简介
化学纤维（Chemical fibers，Manufactured fiber，Manmade fiber）是以天然或合成高分子化合物为原料经化学处理和机械加工制得的纤维。
分类
根据原料来源的不同，化学纤维可分为生物质纤维和合成纤维。
生物质纤维
生物质是指利用大气、水、土壤等通过光合作用而产生的各种有机体，包括植物、动物和微生物等。生物质纤维是以生物质或其衍生物为原料制得的化学纤维的总称。除生物质原生纤维外，生物质纤维（Biofiber）还包括：生物质再生纤维和生物质合成纤维：
（1）生物质再生纤维，指以生物质或其衍生物为原料制备的化学纤维，如再生纤维素及纤维素酯纤维（粘胶纤维、铜氨纤维、醋酸纤维等）、蛋白质纤维、海藻纤维、甲壳素纤维以及直接溶剂法纤维素纤维（如Lyocell莱赛尔纤维）等。
（2）生物质合成纤维，指采用生物质材料并利用生物合成技术制备的化学纤维，如聚乳酸类纤维、聚丁二酸丁二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维等。
合成纤维
以煤、石油、天然气等为原料，经反应制成合成高分子化合物（成纤高聚物），经化学处理和机械加工制得的纤维。
目前世界上生产的化学纤维品种很多，不下几十种，但得到重点发展的只有几大品种，如再生纤维中的粘胶纤维，合成纤维中的聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维以及聚乙烯醇纤维、聚氯乙烯纤维、聚氨酯弹性纤维等。特种用途的纤维，如功能纤维、高性能纤维等，生产量虽然不大，但在越来越多的领域中发挥着重要作用。
生产
化学纤维的品种繁多，原料及生产方法各异，其生产过程可概括为以下四个工序。（1）原料制备：高分子化合物的合成（聚合）或天然高分子化合物的化学处理和机械加工。（2）纺前准备：纺丝熔体或纺丝溶液的制备。（3）纺丝：纤维的成形。（4）后加工：纤维的后处理。
原料制备
1.成纤高聚物的基本性质
用于化学纤维生产的高分子化合物，称为成纤高聚物或成纤聚合物。成纤聚合物有两大类：一类为天然高分子化合物，用于生产再生纤维；另一类为合成高分子化合物，用于生产合成纤维。作为化学纤维的生产原料，成纤聚合物的性质不仅在一定程度上决定纤维的性质，而且对纺丝、后加工工艺也有重大影响。
2.原料制备
再生纤维的原料制备过程，是将天然高分子化合物经一系列化学处理和机械加工，除去杂质，并使其具有能满足再生纤维生产的物理和化学性能。例如，粘胶纤维的基本原料是浆粕（纤维素），它是将棉短绒或木材等富含纤维素的物质，经备料、蒸煮、精选、脱水和烘干等一系列工序制备而成的。
熔体或溶液的制备
1.纺丝熔体的制备
切片纺丝法需要在纺丝前将切片干燥，然后加热至熔点以上、热分解温度以下，将切片制成纺丝熔体。
2.纺丝溶液的制备
目前，在采用溶液纺丝法生产的主要化学纤维品种中，只有腈纶既可采用一步法又可采用二步法纺丝，其他品种的成纤聚合物无法采用一步法生产工艺。虽然采用一步法省去了聚合物的分离、干燥和溶解等工序，可简化工艺流程，提高劳动生产率，但制得的纤维质量不稳定。采用二步法时，需要选择合适的溶剂将成纤聚合物溶解，所得溶液在送去纺丝之前还要经过混合、过滤和脱泡等工序，这些工序总称为纺前准备。
化学纤维的纺丝成形
