲壳素和壳聚糖纤维不但具有良好的物理机械性能，而且具有良好的生物活性。该纤维无毒性，具有能被人体内溶菌酶降解而被人体完全吸收的生物可降解性，它们可用来作医用缝合线和医用纱布、无纺布或薄膜等医用敷料。另一种生物可降解纤维是聚乳酸类纤维。聚乳酸是牛奶发酵的产物，它的熔点在180度以上，可以通过熔融纺加工成丝，织制的纺织品有丝的光泽和干燥触感，是较好的服装材料，它在水中或土壤里微生物作用下，一年内即可全部正常分解。

    4．5 中空纤维分离膜

    中空纤维分离膜是一种功能性纤维，其基材有粘胶纤维、聚丙烯睛纤维、聚酯纤维等，根据其孔径特征可分为微滤膜、超滤膜、反渗透膜、离子交换膜和气体分离膜。采用纺织工艺制成的中空纤维膜可组装成血液过滤器、血液透析器、血浆分离器和各种净化器，用于纯水制备、药液制取、废水处理、海水淡化等方面。
 
    4．6 导电纤维

    导电纤维指在标准状态(20°C、相对湿度65％)下，质量比电阻为1081Ω·g／cm2以下的纤维。其导电原理在于纤维内部含有自由电子，无湿度依赖性，即使在低湿度条件下也不会改变导电性。导电纤维的消除和防止静电的性能远高于抗静电纤维。最早的导电纤维是利用金属的导电性能而制成的金属类的导电纤维，这类纤维的导电性能、耐热、耐化学腐蚀性良好，但制造困难；另外用金属喷涂法使纤维具有金属一样的导电性；目前的导电纤维是用吸附法或化学反应法将一些金属化合物加入到纤维里，制成导电性能良好的导电纤维。

    导电纤维通常用于制成抗静电织物，能有效地防止静电的局部蓄集，用导电纤维制成的产品可用来生产防爆型工作服、防尘工作服、抗静电毛毯等。

    4．7 其它功能性纤维

    目前还有许多功能性纤维，其中有阻燃纤维，该纤维是在聚合物中加入阻燃剂纺丝而成的；光学性能纤维有光照变色纤维、荧光纤维、热致变色纤维、湿热变色纤维等；另外还有磁性纤维、远红外纤维、抗紫外纤维、负离子纤维、抗菌纤维、离子交换纤维等功能性纤维。


    世界各国都把发展新材料作为发展经济、推动技术进步的重要方面，各种新型纺织纤维作为当今高技术领域的重要材料，被称为21世纪经济发展的一大支柱。新型纺织纤维的开发依赖于高分子科学的水平，而我国目前的高分子科学发展水平较低，这就导致许多高性能材料、高附加值的产品都需要进口。如医用缝合线、高性能的人造血管的生产，在我国几乎都是空白。为此科研工作者应致力于开发各种高性能的高分子材料，进而推动纺织新纤维的开发与应用。