隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)纖維性能的要 求越來(lái)越高，纖維的應(yīng)用從服飾、家紡等輕工業(yè) 領(lǐng)域逐漸步入重工業(yè)領(lǐng)域。我國(guó)對(duì)耐高溫纖維 的研究逐漸深入，耐高溫纖維已經(jīng)從一直依賴(lài)進(jìn) 口到自主研發(fā)，但是生產(chǎn)耐高溫纖維的技術(shù)相對(duì) 國(guó)外而言比較落后，耐高溫纖維的耐高溫程度及 其他綜合性能較低。由于超細(xì)纖維單纖細(xì)度極 低，比表面積大，賦予了其更加優(yōu)越的性能，人們 逐漸研究用超細(xì)纖維生產(chǎn)耐高溫材料的技術(shù)。目前，耐高溫超細(xì)纖維的制備方法有熔噴法、靜 電紡絲法、離心紡絲法、閃蒸法、火焰噴吹法等。

1 超細(xì)纖維的生產(chǎn)方式

超細(xì)纖維的主要生產(chǎn)方式有直接紡絲法、復(fù) 合紡絲法、共混紡絲法 3 種；除此之外還有熔噴紡 絲法、閃蒸紡絲法、離心紡絲法、靜電紡絲法以及 離心靜電紡絲法等。直接紡絲法和復(fù)合紡絲法 更適合生產(chǎn)超細(xì)長(zhǎng)絲，后幾種方法適合生產(chǎn)超細(xì) 短纖維。 

直接紡絲法可制得 0. 1 dtex（最小線密度，下同）的超細(xì)纖維，該方式較簡(jiǎn)單，纖維可紡性差， 對(duì)纖維原料和工藝條件要求高，可應(yīng)用于生產(chǎn)制 造聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（PET）、聚酰胺（PA）、聚 丙 烯 腈（PAN）等 纖 維 。復(fù) 合 紡 絲 法 可 制 得 0. 15 dtex 的裂片型超細(xì) 纖 維 、0. 003 dtex 的 海 島 型 超 細(xì) 纖 維 以 及 0. 1 dtex 的 多 層 型 超 細(xì) 纖 維，可應(yīng)用在桃皮絨、鹿皮絨、仿真絲綢織物、人 造皮革等領(lǐng)域。共混紡絲法可制得 0. 000 3 dtex 的超細(xì)纖維，該方式采用交替排列的聚合物擠出 方式，纖維粗細(xì)、長(zhǎng)短不一，易斷頭，不適合生產(chǎn) 連續(xù)長(zhǎng)絲，可應(yīng)用在過(guò)濾材料、高性能清潔抹布、 吸 液 材 料 、皮 革 等 領(lǐng) 域 。熔 噴 紡 絲 法 可 制 得 0. 005 dtex 的超細(xì)纖維，該方式操作容易、設(shè)備簡(jiǎn) 單，得到的非織造材料成形性好，可應(yīng)用在高級(jí)過(guò)濾材料、保溫隔熱材料 、吸 油 材 料 等 領(lǐng) 域 ；閃 蒸 紡 絲 法 可 制 得 0. 01 dtex 的超細(xì)纖維非織造 材料，具有較好的強(qiáng)度和抗撕裂、耐穿刺性能，可 應(yīng)用在增強(qiáng)材料、耐高溫材料等領(lǐng)域。離心紡絲 法可制得 0. 1 dtex 的超細(xì)纖維，該方式類(lèi)似棉花 糖的生產(chǎn)原理，技術(shù)簡(jiǎn)單，不需使用高電壓，對(duì)紡 絲液要求也低，可應(yīng)用在鋰電池隔膜、藥物載體、 金屬氧化物、光催化材料等領(lǐng)域。靜電紡絲法可 制 得 0. 000 044 dtex 的 超 細(xì) 纖 維（直 徑 可 達(dá) 4 nm~500 nm），且具有連續(xù)結(jié)構(gòu)，可應(yīng)用在過(guò)濾 材料、電池隔膜、醫(yī)用敷料等領(lǐng)域。 

