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10种新型的纤维织物的认识

2016/07/29

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随着科技的发展,我们衣服的材质也越来越科技化,从最初的麻、棉、丝绸到尼龙化纤,而最近更高科技的纤维织物也出现了,大家一起来见识一下最新的科技成果吧!

(一)抗菌织物
    属于原生生物界的微生物大多数对人类是无害的,但数量有限的有害细菌却时刻威肋、着人类,抗菌始终是人们美化生活、保障健康的重要任务。
    通常所说的抗菌包括了抑菌、杀灭、消除细菌分泌的毒素以及预防等内容。
    制造抗菌织物有多种多样的物理和化学类方法。它们是:
    1.化学改性技术
    采用化学改性技术,将抗菌基团接枝到纤维表面的反应基上,所得纤维可以和普通纤维混纺,制造抗菌织物。
    2.物理改性技术
    采用物理改性使抗菌剂浸入纤维表面较深的部位,如把抗菌剂加到纺丝油剂中,随牵伸冷却,从而制造抗菌织物。
    3.复合纺丝技术
    对于芯鞘纤维,抗菌剂可以只添加到鞘层中,这不仅节约原料,而且有利于保持纤维的基本性能。对于并列复合纤维,掺有抗菌剂的部分可以作为其并列的一个部分。
    4.直接纺制技术
    把抗菌剂掺加到纺丝液中纺出纤维,这是开发抗菌纤维的主要手段。使用无机抗菌剂多采用熔体纺丝,抗菌剂要制成微细粉粒。使用有机抗菌剂多采用溶液纺丝,也同样需要混合均匀。
    近几年来,在化纤制品和纺织品中添加抗菌纳米微粒,使之具有很好的抗菌防臭功能,取得了很大的成功。由于有机类抗菌剂有一定的副作用,故目前广泛使用无机类抗菌剂。主要包括纳米级的银系抗菌剂、纳米级氧化锌、二氧化钦等。将这些无机类抗菌剂添加到纺织品中常用两种方法。
一是后整理法:将纳米抗菌剂配制成适当的整理液,对织物进行后整理,使抗菌剂复合到织物上,达到抗菌消臭的目的。此方法适合于天然纤维织物。缺点是随着洗涤次数的增加,抗菌效果逐渐减弱。
二是纺制抗菌化纤:将纳米抗菌剂添加到纺丝液中,纺得抗菌化纤,制造抗菌织物。用此方法生产的织物的抗菌效果持久,但纺丝要求条件较高。另外我国在中草药的抗菌防臭性方面作了大量的研究,并取得了较大的成果。
    抗菌织物可用来制作内衣、外衣、袜子、手套、医务工作者服装、医疗用床上用品等。另外,在其他行业也有广泛的用途。
10种新型的纤维织物的认识

(二)抗紫外线织物
    太阳辐射波中的紫外线部分,对人类既有利又有害。适当的紫外线照射有助于人体健康,同时,紫外线还具有灭菌、消毒的功效。但过量的紫外线照射可使人体肌肤产生红斑、皮炎、色素沉淀,加速人体老化,甚至致癌等。
    紫外线UV是电磁波谱中波长为0.01~ 0.40μm的辐劓总称,其中0.32一0.40μm的称为UVA,  0.28一0 . 32μm的称为UVB, 0.01一0.28Eμm的称为UVC。 UVC基本上被大气上层的臭氧层所吸收,对人类影响不大。对人类产生影响的主要是UVA和UVB的综合作用。
    抗紫外线织物,即是指对紫外线有较强的吸收和反射能力的织物。其制备和加工原理通常是对纤维或织物添加能屏蔽紫外线或吸收紫外线的物质,以提高纤维或织物对紫外线的吸收和反射能力。对紫外线起反射作用的物质称为紫外线屏蔽剂;对紫外线有强烈吸收作用并能进行能量转换而减少透过量的物质称为紫外线吸收剂。
    由紫外线屏蔽剂制作抗紫外线织物,通常选用一些金属氧化物纳米级超细粉体,如氧化铝、氧化锌、二氧化钦、高岭土等,由于粉体尺寸与光波波长相当,比表面积大,表面能高,故具有很好的屏蔽紫外线的功能。一可以将这些超细粉体加入到化纤纺丝液共混后纺丝,增强了这些化纤对紫外线的反射和散射作用,防止和减少了紫外线透过纤维材料,从而制作抗紫外线织物。二是可以将这些超细粉体配制成处理液,通过后整理方法将粉体与织物复合,从而制得抗紫外线织物。
    由紫外线吸收剂制作抗紫外线织物,通常选用一些有机化合物,如水杨酸酷类化合物、金属离子鳌合物、二苯甲酮类和苯并三哩类等,一是可以将其与化纤纺丝液共混,制得抗紫外线纤维,从而制得抗紫外线织物。二是利用后整理方法将其与织物复合,制得抗紫外线织物。
    抗紫外线织物的用途非常广泛,可以制作各类服装,尤其是夏季服装。还可制作遮阳伞、太阳帽、旅游帐篷等。

