在超细纤维合成革诞生以前，国产旅游鞋、运动鞋常见的鞋面通常是真皮、普通人造革、帆布等面料，使用柔软舒适面料的运动鞋原料依赖进口，产量少又价格昂贵；如今，超细纤维人造麂皮的技术不仅全部国产化，还大量出口，让国人都买得起舒适的运动鞋。多年以前，市场上的弹性面料服装多数挂有美国杜邦公司的“莱卡”商标，并且杜邦和壳牌两家公司曾垄断了全球聚酯弹性纤维的原料市场；如今，国产的弹性聚酯纤维已经在国际市场上占有重要份额，质优价廉的“四面弹”面料服装老百姓都穿得起。

欧美日发达国家高度重视并曾经长期垄断全球弹性纤维的研发、生产和市场。但近年来，在国家政策支持和科学家的努力下，我国弹性纤维产业发展迅速，建立了较为完整的制备技术研发、工程实践和产业体系，大幅缩短了与发达国家的差距，有效缓解了国民经济对弹性纤维的迫切需求。这其中，北京服装学院材料设计与工程学院教授兼博导王锐带领团队与龙头企业合作，就打破了两项国外垄断技术，让弹性纤维面料从“高少贵”走向普罗大众。

王锐教授在北京服装学院的实验室里指导学生做聚酯的聚合反应

超细纤维的概念及生产方法

所谓超细纤维，是指单丝细度小于0.44 dtex的化学纤维。国外已制出0.0001 dtex的单丝。如果把这样一根单丝从地球拉到月球其重量也不会超过5 g。

在纺织厂使用的化学纤维其直径一般为10 μm~50 μm、棉纤维为10 μm~17 μm、114羊绒为14 μm~16 μm，而超细纤维的直径在5 μm以下，若把几根超细纤维放在一起也很难用肉眼来区分，只有借助于显微镜才能看得清楚，因此，这种纤维的生产工艺要比普通化纤复杂。

超细纤维的开发起因是对麂皮微细结构的研究，通过使用深焦距扫描电子显徽镜观察鹿皮的细微结构，发现其主要是由直径为3.2 μm~0.03 μm的纤维组成，正是这种极细的纤维使麂皮产生细腻柔软的肤感，由此研究人员从中得到启示，经过多年的精心研究和不断试验，终于成功地开了超细纤维。

纺织器材在线超细纤维通常以热塑性高聚物（常用的有聚酯、聚酰胺、聚丙烯等)为原料，制法主要有复合纺丝法（海岛型和剥离性)和熔喷法，可制得0.00011 dtex (0.0001 den，相当于0.1 μm)的超细纤维，采用常规的纺丝法只能制得0.33 dtex (0.3 den) 左右的超细纤维。

聚酯类超细纤维，主要用分散染料通过高温高压法染色，它上染速度快，匀染性、显色性、色牢度均差，但移染性、提升性则较好。这些都主要是由于它特别细、比表面积大引起的。匀染性和染色牢度差还和它染色时低聚物容易析出，使染色产生困难有关。海岛型超细纤维多半和其他不同规格的聚酯纤维混纺或交织，由于不同纤维的上染速度及与温度的依存性不同，这也使这类织物染色匀染性和重现性变差，例如它和较粗纤维混纺或交织后，在低温区，染料在超细纤维上吸附多，颜色也深，而在高温区则相反，较粗纤维上染料量较多，颜色较超细纤维深，甚至超细纤维上的染料会移染至较粗纤维上，只有在某一段时间两种纤维上的染料量或颜色、深度才接近，而且这两种变量接近的时间是不同的，所以这种织物染色的匀染性和牢度非常难控制。

