合成纤厌,自1的大的21全蛟织科技耜中心和全国得了=广人强行业之间的联系,推广功能性纤维在针织汗业的应用,会对别开流的多种功能性汁维引起了与会者的极大兴趣。本刊在此期待;此土1水;目,刊登部分会议交流资料。以,读者功能性纤居的生产现状和发展趋势陈佩兰全国合成纤维科技信息中心上海2003361刖目性功1艘业2=,魏属性可分为物理性功能化学性功能物质料离子维超激细纤维生保健功能纤维及护功能纤维肩吸温透显纤维=了=,文中对上述,的开发生产和性能等町具体介技叙兄功北性纤维物理化学性能生产现状发展趋势中法分类号,252,8 1999年世界纺织纤维总产量4670万吨,化学纤维为268,万吨年增长率合成纤维为2387万吨,占纺织纤维总量的51.1.我国1999年化纤生产总量为600.75万吨,己连续年雄居肚界第位化纤工业的迅速发展,为纺织工业提供了丰富科学的进步带动了高性能纤维功能性纤维差别化纤维的发展,为传统的纺织丁业不断技术创新,向高科技产业转化创造了有利条件,为人类生沾水提作出了贡献。
2功能性纤维的分类和制造功能忭高分子这个汇撮早出现在1972年历经37年之后,功能性高分子的发展十分惊人。
在纤维领域,所谓的功能性纤维是指使用于普通衣料之外的具有特殊功能感性商吸湿透侃及消臭性离子交换性生物降解与相容性的新代化学纤维。
功能性纤维按其功能属性可分为如下大类物埋性功能电气。电子功能如导电性抗静电性绝缘性电滋波屏蔽性光电性热电性以及信息记忆性等。
绝热性防火阻燃性热敏性蓄热性以及耐低温性。
折射性光千涉性光致变性耐光耐候性光吸收性以及偏光性。
面形状超微细纤度面微细加工性细孔凹凸形等等。
化学性功能光化学功能如光降解性光交联性等。
能催化活性功能等。
分离性功能如中空分离性微孔分离性反渗透性等。
吸附交换功能如离,交换性高吸水性选择吸附性等I.生物,应性功能医疗保健功能如防护性抗1寄性力生生体适应性等。
生体功能人工透析性生。物吸收忭。生物相容性等。
功能性纤维通常也可按用途来分类。例如可分为衣料用功能纤维装饰用功能纤维产业用功能纤维。在衣料功能纤维中,有个专用新名词即日本创造的所谓新合纤,它是以聚酯纤维为中心。应用高分子物改性特殊异形截面超微细化混纤化异收缩面处理及纺织染后加工等综合的新技术,从*初的仿真发展到目前的超真,柔软蓬松细腻干爽的高感性功能水平,成为新生代的精致纤维,可制得高品位有特殊视觉与手感的计织工业功能性纤维的制造特点是以高分子原料的合成反应结构及聚集态到纤维成形的物理加工高次结构的控制等方面研宄出发,采用新的工艺技术和6加工技术使纤维实现高感性化和高功能化。
目前市场上常的些功能性纷织品如抗菌远红外抗紫外产大多采织物面整。
赋予功能或在纤维制造过程中纺入功能性添加剂而获得。按照化〃性产工艺耍求,这种功能忭添加剂的细度般应拉制在以化仆微米级左心,3典型的功能性纤维功能性纤维品种繁多,即使是同品种也有许多不同型号,在此不可能叙述,只能把目前内内外主要发展的畔常用品种作简单介绍。