将成纤聚合物熔体或浓溶液，用纺丝泵（或称计量泵）连续、定量且均匀地从喷丝头（或喷丝板）的毛细孔中挤出，成为液态细流，再在空气、水或特定凝固浴中固化成为初生纤维的过程，称作“纤维成形”，或称“纺丝”，这是化学纤维生产过程的核心工序。调节纺丝工艺条件，可以改变纤维的结构和力学性能。
化学纤维的纺丝方法主要有两大类：熔体纺丝法和溶液纺丝法。在溶液纺丝法中，根据凝固方式不同又可分为湿法纺丝和干法纺丝。化学纤维生产绝大部分采用上述三种纺丝方法。此外，还有一些特殊的纺丝方法，如乳液纺丝、悬浮纺丝、干湿法纺丝、冻胶纺丝、液晶纺丝、相分离纺丝和反应纺丝法等，用这些方法生产的纤维量很少。
化学纤维的后加工
纺丝成形后得到的初生纤维其结构还不完善，力学性能较差，如断裂伸长率过大、断裂强度过低、尺寸稳定性差，不能直接用于纺织加工，必须经过一系列的后加工。后加工随化纤的品种、纺丝方法和产品要求而异，其中主要的工序是拉伸和热定型。
鉴别
在分析织物的纤维组成、配比以及对未知纤维进行剖析、研究和仿制时，都需要对纤维进行鉴别。纤维鉴别就是利用各种纤维的外观形态和内在性质的差异，采用物理、化学等方法将其区分开来。纤维鉴别通常采用的方法有显微镜法、燃烧法、溶解法、着色法和熔点法等。对一般纤维，用上述方法就可以比较准确、方便地进行鉴别，但对组成、结构比较复杂的纤维，如接枝共聚、共混纤维等，则需借助适当的仪器进行鉴别，如差热分析仪、红外光谱仪、气相色谱仪、X射线衍射仪和电子显微镜等。
显微镜法
显微镜法是利用显微镜观察纤维的纵向外观和横截面形状来鉴别纤维的方法。这种方法对鉴别天然纤维和生物质纤维，尤其是对异形纤维和复合纤维的观察、分析，不仅方便而且直观。但对外观特征相近的纤维，如涤纶、丙纶、锦纶等就必须借助其他鉴别方法。
燃烧法
燃烧法是根据不同纤维的燃烧特性来鉴别纤维的方法。燃烧特性包括燃烧速度、火焰的颜色和形状、燃烧时散发的气味、燃烧后灰烬的颜色和形状及硬度等。燃烧法简便易行，不需要特殊设备和试剂，但只能区别大类纤维，对混纺纤维、复合纤维和经阻燃处理的纤维等不能用此法鉴别。
溶解法
溶解法是利用各种纤维在不同化学试剂中的溶解性能不同来鉴别纤维的方法。这种方法操作简单，试剂准备容易，准确性较高，且不受混纺、染色等影响，应用范围较广。对于混纺纤维，可用一种试剂溶去一种组分，从而可进行定量分析。由于一种溶剂能溶解多种纤维，所以，必要时需进行几种溶剂的溶解试验，才能确认纤维的种类。
着色法
着色法是利用纤维在着色剂中着色后的颜色不同来鉴别纤维的方法。所用着色剂是根据各种纤维适用的染料配制而成的专用着色剂，如酸性染料是羊毛、蚕丝等蛋白质纤维的专用着色剂。着色剂也可由多种染料混合调制而成，成为能使不同纤维呈现不同颜色的通用着色剂。
发展概况
早在17世纪就有人提出，人类可以模仿食桑蚕吐丝生产纺织纤维。经过二百多年的探索，1884年，法国人查尔德内特（H.B.Chardonnet）将硝酸纤维素溶解在乙醇或乙醚中制成黏稠液，再用细管冲到空气中凝固而形成细丝，制得最早的化学纤维——硝酸酯纤维，并于1891年在法国建厂进行工业生产。虽然因硝酸酯纤维易燃、生产中使用的溶剂易爆、纤维质量差而未能使之大量发展，但从此开始了化学纤维工业的历史。