2 耐高溫超細(xì)纖維的種類(lèi)與性能

根據(jù)超細(xì)纖維和耐高溫纖維的性能特點(diǎn)，耐 高溫超細(xì)纖維通常是指單纖線密度在 0. 1 dtex~ 0. 33 dtex，并且能在 200 ℃以上條件下長(zhǎng)時(shí)間保 持其常溫下所具備的物理化學(xué)性能的纖維。目 前可生產(chǎn)的耐高溫超細(xì)纖維種類(lèi)很多，按照其材 料屬性可分為有機(jī)纖維和無(wú)機(jī)纖維。無(wú)機(jī)耐高 溫超細(xì)纖維本身具有阻燃性、不燃性以及很好的 耐熱性，而有機(jī)耐高溫超細(xì)纖維相對(duì)線密度小、 強(qiáng)度高、延伸度好、柔軟性好、伸長(zhǎng)回彈性較高。由于有機(jī)纖維價(jià)格昂貴，而且超細(xì)纖維極低的線 密度對(duì)紡絲技術(shù)的要求較高，限制了有機(jī)耐高溫 超細(xì)纖維的發(fā)展，目前已經(jīng)投入生產(chǎn)的有機(jī)耐高溫超細(xì)纖維不多。按照其耐高溫等級(jí)可分為普 通纖維、特種纖維。普通纖維相比特種纖維而 言，其熱穩(wěn)定性、加工性能以及耐切割性等比較 低，主要是用作家具防火材料、車(chē)輛裝飾用品、消防服等；特種耐高溫超細(xì)纖維由于其高的耐溫 性、強(qiáng)的耐熱性、阻燃性，可用作高溫過(guò)濾材料、 建筑保溫、軍事、航天航空等領(lǐng)域。按照其纖維 長(zhǎng)度可分為超細(xì)長(zhǎng)纖和超細(xì)短纖。

耐高溫超細(xì)纖維結(jié)合了超細(xì)纖維和耐高溫 纖維的特點(diǎn)，從而具有更好的綜合性能，拓寬了 超細(xì)纖維的應(yīng)用領(lǐng)域。耐高溫超細(xì)纖維具有以 下性能特點(diǎn)：?jiǎn)卫w絕對(duì)強(qiáng)力小、纖維密度小，因 而紗線總的強(qiáng)度大，有利于后續(xù)加工；高溫下尺 寸穩(wěn)定性好，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)維持其物理和化學(xué)性 能；纖維密度小、彎曲剛度小，具有良好的柔軟 性、彈性和可加工性；著火點(diǎn)、發(fā)火點(diǎn)高；具有阻 燃性和不燃性。

3 耐高溫超細(xì)纖維的生產(chǎn)技術(shù)

3. 1 靜電紡絲法

靜電紡絲法是利用聚合物液體在靜電場(chǎng)中 拉伸變形，最終在接收板上形成纖維膜的一種連 續(xù)生產(chǎn)納米級(jí)超細(xì)纖維的技術(shù)，其中纖維直徑在 納米到幾微米之間。HANG Z S 等提出了反應(yīng) 靜電紡絲的概念，采用聚氯乙烯（PVC）作為紡絲 劑，首次成功地制備了耐高溫三聚氰胺超細(xì)纖 維。由于三聚氰胺超細(xì)纖維分解溫度高、耐熱性 好，可用作耐火材料、復(fù)合分離器等。周興海以硝酸鈰、氯化鋁、金屬鋁粉等為原料，配制了前 驅(qū)體紡絲液，首次采用同軸氣電紡絲技術(shù)制備了 具有氧化鈰/氧化鋁（CeO2/Al2O3）中空結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維 ，經(jīng) 700 ℃ 高溫煅燒 后纖維直徑可達(dá)1. 89 μm，為開(kāi)發(fā)無(wú)機(jī)耐高溫超細(xì)纖維提供了一 種新的途徑。郭喬輝等利用溶劑二甲基甲酰胺 （DMF）溶解的含有 15% 乙酰丙酮鈀［Pd（Ac）2］ 的聚丙烯腈（PAN）均相紡絲液通過(guò)靜電紡絲技 術(shù) 制 備 得 到 Pd（Ac）2/PAN 納米纖維 ，在氫氣 （H2）中還原和在 900 ℃中碳化得到鈀納米粒子負(fù) 載的碳納米纖維復(fù)合材料（Pd/CNF）。這種復(fù)合 材料比傳統(tǒng)的鈀/碳（Pd/C）催化劑有較高的催化 活性、催化穩(wěn)定性和選擇性，可以廣泛應(yīng)用于生物傳感和燃料電池中。靜電紡絲技術(shù)生產(chǎn)的耐 高溫超細(xì)纖維具有更高的比表面積和復(fù)雜的空 間結(jié)構(gòu)，可用作高溫防護(hù)材料、過(guò)濾材料、復(fù)合 增強(qiáng)材料等領(lǐng)域，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?nbsp;

