氨綸(Spandex或Lycra)之所以被譽為“最有彈性的面料”,核心原因在于其獨特的聚合物結構和分子鏈設計,這賦予了它遠超其他天然或合成纖維的拉伸能力和恢復性能。
以下是詳細解釋:
獨特的“軟-硬”嵌段共聚物結構:
- 氨綸是一種合成的聚氨酯嵌段共聚物。
- 它的高分子鏈是由交替排列的“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、無序,像一團散開的彈簧,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鏈劑(如二胺或二醇)反應形成的聚氨酯或聚脲結構。這部分分子鏈排列相對規(guī)整、極性較強、分子間作用力大(氫鍵甚至結晶區(qū))。它們起到物理交聯(lián)點的作用,像一個個錨點,把柔性的軟鏈段連接在一起。
高拉伸性(高伸長率):
- 當施加拉力時,軟鏈段會首先被拉直、伸展。由于軟鏈段本身非常長且柔順,氨綸纖維可以被拉伸到原長的500%-800%甚至更高(例如,一根10厘米長的絲可以輕松拉到50-80厘米甚至更長)。
- 相比之下:
- 天然橡膠纖維:?彈性也很好(可達500-700%),但強度、耐老化性、耐化學性(尤其是汗液、洗滌劑)不如氨綸,且易過敏、加工成細絲并與其他纖維混紡較難。
- 棉:?伸長率只有3%-5%,超過限度就會斷裂。
- 羊毛:?伸長率約25%-30%,恢復性不錯但遠不及氨綸。
- 尼龍:?彈性較好(約20%-30%),但主要是韌性好,恢復性不如氨綸。
- 滌綸:?伸長率約10%-30%,彈性恢復性較差,容易留下永久形變。
卓越的彈性恢復率(低永久變形):
- 這是氨綸最關鍵、最區(qū)別于其他材料的特性。當外力撤除后:
- 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),會像被釋放的彈簧一樣強烈地收縮回卷曲狀態(tài)。
- 硬鏈段形成的物理交聯(lián)網(wǎng)絡限制了分子鏈的過度滑移,確保了拉伸后的結構能幾乎完全恢復到原始的形狀和長度。氨綸的彈性恢復率通常高達95%以上,即使經(jīng)過多次拉伸,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。
強度和耐用性:
- 硬鏈段不僅提供交聯(lián)點,也賦予了氨綸一定的強度和韌性,使其在承受巨大拉伸時不易斷裂,并能抵抗重復拉伸帶來的疲勞。這使得含有氨綸的衣物更耐穿、不易松弛變形。
細且可混紡的纖維形態(tài):
- 氨綸可以制成非常細的長絲(通常以單絲形式存在)。這種細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%),就能顯著提高整個面料的彈性和合身性,同時保持其他纖維(如棉的吸濕性、滌綸的挺括性)的主要優(yōu)點。
良好的化學穩(wěn)定性:
- 相比天然橡膠,氨綸對汗液、油脂、洗滌劑、紫外線(雖然長時間暴曬也會老化)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:
氨綸的“最有彈性”體現(xiàn)在其極高的伸長率(500%-800%+) 和近乎完美的恢復率(>95%)上。這種無與倫比的性能源于其獨特的軟-硬嵌段共聚物結構:
- 軟鏈段:提供巨大的拉伸空間和強大的熵驅動恢復力。
- 硬鏈段:作為堅固的物理交聯(lián)點,確保分子鏈在巨大變形后仍能精準歸位,實現(xiàn)優(yōu)異的形狀記憶和低永久變形。
再加上其強度、耐久性、細度、易混紡性以及相對較好的耐化性,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,說它是“最有彈性的面料(纖維)”是當之無愧的。