1901年，人们采用纤维素的铜氨溶液为纺丝液，经化学处理和机械加工制得铜氨纤维并实现工业化生产。这种纤维手感柔软，富有光泽，可用于织造纺织品，但生产成本较高。1905年，采用二硫化碳与碱纤维素作用，得到溶解性纤维素黄原酸酯，再经纺丝及后加工制成粘胶纤维并实现工业化生产。由于粘胶纤维的原料来源丰富，辅助化工原料价廉，织物穿着性能优良，所以发展成生物质纤维中最主要的品种。继粘胶纤维之后，醋酯纤维、海藻纤维、甲壳素纤维和聚乳酸纤维以及蛋白质改性纤维等生物质纤维也相继实现了工业化生产。
此后，由于再生纤维原料受到自然条件的限制，人们试图以合成聚合物为原料，并试图制得性能更好的纤维。1935年，卡洛泽斯（Carothers）以己二胺、己二酸为原料合成聚酰胺66，再经熔融纺丝制成聚己二酰己二胺纤维，并在美国实现工业化生产。1941年，由德国人施莱克（Schlack）发明的聚己内酰胺纤维在德国实现了工业化生产。1946年，德国又开始了聚氯乙烯纤维的工业化生产。20世纪50年代初期，聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维、聚酯纤维等相继实现了工业化生产。1960年，聚烯烃纤维中的主要产品聚丙烯纤维在意大利实现了工业化生产。随后，因石油化学工业的迅猛发展促进了合成纤维工业的发展。世界合成纤维的产量于1962年超过了羊毛产量，1967年又超过了生物质纤维产量。2013年世界化纤总产量57615万吨，在全球纺织用纤维总量的8450万吨中占68%，化学纤维已成为主要纺织原料。
随着科学技术的不断进步，人们开始利用化学改性和物理改性手段，通过分子设计，制成具有特定性能的第二代化学纤维，即“差别化纤维”。特别是进入20世纪70年代以后，随着化学纤维产量的迅速增长，市场竞争加剧，常规化学纤维的经济效益不断下降；同时人们对纺织纤维的需求范围越来越广，性能要求越来越高，特殊功能纤维的应用领域不断扩展，致使世界各大化学纤维制造厂商逐步开始注重差别化纤维的研究与开发，以使化学纤维的染色、光热稳定、抗静电、防污、阻燃、抗起球、蓬松手感和吸湿等性能都有较大改进。各种仿毛、仿丝、仿麻和仿棉的改性产品也在逐步开发，并投入生产。差别化纤维在化学纤维中的比例迅速增加，如日本差别化纤维的产量已占其全部合成纤维的50%以上。其中，原液着色、异形和复合纤维，在近年开发的高附加值织物中被大量采用。涤纶仿真丝产品由于外观、手感、悬垂性和穿着舒适性等大为改善，在国际市场上也受到青睐。
随着化学纤维应用领域的不断扩大，一些具有特殊性能的第三代化学纤维不断问世。例如，强度为19～22dN/tex、模量为460～850dN/tex的高强度、高模量纤维——聚对苯二甲酰对苯二胺纤维；在304℃下连续加热1000h强度仍保持64%、在火焰中难燃、具有自熄性的耐高温纤维——聚间苯二甲酰间苯二胺纤维；伸长率为500%～600%时，弹性回复率为97%～98%的弹性纤维——聚氨酯弹性纤维；在纤维中化学稳定性最优异的高温耐腐蚀纤维——聚四氟乙烯纤维；在175℃热空气中稳定、耐超高电压500kV以上的电绝缘纤维——聚2，6-二苯基对苯醚纤维；水溶温度为10～95℃、不同规格的水溶性纤维等。另外，还有在大分子中引入磺酸基、羧基和氨基等活性基团，使纤维具有离子交换、捕捉重金属离子功能的离子交换纤维；采用折射率不同的两种透明高分子材料，通过特殊复合技术制成的光导纤维；具有多微孔结构，表面有很强吸附特性的活性碳纤维；具有微孔结构，在压力差、浓度差或电位差的推动下，进行反渗透、超滤和透析用中空纤维膜等。