3.1超微细纤维真丝,日本首先采用常规直接纺丝法稳定地生产得到如为0.4 1.01的细旦涤纶1丝,期美国和苏联则用溶体或溶液由喷射法生产。0的姒纤维用于高十生能的过滤材料随力纺丝成型技术的成熟与发展,1964年美国杜邦公司首先取得了以复合纺丝法屯产0.10.21超细纤维的专利,以后日本各大公司都迅速开展研宄,终于在70年代使剥离法海岛法等复合纺丝法实现了工业化,能够正常连续地生产10左右的超细旦丝。其中钟纺商品名3帝人公4以剥离法为主,东丽可乐丽公司贝以海岛法为主。前桔瓣型。中空型多层型产品约为0.左右,海岛型产品则已可制到1进,采用高新技术,曰本至今*细己能纺制到0.000的超微细纤维。越细越柔软的超细纤维主要用于柔软蓬松超真织物具书写效应的人造麂皮和具拒水透湿性而积大。吸附能力火,微孔多而小是功能性纤维理想的基材,和其它有效成分结合后可成为高效率随着超细纤维开发热,我国于1988年由北京纺科院合纤所机械厂研制成功复合纺丝机并陆续在全国推广,近几年又采用合资形式1柬进设备成嫁接技术先后建立了近10家复合纤维厂己能提供*细,40.05 0产品般0.13,日本东,公司与台湾远东公司还分别在我国南迎与海,了从化纤生产包括纺织染到服装的体化。为仿真超真织物的开发创造了条件。复合纺丝法生产超细纤维至今已有十年,但推广应用速度不能算快,据调查日本年产量不过1.5万吨,韩国也仅约6000屯,我国虽己有17家工厂生产能力约7000吨,但实际产量不大。笔者以为这与本身制造工艺复杂,又要求纺织染技术整体配套有关,因为毕竟衣用面料市场大量需求细旦产品宜应向更高层次的应用方向发展。
3.2卫生保健功能纤维3.21抗菌除臭杀螨纤维随着人类物质文化生活水平维着眼于卫生功能与保健功能,90年代己成为世界性的发展趋为重要。因为医疗医药行业中所使用的纺织品均有可能成为细犍的传播媒介,造成交叉感染,影响病员的康复,甚至引发其它疾病危及生命安全。据卫生部提供的资料,目前住院病人的医院感染率为9.7在医院死病例中约有1314与医院的细菌感染有关。感染的病原体以金黄色葡萄球菌为主,其次为大肠杆菌绿脓杆菌等,95以上为条件致病菌,即使是非条件致病菌大量繁殖后,分解人体排泄物汗液体液,产生氨等刺激性气体造成皮肤过敏和污染生活医疗环境。尘螨大,存在于人类生存的空间中,目前人类患有因蜗虫而引起的过敏性气喘病酒糟鼻等发病率较高,严重影响人体健康。因此,抗菌除臭杀螨纤维的发展,将对人类健康作出重大贡献。
所谓抗菌除臭杀嫩实质上包含了两个概念,是我们通常理解的起抑菌杀菌作用直接抗菌;另则通过拒水处理微孔膜透技术来肌断血液。病细菌等透过织物接触人体间接实现抗菌。这对手术衣手术帘隔离型织物也很重要。
付纤维成织物的抗菌包括杀螨整理是采用独特的工艺将抗菌剂杀螨剂热固或吸附于纤维面。成泫透到纤维内部。,纤维改性使其具有永久性抗菌忭的方法为纺或熔纺过程中将抗菌剂加入到聚合物,代制品有日本阿巴尼公司的8故腿抗菌涤给;英国考妥尔公司的佑1;河抗菌腈纶接枝到纤维上,如日本东洋纺公C.复合纺丝技术,在皮芯型复合纤维中将抗菌剂掺到芯层中;在并列型复合纤维中搀到其中个并列组分内,代制品有日本帝人公司的0士1双组分抗菌涤纶对抗茼剂的选择。既耍考虑其抗菌效果,又要虑抟对人体的安全性,向时还要不影响织物风格。目前国际上常用的抗菌剂有无机类予胺盐类胍类酚类有机金属化合物类脂肪酸系列及天然系列,其中甲5胺为种天然抗菌剂,由于其对人体完全无害,且能在自然界中循环再生。备受14.3.2.2远红外纤维远红外纤维是种具优以保健理疗功能热效应功能和排湿透气抑菌功能的新型纺织材料。它又称陶瓷纤维,亦即纤维内含有特殊的陶瓷成分,这种成分会吸收人体释放出来的辐射,并在吸收自然界光热后发射回人体*需要的414!