超细纤维染色用的分散染料应该是提升性好，显色性强，匀染性和重现性好，颜色鲜艳，各项色牢度好以及分散稳定性好的染料。需要选用专用染料染色，目前大多数品种均不够理想，这是今后开发的重点之一。为了改善染色性能还要配套开发染色助剂，特别是具有匀染、分散、润滑、增深和减少低聚物的高效多功能染色助剂，它多半是一些非离子和阴离子表面活性剂，再与多种有机添加剂的复配物，不同助剂复配对助剂的性能影响很大。超细纤维染色温度控制最为重要，这类纤维染色起始温度应低，一般低到40～50℃，特别是高速纺丝工艺（POY、FOY）的纤维在低温下就有很快的上染速度；其次升温速度应慢，在接近玻璃化温度（Τg）即90℃附近宜保温一定时间，对一些上染速度特别快的染料在110℃附近也宜保温一定时间，即分二段或三段升温；最后，最高染色温度较普通纤维低，约降低5～10℃。即视纤维线密度和纺丝工艺不同，可控制在120～125℃。染色降温速度也宜低，它对纺织品的手感及平整性影响也很大，降温到70℃以后才能排液。

锦纶超细纤维，特别是海岛型短纤维近年来发展也很快，主要用于生产第四代合成革基布，这种基布加工工艺复杂，其纤维染色难度也很大，主要选用中性和酸性染料染色，所用染料和染色工艺均有特殊要求，我们研究表明主要困难在匀、透和牢几方面，合成革基布不仅是由海岛超细聚酰胺纤维组成，往往还含有其他组成，一些基布多半要经树脂等处理，同时基布较厚和较紧密，所以在染色匀、透和坚牢方面难度很大。

超细纤维人造麂皮打破国外垄断

很多人听说过“人造麂皮”，却很少有人知道，王锐团队研发的超细纤维人造麂皮改变了我国运动鞋鞋面原料的市场现状。

动物麂皮是加工绒面革的上等皮料，其价格昂贵且产量有限，加之国际国内的动物保护理念，所以很多服饰都采用人造麂皮面料。但是，像头发丝般粗细的常规纤维是做不出人造麂皮的柔软手感的，只有超细纤维才能达到要求。要有多细呢？王锐举例说明：一根超细纤维的直径约为300-500纳米，相当于一根头发分成1000份。而这种“亚微米超细纤维”的制备技术，在十多年以前长期被日本可乐丽公司垄断。因此，当时国产运动鞋的常用鞋面材料的只有真皮、普通人造革和帆布，缺少柔软性、弹性，舒适感也较差。要想使用有弹性、柔软又舒适的人造麂皮面料，就要进口，使得成本大幅上涨。

如今身为我国化纤和纺织材料领域著名专家的王锐清楚地记得一件事：在上个世纪90年代她跟随自己的“师傅”张大省教授一起做科研，当时张老师从日本留学归来，亲历了我国超细纤维与国际先进水平的差距，随即开启了超细纤维的研发。王锐教授耳濡目染，下定决心，一定要研制出国产的亚微米超细纤维。

这项技术的关键叫“共混海岛超细纤维”。“就像一碗粥是由米汤和米混合而成的，米汤像‘海’，米粒就是‘岛’。在一根头发丝粗细的聚合物里有1000个‘米粒’，再把每个‘米粒’拉伸到300-500纳米的细度，最后把‘米汤’溶解剥离出去，留下的就是超细绒毛形成的纤维。”

这个过程的实现并不简单。当时王锐只能看到日本产品的专利报道，没有样品，更看不到装备，她只能从理论上分析。但最开始的一关，她在北京服装学院的实验室里就纺不出纤维。“本来应该从喷丝板像吐丝一样喷出丝来，而我们的喷丝板像下雨一样只能‘滴答’，我们只能不断调整各方面系数——这一关就花了近3年时间，通过纺丝装备、工艺技术、原料改性等联合攻关才终于试制纤维成功，开始与企业合作生产线试产。”

最终，王锐团队与企业合作攻克了“PA6/PE共混海岛法超细纤维及人造麂皮的系列化产品开发和产业化”关键技术，由她作为第一发明人的人造麂皮技术打破了国外垄断，取得自主知识产权，填补了我国该项技术与产品的空白，实现了产业化发展。公开数据显示，该技术自产业化以来为企业新增产值约60.37亿元，利税8.76亿元，创外汇2.17亿美元。

“我们的产品比日本垄断企业性能更高、成本更低，十多年来一直不落下风，而且在不断改进提升，比如把后期染色改为在生产过程中直接实现原液着色，更加环保；再如使用直接制孔法，控制气孔直径，以提高防水透湿性能……”王锐骄傲地说，如今国外大牌也在购买中国的产品。