在化学纤维中，粘胶纤维是生物质纤维的主要产品，在20世纪70年代以前，曾是化学纤维的第一大品种。后来，随着合成纤维工业技术的高速发展，它不仅在化学纤维中的相对比例减少，而且绝对产量也有所下降。但是近两年来，由于市场需求量大，而且工业污染较小的新型“生物质纤维”的研制和投产不断取得成功，粘胶纤维的产量出现了新的增长势头。在合成纤维中，占主导地位的是聚酯纤维、聚酰胺纤维和聚丙烯腈纤维等三大品种，尤其是作为后起之秀的聚酯纤维在化学纤维中居于遥遥领先的地位。聚丙烯纤维由于原料成本低，在纤维改性和应用研究方面不断取得进展，产量不断增加。
发展历程
我国的化学纤维工业是新中国成立后发展起来的，发展历程可以大致分为四个阶段。
第一阶段，即起步阶段（1956～1965年）。从粘胶纤维起步，引进东欧国家的技术和设备，同时通过消化和吸收建设了一批粘胶纤维生产厂，并为发展化学纤维工业打下了基础。20世纪60年代初，又从日本、英国分别引进了聚乙烯醇缩甲醛纤维（维纶）和聚丙烯腈纤维（腈纶）的成套生产设备。
第二阶段，即奠基阶段（1966～1980年）。随着我国石油工业的发展，化学纤维原料开始转向石油化工路线。我国相继建成了一批维纶厂，特别是在上海、辽阳、天津和四川引进四套大型石油化纤联合企业的成套设备，相应配套发展了一批合成纤维纺丝厂，为我国化学纤维工业的更大发展奠定了基础。
第三阶段，即发展阶段（1981～1995年）。20世纪80年代，我国建设了特大型化纤企业——江苏仪征化纤；完成了上海石化公司的二期工程，并在广东新会、佛山和河南平顶山以及辽宁抚顺等地建成多个技术先进的涤纶、锦纶和腈纶厂；90年代又完成了仪征化纤三期工程和辽化二期工程。
第四阶段，即持续增长阶段（1996年至今）。自20世纪90年代中期以来，我国化学纤维产量持续大幅度增长，特别是近年来我国化纤发展更是突飞猛进，产量已占世界化学纤维产量的60%以上，远远高于其他主要化纤生产国，成为世界上化学纤维第一生产大国。我国化学纤维产量持续增长的主要原因是：第一，国内对衣着、装饰、产业用纺织品的消费增长推动了化纤工业的持续发展；第二，化纤下游纺织品及服装出口的不断扩大，为国内化纤工业的持续发展提供了有利的支撑；第三，国外投资的不断增加，先进技术的积极引进，大大提高了我国化纤产品的竞争力。
目前，我国化纤工业的生产规模和产品质量及生产成本具有越来越强的竞争能力，化纤的出口量已远大于进口量，在世界化纤工业领域中的地位越来越重要。
为适应我国纺织工业发展的需要，在化纤工业迅速发展的同时，我国也十分重视差别化纤维的研究与开发，化纤新品种不断出现。例如，有色纤维、网络丝、低线密度丝、高强低伸缝纫线等；还有高收缩纤维、异形纤维、涤纶阳离子可染改性纤维、三维立体卷曲涤纶、空气变形丝、远红外纤维、中空仿羽绒纤维、超细纤维、抗静电纤维等；以及高强高模维纶、高吸水涤纶、PBT弹性聚酯纤维、PTT新型聚酯纤维、阻燃纤维、复合腈纶、导电纤维、水溶性纤维、低熔点纤维、抗起毛起球纤维、莱赛尔（Lyocell）纤维、大豆蛋白改性纤维、甲壳素纤维等。总之，今后我国化纤工业将不断由产量快速增长向高技术、高质量和多品种方向转化，进一步提高集约化程度，迈向国际先进水平。