波长辐削;遂和共振吸收特征,易被人体皮肤吸收,活化组织细胞,促进新陈代谢,让人体达到保温及促进血液循环的保健作用80年代中期日本就率先研制出并向啦场推出大批远红外织物,典制造机理兑将;对远红外福肘性的亚微米级的超细微粒如陶瓷粉末涂织物面或入到纤维内。远红外纤维可以轻薄的衣料即达到蓄热保温美观保健目的,适用于御寒制品如棉被睡袋羽绒衣登山装等。国内于90年代中期,江苏上海天津北京等地科研院校相继与国外相比尚有定的差距。远红外还可与磁疗抗静屯等手段相结合,成为泛合型保健织物。
3.2.3光敏热敏乃祚纤维在光的作用下,纤维的颜色力学性能等发生可逆变化的纤维称为光敏纤维纤维的某些性能随温度改变而发生可逆变化的纤维称为热敏纤维。目前开发应用较衫的坫光致变纤维与热致殳纤维,以迎过将光致变色体或热致变色显色剂。相变材料微胶囊中,直接与纺丝熔体或溶液共混后进行纺丝,也可将微胶囊置于芯层,通过复合纺丝制得。
光致热致变纤维在美意德法等发达国家取得较大进展,如日木松井色素化7的光致变色东丽公司的热致变色在40 1804改变8种色彩,主要应用于具良好旅游性和新颖性的自动变色服装以及在高空海洋极地及些特殊场合穿戴的自动调温服装。
芳香是种能带给人舒适受的环境效采,有愉悦保健陶冶性情的功能。把香料或芳香微胶囊均匀地混入纺丝切片中直接纺丝或将香料置于芯以,通过制,皮芯甩中空型复合纤维可制得芳香纤维。芳香纤维及其纺织品是种具有高附加价值的产品,它丰富了人类服饰文化和居室文化,日本已有多种芳香纤维及其制品商业化,如帝人的森林浴纤维泰托纶;8皮芯复合型钟纺的花之精系列微胶囊型,国内东华大学上海石化等单位也己开发出不少香型聚丙稀及皮芯型聚酯芳香纤维。
3.3防护功能纤维开,厉暴厉淑厉射维隹紫外线1可导致皮肤老化变黑生斑,甚至诱发皮肤癌变,防1纤维及织物便应运而生,本尤其是乐丽公4在这办面开发了甚多有效产品并投放市场,美国瑞士澳大利亚也研究开发了不少防整3剂只要在纤维的聚合体内加入5能够吸收紫外光的微粒般选用超细级102就可获得出色的抗紫外线效果。防紫外织物投;在纺丝过程搀入1阻断剂成在后整理时采用爪防护剂。
即使是低自量的射线和7射线。当人体长期受到照射,也会产生不可恢复的损伤,金属铅防护虽有效,但有毒性又沉重。
采用具有防轴射功能的粉体添加到聚合体中进厅共混纺丝,即可制得防辐射功能纤维。
3.3.2抗静屯纤维针对化学纤维及其织物易起静电问,国内外都进行了大量研究与工业化开发。抗静电纤维抗静电性能;还有是采用接枝共聚化学改性方法,但工艺复杂,实现工业化难度较大。随着化纤生产技术的发展。人们进步开发了抗静电剂多为分内含1聚亚,基醇基的面活性剂与成纤高聚物共混复合纺丝的方法,抗静电效果显著耐久,具有实用性,成为目前工业化抗静电纤维的核心。般在实际应用中要求织物的抗静电性是摩擦带电压在23以下,相对应于纤维比屯阻应在10,1以下=述抗静电纤维,在相对湿度65.120如准状态下。比电所用抗静电剂都是亲水性聚合物,对湿度依赖性很大,在相对湿度较低环境下,纤维吸湿量减少,抗静电性能就急剧下降,当30只。环境下就不再具抗静电性。为了使织物在低湿度下也能具有稳定优良的抗静电性能,只要在其中混入少量导电纤维即可。
3.3.3导电纤维导电纤维是利用导电成分赋予纤维导屯的性能。其*大用途为无尘抗电防爆工作服及工业用材料与地毯,在半导体精密仪器生物医学领域有广阔市场。