3. 2 熔噴紡絲法

熔融聚合物從噴絲孔擠出時(shí)，用熱氣流噴吹 的形式將其擠壓細(xì)化，然后聚集在鋪網(wǎng)簾或運(yùn)動(dòng) 中的輥筒上，依靠熱黏合或自身黏合固結(jié)成非織 造材料的制備技術(shù)稱(chēng)為熔噴紡絲法。熊思維利用具有優(yōu)異穩(wěn)定性、阻燃性以及良好電絕緣性 的高性能纖維材料——聚苯硫醚（PPS），通過(guò)自主設(shè)計(jì)的熔噴試驗(yàn)機(jī)紡制出高吸油性能的 PPS 超細(xì)纖維氈（纖維直徑大多集中在1 μ m~ 2 μm），并且在 15 ℃~45 ℃中保持較高的吸油量。由于 PPS 聚合物熔點(diǎn)高、流動(dòng)性差、熔體黏度大， PPS 的熔體經(jīng)過(guò)高速高溫?zé)犸L(fēng)牽伸后，處于未成 纖狀態(tài)，會(huì)快速掉落并且相互黏結(jié)在鋪網(wǎng)簾上， 經(jīng)過(guò)冷卻后就會(huì)以短棒狀顆粒形態(tài)存在。胡寶繼等從 4 種不同性能的聚苯硫醚原料中篩選出適合熔噴的原料，對(duì)熔噴紡絲工藝進(jìn)行探究，得 到連續(xù)均勻的聚苯硫醚無(wú)紡布，可以廣泛應(yīng)用于 功能性過(guò)濾材料、絕緣隔膜等。目前，通常采用 海島法制備 PPS 纖維，但工藝流程長(zhǎng)，使用溶劑 量大，而熔噴紡絲法制備的 PPS 纖維可以有效避 免產(chǎn)生海島法所帶來(lái)的缺陷。辛長(zhǎng)征將制備 的脲醛樹(shù)脂（UF）/低熔點(diǎn)石蠟微膠囊與聚丙烯 （PP）共混熔融紡絲，可以得到纖維細(xì)度在 1 μm~ 5 μm 的超細(xì)纖維，為生產(chǎn)耐高溫超細(xì)纖維提供了 一個(gè)新的思路。耐高溫熔噴非織造材料由于其纖維直徑細(xì)、孔徑小、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于空氣過(guò)濾材料、仿生超疏水材料等領(lǐng)域 。 