(三)抗静电织物
    合成纤维如涤纶、月青纶等在制造、加工和使用过程中相互摩擦或与其他材料相摩擦时,产生的电荷不易传导而逐渐积累形成静电现象。静电不仅会增加加工制造的难度,而且由于静电作用使得人们在日常穿着衣服时很容易沾上细小的粉尘,难以清洗,给使用者带来诸多不便。化纤衣服和化纤地毯由于静电效应,在黑暗中摩擦很容易被观察到,而且在有些情况下,静电是很危险的,可能会引起火灾或者爆炸。
    现阶段研制抗静电织物的技术主要是:
    (1)在纤维聚合物内部接入第三单体或者添加抗静电剂,使纤维本身具有抗静电性质。
    (2)对合成纤维织物进行抗静电树脂整理,由一些结构和被整理纤维相似的高分子充当抗静电添加剂。这些高分子一般是亲水性的,能通过吸收空气中的水分增加湿度进而增加纤维的导电性能。
    (3)可将导电纤维以很低的混纺率纺成混纺纱,制成抗静电织物。其中导电纤维可以是金属纤维、无机纤维,也可以用改性后的合成有机纤维。
    近几年来,利用金属纳米材料制造抗静电织物已取得了成功。研究发现,金属纳米微粒为解决合纤静电问题提供了一个新的途径,在化纤纺丝液中加入少量的金属纳米微粒纺制纤维,会使制成的织物静电现象大大降低,抗静电性能比传统工艺要好数倍。

(四)智能纤维织物
    智能纤维织物是当前正在大力开发研制的高功能织物之一。
    智能纤维织物是当它所处的环境变化时,其形状、温度、颜色或某些性能随之发生相应的变化,或者说它能因受到某种“刺激”而改变其性能。当然,目前所说的智能纤维织物还不能像人脑那样,具有感知、运算、判断、指令等高级智能。
    智能织物是由下列几种纤维织造的:
    1. pH响应性凝胶纤维
    是随pH值的变化而产生体积或形态改变的凝胶纤维。控制凝胶纤维这种变化的力来自三个方面:聚合物的弹力、聚合物间的亲和力和离子压力。当三者之间达到平衡时,凝胶纤维呈平衡状态,当这些力平衡发生变化时,凝胶纤维发生相变。如将聚乙烯醇(PVA溶液与聚丙烯酸类树脂混合,并使之交联,然后加工成单丝,这种单丝在溶液中会根据pH值的变化而迅速溶胀和收缩。另外,将聚丙烯睛纤维原丝先在220℃空气中氧化,再在NaOH水溶液中皂化,这种纤维在pH值约为3时突然收缩,而在pH值为11时突然伸长,此过程是可逆的。实验表明,这种PAN中空凝胶纤维在1 mol/L NaOH溶液中伸长率为90%以上,而在1 mol/L NaCI溶液中收缩率为70 %一80 %。
    2.可变颜色的伪装纤维
    用这种纤维制成的织物可用在军事国防上,它使用中空纤维,利用电泳现象的原理。中空纤维的粗细与人发相似,其中充满不同颜色的染料,染料中又悬浮着带电的颜料粒子,若使用不同颜色的染料和颜料加工纤维制成服装,当用类似电泳的方法控制颜料的粒子朝向或背离织物的外表时,织物会显示不同的颜色。
    3.具有发射能力的纤维
    这种纤维在受到某种刺激后会发射微弱信号波,用它做成军服,当士兵受伤服装被破坏后,该纤维就能发射出求救信号,伤员所在的位置就能很快被特定仪器所发现,便于派人营救。