随导电成分+同忡分大类a.金屈系导电纤维。主要导电成份如不锈钢。铜和铝金属。
制造方法妃将金属拉成丝后勾普通纤维混纺制得导电织物或是在纤维面直接喷镀金属。
Ii,黑糸知电纤维,将炭黑与成纤物混合后纺丝;或在纤维面涂上炭黑;或由丙烯腈纤维洲青系纤维。拈胶纤维碳化处理制得。
导电高分子型纤维。将导电高分子材料如聚笨胺聚吡略聚噻吩直接纺丝或通过化学反应使导电高分押及附沉积于纤维面,金属化合物型导电纤维。使具有良好导电性的金属化合物如硫化铜硫化亚铜碘化亚铜等与成纤高聚物混合纺丝或通过吸附法及浸渍化学反应使金属化合物覆盖于纤维面。3.3.4阻燃纤维因纤维制品燃烧引起的火灾己成为现代社会中重大灾害之,严重威胁着人类生命财产的安全,目前世界上许多国家都己,法陵⑶帘帷帐,老人儿童残疾人的服装与床上用品都必须达到定的阻燃标准,从而促进了阻燃纤维月1日也己颁布实施消防法,这将推动我国阻燃纺织品的发展和普及应用阻燃剂按其成纤高聚物的相互作用特点。分为反应型和非反应型两大类前者包括共聚接枝共聚阻燃单体和面反应阻燃剂;后者包括添加型和因素,对特定的纤维材料选用不同的阻燃剂。纤维及织物的肌燃方法按生产过程及阻燃剂的弓入方法大致分为原丝的阻燃改性和阻燃整理两大类。阻燃加工中使用的有效阻燃元素有磷氮铺溴氯硫等。而大多数阻燃剂是以磷为中心元素的化介物卤素在阻燃性能方面的次印为1燃机理不同,般认为磷化物要是固相阻燃。促使纤维碳化分解,减少可燃气体产生;卤素主要是气相阻燃附碍分解气体的由基燃烧反应,3.4高吸湿透湿纤维高吸水性材料是能吸收自重数十倍甚至千倍的高分子村料,在大量含水时仍具有相当的凝胶强度而千燥宁气水份能缓慢放出,可广泛应用于卫生材料婴儿尿布成人失禁垫妇女丘生巾农业林业园林工艺及建筑材料等领域中,高吸湿透湿纤维可通过纤维化学改性物理方法制取。如中空多微孔纤维,除了中空部分的毛细孔作用可吸7尺透湿之外,纤维面还有许多这种纤维编织的面料,重量轻干爽保暖,是种极为流行的面料。
如日本东洋纺公司开发的种吸汗快干涤纶长丝,它是将型截面长丝与中空长丝混纺,可使长丝之间所形成空隙的毛细孔现象增大,从而提高了其吸水速度和吸水能力,与此,汁水的蒸发和扩散而积,大,使十燥速度也提高。这种织物手感干爽,穿着清凉舒适,主要用作运动套装和运动袜3.5离子交换纤维离子交换纤维圮种纤维状具有较大比他的离子交换村料。自50年代开始开发,现在己广泛用于水的软化金屈回收药品精制疾病诊断与治疗以及生物化学领域⑴己有的天然纤维及各种合成纤维为原料,对纤维上官能团进行化学改性或通过接技变性引入离子交换基团,可制得具有离交换功能的纤维按纤维上活性基团的种类可分为阳离子型,含磺酸基磷酸基羧基阴离子型,含季铵基批啶基或仲叔胺基= 0.两性离子交换纤维,例如同时含吡啶基和按基月亏基等。
3.6医疗环保功能纤维从全球来。欠疗用纺织品增长潜力很大,美1近十年的年,长率为10.若从其应用领域来看,可分为大类a外科移植用纺织品,如缝合线人造血管人工心脏瓣膜人造皮肤人造骨人造关节软组织修补等药棉手术巾及手术服等。
众多合成纤维包括中空纤维及膜,由于具有定的机械强度化学稳定性柔软性坚韧性相对密度小价格便宜易于加工成型等优点,为人工脏器与外科手术提供了丰富适用的材料。作为外科移植用纺织品还必须强调有好的生物适应性和生物相容性,要求植入物面易于生物体细胞附着和生长,其与主体生物间的反应性应在可控范围之内。