3. 3 離心紡絲法

離心紡絲法是一種新型的納米級(jí)纖維制備 技術(shù)，在高速旋轉(zhuǎn)的裝置產(chǎn)生離心力作用，置于 裝置內(nèi)部的樣品受到離心力被甩出成絲。章凱 翔［16］利用二氯甲烷（DCM）/N，N ?二甲基甲酰胺 （DMF）配比為 2. 5∶1 的溶劑溶解聚乳酸（PLA）， 并且分別加入環(huán)氧氯丙基三甲基氯化銨（GTA） 和聚乙二醇（PEG）改善 PLA 的親水性能。該溶 劑配比制備出的紡絲原液通過(guò)離心紡絲法能制 得直徑范圍 1. 32 μm~7. 99 μm 的纖維，紡制得出 的 PLA 纖維熱性能穩(wěn)定。在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，隨 著溶劑 DMF 含量的增加，纖維的多孔結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變 為褶皺結(jié)構(gòu)，DCM/DMF 的溶劑配比減小，纖維 的 直 徑 會(huì) 出 現(xiàn) 先 增 大 后 減 小 的 現(xiàn) 象 。此外 ， CALISIR M D 等運(yùn)用離心紡絲法紡制出納米 二氧化硅纖維，蓬松的納米二氧化硅氈熱穩(wěn)定性 好，將有效利用在保溫應(yīng)用的領(lǐng)域。

3. 4 閃蒸紡絲法

閃蒸紡絲法是將成纖高聚物在高溫高壓條 件下溶于特殊溶劑配制成一定濃度的均相紡絲 液，在噴絲孔壓力的降低下，溶劑吸收大量的熱 量快速蒸發(fā)，使得聚合物快速冷卻結(jié)晶、高度取 向，從而制得超細(xì)纖維無(wú)紡布。閃蒸紡絲技術(shù)最早是用于制備超高分子量聚乙烯超細(xì)纖維，一般利用 1，2?二氯乙烷作為溶劑溶解超高分 子量聚乙烯（UHMWPE）纖維聚合物，在紡絲溫 度 186 ℃左右、紡絲壓力 6. 10 MPa 以及紡絲液 濃度 3. 06% 條件下加工而成，可適用于過(guò)濾器、 微傳感器等領(lǐng)域［20?21］，也可以應(yīng)用于包裝材料、 防護(hù)服以及蓋布等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。文獻(xiàn)［23］和文 獻(xiàn)［24］已經(jīng)成功利用閃蒸技術(shù)生產(chǎn)耐高溫超細(xì) 纖維非織造布，但是紡絲設(shè)備壓力及紡絲工藝 的溫度、時(shí)間不易控制，直接影響超細(xì)纖維非織 造布的耐高溫效果，難以實(shí)現(xiàn)閃蒸技術(shù)耐高溫 超細(xì)纖維的工業(yè)化生產(chǎn)。文獻(xiàn)［25］提供了一種 閃蒸紡絲超細(xì)纖維的設(shè)備和方法，并且提出了 亟需解決服裝材料需有高回彈性等技術(shù)問(wèn)題和 更低的結(jié)晶度，該方法生產(chǎn)工藝容易控制且耐 高溫超細(xì)纖維質(zhì)量?jī)?yōu)良，是我國(guó)閃蒸法生產(chǎn)耐 高溫超細(xì)纖維的一次創(chuàng)新，但是由于纖維原料 來(lái)源狹隘，工業(yè)化生產(chǎn)困難。 

3. 5 火焰噴吹法

火焰噴吹法是生產(chǎn)超細(xì)無(wú)機(jī)纖維的方法之 一。利用火焰噴吹法生產(chǎn)的耐高溫超細(xì)玻璃纖 維平均單纖維直徑不大于 4. 5 μm，不僅具有普通 玻璃纖維的一切優(yōu)良性能，還改善了普通玻璃纖 維的脆性、耐折性、耐磨性等，是目前生產(chǎn)超細(xì)玻 璃纖維的一種重要方法。超細(xì)玻璃纖維比表面 積大、抗彎剛度小、過(guò)濾效果高，是過(guò)濾領(lǐng)域的理 想材料，可以復(fù)合其他材料廣泛應(yīng)用于冶金、鍋 爐、煙氣等高溫過(guò)濾材料。陳照峰等利用火焰 噴吹工藝制備航空級(jí)超細(xì)玻璃纖維，纖維直徑主 要集中在 1. 2 μm~3. 2 μm，平均直徑 2. 2 μm，然 后在纖維表面噴涂三聚氰胺和尿素改性的酚醛 樹(shù)脂膠黏劑，使得纖維具有優(yōu)異的憎水隔音隔熱 性能，能夠長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定性和隔音隔熱性能。同時(shí)，航空級(jí)超細(xì)玻璃纖維棉氈呈層狀分布結(jié) 構(gòu)，提高了棉氈的保溫、隔音效果。