(五)远红外纺织品
    20世纪80年代以来,国内外相继研制成功了远红外纺织品。它是材料学、纺织工程学、物理学、医学和生物学成功结合的产物。
    远红外线是指红外线中波长大于3E}m的光线。远红外线的本质是物质的化学键振动和转动过程中能量状态变化的结果。远红外线是与人息息相关的,人每时每刻都在发射红外线,也在吸收红外线。
    物质发射远红外线的能力可由发射率来衡量,人体的远红外线发射率为0.98通常金属的远红外发射率较低,而金属化合物的发射率较高。远红外纺织品是将能高效发射远红外线的粒径在1um左右的微粉材料附着于纺织品中,使其制成的服装在4一20 um波长范围远红外发射率明显提高。目前国内外的远红外纺织品几乎都是采用能发射远红外线的生物陶瓷作为改性物质。远红外发射材料分为:生物陶瓷(氧化铝、氧化错、氧化钦)、海藻炭(高温炭化海藻)、天然矿石(三仙石、麦饭石、蛇纹石等)、植物提取物、贵金属溶液(铂、金溶液)等。
    远红外纺织品根据远红外粉与纺织品结合的方式不同分两大类。一类是涂敷型,将远红外陶瓷粉与粘合剂、分散剂、水等混合后制成浆料,涂敷在纺织品表面。另一类是在纤维的纺丝过程中将远红外陶瓷微粉加入到纺丝原料中,使纺织品的纤维中含有远红外粉,其永久存在于纺织品中,不受洗涤的影响。
    远红外纺织品是利用纤维发射远红外线和蓄热功能制造保暖服装、保健服装,可增加人体血液循环,起到防病、保健等作用。

(六)高吸水性纤维织物
    高吸水性纤维织物是能吸收自重数十倍至上千倍的高分子材料,它们含大量水时具有相当的凝胶强度,而在干燥空气中水分能缓慢释出。
    目前,高吸水性纤维是以变性聚丙烯酸盐作外层、聚丙烯纤维作内层的双层结构纤维。吸水纤维的外层具有吸水作用,可使纤维横向膨胀达12倍,吸水能力可达自重的150倍以上。其纤维是将聚丙烯纤维在碱性的水溶液中加热,使之分解并交联,并使30%的纤维外层部分聚丙烯被氯化而制得。与一般粉末状高吸水性聚合物相比,其吸水性材料呈纤维状,具有以下特点:
    (1)可使用加工普通纤维的设备进行加工,并可与各种纤维混纺。
    (2)由于毛细管效应好,透水性高,且表面积大,故吸水速度快。
    (3)由于是含芯的双层结构,吸水后的胶体不会流动,吸水后还能保持纤维强度。
    这种高吸水纤维材料制成织物可广泛应用于卫生材料、农业、林业、园林工艺及建筑材料等领域中。婴儿尿布、成人失禁垫和妇女卫生巾是此材料最主要的用途。它加工成的非织造布等,可用作食品保鲜材料,在农业上可作保水材料,医疗上可作止血材料,还可作油水分离材料等。