预测2000年世界医疗纺织品的营业额约达78.2亿美元,我国目前医用纺织品年用量也己达20万吨,如此庞大的纺织品废弃物分故于环境中成为严重污染源,目前各国采取了以再生与焚烧为主的废亦物处理衍去,似并不是所有废弃物都可再生,焚烧似1烟,0,染环境,甚至危害人畜健康。而对日趋高涨业发达国家都积极地开展了可降解材料的研宄开发工作,力从生物降解角度解决纺织品废弃物处理问。
生物降解材4足指在定时1内能波微1.物悦蚀慢慢地降解成为氧化碳与水的材料。生物降解材料品种很多,这里只重点介绍。个既具上述生物相容性几生物降解性的医用纤维材维甲壳素纤维。
3.6.1聚乳酸纤维聚乳酸是种聚羟基酸,乳酸是乳酸杆菌产生的种碳水化合物,也是生物体中常的天然化合物木和美国的鸣公司己采玉米等植物为原料,通过状聚乳酸开环聚合可得到高分子量的聚乳酸,经熔融纺丝,制得聚乳酸1纤维,本钟纺公司开发的13,性能恪点175 1.27吸湿率0.5双折射较低为1.4可在常压98,以分散染料染色,通过不同的添加剂。可控制其在土壤和水中的降解周期2个月2年,其降解中间体低乳酸对促进植物卞长利,纤维可广泛应用厂医用缝介线外科手术植入材料创伤保护材料吸收剂等。
3.6.2海藻纤维藻酸是种从㈨涨提取的天然多糖,是由3,甘露糖醛酸与古罗糖醛酸沁经过4键合形成的线型共聚物,抛藻酸钙通过湿法纺丝而制得。将海藻酸钠在水中溶解成纺丝液,经过滤脱泡从喷丝板挤出在含辛丐离子的酸性凝固浴如氯化钙中成形,海藻酸钠与钙离子发生离子交换形成+溶于水的海藻酸钙纤维,再经水洗拉伸烘干处理,由非织造生产工艺可制成乜扎伤用绷带等。具有独特的形成凝胶高吸收易去除及其生物降解性等综合性能,近年来海藻绷带创可贴的量1以每年40的伤包扎材料之,3.6.3甲壳素纤维甲壳素是由2乙酰氨基2脱氧0葡萄糖通过,4苷键连接而成的线性聚合物,广泛在尸虾,等甲壳类动物中,是种丰富的自然资源。
制取甲壳素纤维般选用食品加工厂废弃的虾蟹甲壳为原料,将其浸入丙酮中除去色素粉碎,用酸浸泡除去碳酸钙,再用碱浸泡除去蛋1质。得到灰分在。2以下的甲壳素粉末。在甲壳素中加入氯甲烷冰醋酸及高氯酸等共同反应即制得甲壳素乙酸酯。
再将代溶解在。氯乙酸甲,混合液中制成纺丝液,经湿法或丁法纺丝拉伸成纤或成膜。甲壳素纤维不仅具有很强的反应性能,耐热耐碱耐腐蚀,生物降解而且它与人体有极好的生物相容性,可被生物体内的溶菌酶分解而吸收,还具有消炎止血镇痛抑菌促进伤口愈合等作用,因此甲壳素纤维可用作手术可吸收缝合线人造皮肤止血棉及伤口包扎材料。
4结束语近年来,在国家宏观经济调控和积极财政政策的支持下,我国化纤行业运厅质量明显提,总产量持续高速,长,化纤过量进口问得到初步遏制,国内市场,求恢复性增长,企业经济效益显著好转。*近我国加入贾己进入*后冲刺阶段,加入世贸后我国纺织工业是挑战与机遇并存,我们应抓住时机,加快技术进步,优化产品结构,作为化纤企业按照国化纤工业所制定的发展5,要求差别化纤维和功,孩千维所占比例2000年达20,2010年增长为30,据统计1998年我国差,化纤维占有率仅为18,而世界平均水平则大于35,故差距还不小,我们化纤企业应为纺织行业提供更多更新的差别化功能性纤维。前后道携手协作,共同为我国服装面料与产业用纺织品参于国际市场竞争作出贡献。