4 耐高溫超細(xì)纖維的應(yīng)用

4. 1 高溫過(guò)濾材料

材料的過(guò)濾效果與纖維之間的空隙、比表面 積有著較大關(guān)聯(lián)。如果過(guò)濾材料纖維間隙越小， 比表面積越大，微粒與纖維充分接觸，從而停留 在纖維中的可能性越大。與常規(guī)的過(guò)濾材料相 比，耐高溫超細(xì)纖維具有耐高溫、比表面積高、孔 徑小、間隙多等特點(diǎn)，在高溫行業(yè)具有更加理想 的過(guò)濾效果。成沙［27］以超細(xì)玻璃纖維（4 μm）和 P84 纖維（聚酰亞胺纖維）作為原料，并與玻璃纖 維基布針刺復(fù)合得到 P84/超細(xì)玻璃纖維復(fù)合過(guò) 濾材料；與普通玻璃纖維過(guò)濾材料相比，由于超 細(xì)玻璃纖維直徑更細(xì)，纖維之間的孔徑小，可有效增大過(guò)濾效率，同時(shí)還可以利用聚四氟乙烯 （PTFE）乳液對(duì)復(fù)合過(guò)濾材料浸漬，以增加復(fù)合 針刺過(guò)濾材料的耐化學(xué)性能。錢(qián)幺等［28］利用具 有優(yōu)良耐高溫性能的 PPS 針刺布作為外表層，中 間 復(fù) 合 一 層 超 細(xì) 無(wú) 堿 玻 璃 纖 維（直 徑 1 μm~ 5 μm）作為里層制備了耐高溫超細(xì)無(wú)堿玻璃纖維 復(fù) 合 過(guò) 濾 材 料 。此 復(fù) 合 過(guò) 濾 材 料 對(duì) 直 徑 在 0. 2 μm 左右的氣溶膠過(guò)濾精度高達(dá) 99. 99 %；攜 帶粉塵后的該濾材對(duì)超過(guò) 1 μm 的顆粒物能高效 率截留，隨著顆粒物直徑的增加，使得該濾材表 面會(huì)積累一層粉塵初層，一定程度上提高了過(guò)濾 的精度。目前，耐高溫超細(xì)纖維已成功應(yīng)用于高 溫鍋爐中過(guò)濾焦油、煙塵等顆粒。

4. 2 保溫隔熱材料

保溫隔熱材料的性能取決于材料的導(dǎo)熱系 數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)愈小其保溫隔熱效果愈好。耐高溫 超細(xì)纖維單纖密度極低、空隙率大、導(dǎo)熱系數(shù)低， 具有良好的保溫隔熱性能。在長(zhǎng)時(shí)間的航天飛 行中，超高速航天飛行器會(huì)受到外表層高溫籠 罩。為保證航天飛行器的主體結(jié)構(gòu)以及飛行安 全，需要使用這種特殊的保溫隔熱材料防止外部 熱量向內(nèi)部擴(kuò)散。無(wú)機(jī)纖維由于其優(yōu)異的機(jī)械 性能、耐高溫性和耐腐蝕性可廣泛應(yīng)用于惡劣環(huán) 境中。而高性能碳化硅纖維可以作為隔熱復(fù)合 材料、催化劑載體和吸波材料逐漸引起廣泛關(guān) 注，人們已經(jīng)通過(guò)簡(jiǎn)單的單噴嘴靜電紡成功制備 了超細(xì)高性能碳化硅纖維，可耐 1 200 ℃高溫 。由超細(xì)纖維構(gòu)成的纖維素納米晶，因其自身具備 高彈性模量、高強(qiáng)度、低密度的優(yōu)點(diǎn)，作為構(gòu)筑基 元，可以使得高分子納米纖維氣凝膠在彎曲至 180 °時(shí)仍以大于 200 kPa 的應(yīng)力回復(fù)。在此種基 礎(chǔ)上，王雪琴等經(jīng)過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)超彈性氣凝膠 陶瓷納米纖維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，是一種利用陶瓷纖 維增強(qiáng)的 SiO2納米氣凝膠材料，能在高溫環(huán)境中 不分解，并且起到隔熱的效果，是航天航空行業(yè) 中隔熱保護(hù)的主要復(fù)合材料之一。將增強(qiáng) SiO2 顆粒均勻分散在鋁硼硅溶膠中，可以形成穩(wěn)定不 變形且不易脫落的隔熱分散液層，干燥后經(jīng)過(guò)高 溫煅燒可以形成網(wǎng)孔纖維互相纏結(jié)的纖維網(wǎng)絡(luò)， 其穩(wěn)定結(jié)構(gòu)能確保航天飛行器內(nèi)部結(jié)構(gòu)免受大 氣摩擦的高溫影響。保溫隔熱材料經(jīng)常應(yīng)用于 航天航空、建筑行業(yè)、室內(nèi)取暖設(shè)備、空調(diào)等。 