(七)防辐射纤维织物
    科学技术的发展,给人类的经济文化生活带来了巨大的变化,同时也给人类及其生存环境造成污染。随着电子电器产品的迅猛增长,电磁波的副作用己越来越引起人们的关注,电磁波污染己成为继空气、水、噪音污染之后的第四大污染源。电磁波辐射对人类健康己带来很大的威肋、,因此对电磁波辐射的防护有重大的意义。
    通常来说,对电磁波的防护可采用三种方式:时间、距离、屏蔽。即与电磁辐射波接触的时间越少越好,与波源的距离越远越好,在不得不接触时,应采取屏蔽措施。对活动的人体来说,最好的方法就是穿着有屏蔽功能的纺织品。    制作防辐射织物一般有两种方法。一是用后整理的方法使纺织品具有屏蔽功能,
此种方法不常采用;二是采用具有屏蔽电磁辐射性能的纤维制作纺织品。这类纺织品
和纤维也称吸波材料。
    吸波材料可分为导电型和导磁型两种。导电型吸波材料是指材料在受到外界磁场感应时,在导体内产生感应电流,这种感应电流又产生与外界磁场方向相反的磁场,从而与外界磁场相抵消,达到屏蔽效果。导磁型吸波材料则是通过磁滞损耗和铁磁共振损耗而大量吸收电磁波的能量,并将电磁能转化为热能。
    目前常用六大类纤维来制作防辐射织物。它们是金属纤维、含碳纤维、表面镀层纤维、涂层纤维、导电聚合物纤维和嫁接导电聚合物纤维。
    值得注意的是,近年来吸波材料发展很快,特别是纳米技术的应用及可吸收和反射电磁波纳米材料的研制,为制作防辐射织物又开辟了新的途径,有着良好的发展前景。

(八)仿蜘蛛丝产品
    几百万年以来,蜘蛛一直生产着最细的丝线,并用它织成蛛丝网,用以捕获猎物,繁衍后代。任何飞虫一旦闯入蛛丝网,就体想逃脱成为蜘蛛美食的命运。
    科学家通过研究发现,蜘蛛丝有非同一般的性能。首先,蜘蛛丝很细而强度却很高,它比人发还要细,而强度比钢丝还要大。其次,它的柔韧性和弹性都很好,耐冲击力强。无论是在干燥状态或是潮湿状态下都有很好的性能;蜘蛛丝网还有很好的耐低温性能,蜘蛛丝在零下40℃时仍有弹性,只有在更低的温度下才变硬,在需要低温使用的场合,这种纤维的优点特别显著。由于蜘蛛丝是由蛋白质构成,是生物可降解的。这些优良的性能集中在同一种纤维上是十分罕见的。
    利用扫描电镜研究了蜘蛛丝的超分子结构后发现,蜘蛛丝是由一些被称为原纤的纤维束组成,而原纤又是几个厚度为120二的微原纤的集合体,微原纤则是由蜘蛛丝蛋白构成的高分子化合物。蜘蛛丝随处可见,但要由它采取试样进行性能测试则是很难的事情。而且蜘蛛的品种很多,不同品种不同类型的蜘蛛,其性能也有差异。一般蜘蛛丝的直径约为几个微米,但强度特别大。
    人们开始考虑,如果能够用人工的方法大量而经济地生产这种纤维,必将对纤维和纺织业的发展产生深远的影响。现在有三种途径,第一是利用动物如奶牛或奶羊来生产这种蜘蛛丝蛋白,第二是利用微生物来生产,第三是利用植物来生产。
    第一种途径:是将能复制蜘蛛丝蛋白的合成基因移植给山羊,山羊生产的羊奶中就含有类似于蜘蛛丝蛋白的蛋白质。将羊奶中的蛋白质进行纺丝。
    第二种途径:是将能生产蜘蛛丝蛋白的基因移植给微生物,使该种微生物繁殖过程中大量生产类似于蜘蛛丝蛋白的蛋白质。然后把这种类似于蜘蛛丝蛋白的蛋白质分离出来作为纺丝的原料。
    第三种途径:是将能生产蜘蛛丝蛋白的合成基因移植给植物,如花生、烟草和谷物等,使这种植物能大量生产类似于蜘蛛丝蛋白的蛋白质,然后将蛋白质提取出来作为生产纺蜘蛛丝的原料。
    目前,美国、加拿大、德国和英国等发达国家己投入大量的人力和物力进行研究,并己取得相当的进展,对蜘蛛丝的研究,己成为当今纤维界的热门课题。
    蜘蛛丝有比芳纶还高的强度,有吸收巨大能量的能力,又耐低温,同时它又是天然产品,是生物可降解的可循环再生的材料,因而被世界各国普遍看好。
    在军事方面,用蜘蛛丝做的防弹背心比用芳纶做的性能还好。也可以用于制造坦克和飞机的装甲,以及军事建筑物的“防弹衣”等。
    在航空航天方面,可用于结构材料、复合材料和宇航服装等。
    在建筑方面,可用于结构材料和复合材料,用于桥梁、高层建筑和民用建筑等。
    在农业和食品方面,可用作捕捞网具、代替造成白色污染的包装塑料等。
    在医学和保健方面,尤其有广泛用途。由于蜘蛛丝是天然产品,又由蛋白质组成,和人体有良好的相容性,因而可用作高性能的生物材料,如人工筋键、人工韧带、人工器官、组织修复、伤口处理、用于眼外科和神经外科手术等特细和超特细生物可降解外科手术缝合线。
    总之,如果能用转基因的方法从羊奶、牛奶中大量获得蜘蛛丝蛋白,则这种转基因仿蜘蛛丝在价格上完全可与对位芳纶竞争。具有十分广阔的应用前景。