加上人造麂皮，王锐获得过两项国家科技进步二等奖，另一项是她带领团队和企业开发研制的多功能聚酯及弹性纤维。

无弹不成布，有弹性的面料会让穿着的人更有舒适感。尤其是近年来，国际国内的棉花产量都在下降。“天然纤维是不够用的，整个纺织纤维市场中化学纤维占比80%，天然纤维只有20%。”王锐的工作就是在纺织面料的纤维层面下工夫，往纤维中加入功能成分，使得最终纺织成型的面料拥有弹力、吸湿、速干、抗紫外线等多种功能。

科技创新系列报道之一

此前多功能的聚酯弹性纤维原料一度被美国杜邦和壳牌两大巨头所垄断。两大巨头有一部分代工厂在中国，他们拿来原料让代工厂加工，生产出来的面料产品再返还他们手中，而中国需要这样的面料产品还要向他们进口。国内也有弹性纤维，但受工艺限制功能较为单一，难以添加多个功能成分。这种局面让王锐内心备受煎熬。

针对PTT聚合关键技术被两大跨国公司垄断、原料长期依赖进口、传统聚酯（PET）同质同构严重且功能单一等现状，王锐带领团队与盛虹控股集团等企业合作，攻克PTT及多功能PET聚合及其纤维制造关键技术，助力企业建成投产年产3万吨PTT聚合生产线、年产25万吨全消光MFPET熔体直纺生产线，以及年产5万吨PTT/MFPET双组分多功能纤维生产线，实现了复合功能纤维从聚合物源头到终端产品的国产化。这一技术自投产以来新增产值432.21亿元，利税21.65亿元，并且很快出口，实现创汇3895.32万美元，目前国际市场占有率第一，为我国聚酯产业结构调整、产品升级换代和技术进步起到了引领示范作用。

“百姓对服装面料的舒适性需求是无止境的。”让王锐最有成就感的，除了国内外同行和企业的认可，更是让普通百姓都能穿得起触感、亲肤性、热湿舒适性、轻暖性都好的面料服装。

阻燃面料研发国际领跑

如果说在超细纤维人造麂皮、复合功能弹性纤维领域，我国纺织材料行业是在努力跟跑，那么在阻燃面料领域，我国已经算领跑者了。北京青年报记者了解到，包括王锐教授在内的国内多个研发团队正在积极研发多种阻燃面料。

去年底，由北京服装学院牵头承担的国家重点研发计划项目“高品质阻燃纤维及制品关键技术”顺利通过科技部绩效评价。该项目由王锐牵头，四川大学、北服、东华大学、天津工业大学及军事科学院系统工程研究院军需工程技术研究所共同参与。该项目研究了纤维材料的阻燃、抗熔滴和抑烟机理，开展高品质阻燃剂、阻燃聚酯、阻燃聚酰胺、阻燃再生纤维素纤维及其纺织品制备关键技术攻关和生产示范线建设，实现了高品质阻燃纤维及其制品的规模化制备。项目共申请发明专利50件，其中王锐团队的“长效环保阻燃聚酯纤维及制品关键技术”成果经鉴定，被认定为“总体技术达到国际先进水平，高磷含量、耐热、抗熔滴及抑烟阻燃聚酯技术属国际领先水平”。

别以为阻燃技术及面料只在军事、消防领域有用，飞机、宾馆的窗帘和地毯等用品都需要阻燃功能。这些用品传统上多使用涤纶面料，一旦燃烧火势蔓延速度很快，而且发烟量也特别大，还容易产生融滴烫伤皮肤。因此王锐把突破重点放在熔纺聚酯纤维的耐久阻燃、协效抗熔滴及抑烟机理等方面，通过阻燃技术创新，让最终的涤纶面料遇火只是边缘烧焦，离火自熄，不会产生大量的烟，也没有熔滴的滴落。目前此类产品也开始实现量产并出口创汇。

“我希望未来阻燃涤纶面料还能实现循环再利用，以最少的阻燃组分实现最佳效果。”王锐向北青报记者介绍她接下来的研发方向。