4. 3 傳感器材料

耐高溫超細(xì)纖維耐熱性好，具有阻燃性或不 燃性的性能特點(diǎn)，纖維吸附性能強(qiáng)，可用于制作 溫度傳感器以及氣敏傳感器等原材料。王兵在碳化硅納米纖維（SiC NFs）上可控生長(zhǎng)二氧化 錫納米片（SnO2 NSs），得到分級(jí)結(jié)構(gòu)納米金屬氧 化物/碳化硅超細(xì)纖維（SnO2 NSs@SiC NFs），在 500 ℃下，該超細(xì)纖維對(duì)濃度 0. 01% 的乙醇靈敏 度是 SnO2 NSs的 2. 3倍。這種基于超細(xì)光纖的溫 度傳感器也廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、國(guó)防等工業(yè)領(lǐng) 域，具有響應(yīng)時(shí)間快的特點(diǎn) 。由于二氧化硅的 軟化溫度高，純的二氧化硅溫度計(jì)對(duì)溫度有較高 的靈敏性，使得改進(jìn)后的微光纖溫度傳感器測(cè)試 溫度升高?；?SiO2光纖和聚酰亞胺微光纖的混 合結(jié)構(gòu)鹽度傳感器可以精確檢測(cè)到海水中鹽度的 實(shí)時(shí)變化，將乙基纖維素涂覆在混合結(jié)構(gòu)的鹽度 傳感器上，可用于提高鹽度檢測(cè)的精確性 。該鹽度傳感器制作簡(jiǎn)單、成本較低，但靈敏度高，在 精細(xì)研究海洋資源方面提供了一個(gè)思路。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)雖然有一些關(guān)于耐高溫超細(xì)纖維 的生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品研究，但是生產(chǎn)耐高溫超細(xì)纖 維的原料、技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量、成本等方面尚存在諸 多問(wèn)題，限制了我國(guó)耐高溫超細(xì)纖維的工業(yè)化生 產(chǎn)。近年來(lái)在紡絲設(shè)備及技術(shù)方面，除了紡黏和 熔噴技術(shù)的發(fā)展以外，靜電紡絲技術(shù)也在不斷提 升，但仍然需要對(duì)現(xiàn)有的紡絲設(shè)備進(jìn)行改造，建 立更加完善的生產(chǎn)設(shè)施，研發(fā)更加先進(jìn)的紡絲技 術(shù)，增加耐高溫超細(xì)纖維產(chǎn)品的品種，實(shí)現(xiàn)耐高 溫超細(xì)纖維的大規(guī)模生產(chǎn)。此外，閃蒸技術(shù)生產(chǎn) 耐高溫超細(xì)纖維也具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展 潛力，但長(zhǎng)期受?chē)?guó)外技術(shù)的壟斷和封鎖，應(yīng)向自 主創(chuàng)新方向發(fā)展，逐漸突破技術(shù)難關(guān)。