(九)负离子纤维织物
    当今地球的生态环境日益恶化,污染严重,城市病、空调病及由生活环境不良引起的各种综合病症增多。其原因之一是空气中的负离子较少所致。空气中的负离子多为氧离子和水化轻基离子等,负离子对人是有益的。
    空气中的负离子主要是空气中的分子通过机械、光、静电、化学或生物能作用电离而成。如田野中的阳光,宇宙射线,岩石、土壤中的射线可造成电离;雷雨等电场也可使气体电离产生负离子;植物的光合作用、海洋中的藻类同样能提供能量,增加空气中的负离子。近代,人们发现电气石会产生负离子。此外,一些无机氧化物复合粉体也可在空气中诱发负离子,有的稀土复合盐也具有导致空气中分子电离的功能。因此,将这些物质粉碎成微米或纳米级微粒后,加到化纤纺丝液中,然后纺丝,即可制得产生负离子的纤维。
    用负离子纤维可以制作保健服、内衣、窗帘、沙发布、床上用品及汽车、火车、飞机的内装饰用布等。

(十)麦饭石功能纤维织物
    麦饭石功能纤维是棉花和木材中提取出来的纤维素制成的,因此麦饭石功能纤维也属于纯天然纤维。用它织成的织物,其性能比纯棉织物和其他化纤织物穿着更舒适,且无静电、吸湿性强、透气性好、染色鲜艳,富有丝绒感的独特风格。可用于制作各种男、女内衣、背心短裤、衬衫、袜子及床单、枕套等,或与纯棉混纺,制作各种针织织物。麦饭石功能纤维是当代开发高科技保健纺织品的理想原料,其保健作用主要表现在以下几个方面:
    1.补充微量元素
    麦饭石功能纤维上含有人体必需的微量元素铁、钙、锌、钾、硒、铭等。当人体内微量元素缺乏时,麦饭石功能纤维织物上的多种微量元素通过与人体皮肤表面直接接触,借助吸收周围环境和人体自身辐射的热量,由毛细孔渗透到机体的血液内,给人体以随时补充。
    2.治疗和预防皮肤病
    麦饭石功能纤维织物还具有良好的吸附功能。当织物与皮肤接触时,对人体皮肤排泄出来的过氧化物垃圾具有很强的吸附功能,保证毛细血管畅通,使毛细血管维持正常的新陈代谢水平与生理功能,起到治疗和预防多种皮肤病的重要作用。
    3.人体保健和预防疾病
    穿着麦饭石织物,人体中微量元素的摄入与代谢平衡时,对人体还能起到预防癌变、梅毒,止痒、杀菌、消炎、除臭等保健功效和预防多种疾病的神奇药理作用。
    4.促进和改善血液循环
    产品在人体所能吸收的远红外线波段内,发射率高,可发射大量人体所能吸收的远红外线光谱,激活人体细胞,使细胞能量增加,血液循环速度加快,对人体的微循环产生促进和改善作用。



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