基金项目向为纳米纤维的性能与原理分析。的所以蒙脱土纳」

　　以蒙脱-纳1刖目纳米粒子是平均粒径小于100nm的粒子。任何材料用高科技手段细化到纳米量级时，其物化性能就会发生巨大的变化，出现一些奇异的物化现象及与常规材料完全不同的性质。当它以其独特的性能与聚合物复合后，聚合物的性能将得到很大提高。

　　目前将纳米粒子应用在纺织领域中的技术途径有：熔融共混和溶液共混方法，将纳米粒子分布在熔体或溶液中，再纺丝；聚合物与添加剂分子自组装法，在聚合物内部形成纳米级结构；利用纳米颗粒进行功能性整理，如涂覆或制成薄膜层压。由于纳米粒子的加入能改变纤维内部结构，制备的纳米纤维与传统纤维相比，各项性能显著提高，可以生产出高科技和智慧型的纺织产品，人们一直梦想的具有各种优异性能的环保产品将产生，传统的纺织纤维的概念也将完全改变。但是，纳米粒子的特殊浙江省自然科学基金资助项目（01020）陈海珍，女，1978年生，硕士研究生，主要研究方物化性能使得它的制备和保存在现阶段的生产技术中是相当困难的。如何使纳米粒子添加后均匀分散在聚合物中是纺织应用中的技术瓶颈。

　　蒙脱土是一种主要来源于黏土的无机材料，资源丰富，其自身由晶片层叠堆积，含有大量的微孔，很容易被插入，便于制备纳米级粒子。在聚合过程中，它由微米级的粒子插层剥离成纳米粒子，易均匀分散在纤维内部，且在纤维结晶过程中改善纤维内部晶区分布，提高纤维性能，如纤维的抗弯曲、抗冲击、抗疲劳等力学性能，阻燃耐热性能，以及出现新的性能，如抗紫外、抗远红外、防尘、防霉。

　　因此，蒙脱土纳米纺织纤维是非常有应用前景的新型纤维材料，很有可能实现工业化生产。

　　2蒙脱土纳米纺织纤维的制备自从丰田公司的研究开发中心首次报道尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的制备后，聚合物/蒙脱土纳米复合材料（PLS）的研究成为近年来纳米材料开发的热点。由于蒙脱土可在熔融聚合物中插层剥离为纳米粒子，避免了直接将纳米粒子分散在聚合物中的不匀问题，而且大部分合成纤维都是用熔融法制备剥离制/备非常适合在纺丝热释放率的峰值686（降低样品当中进行。目前，将纳米蒙脱土应用于纺织纤维的研究己成为纺织领域中新型纤维开发的热点。

　　少量的无机纳米粒子分布在纤维内部，不会影响纤维的黏流性和纺丝，对纤维的密度改变很小。纳米粒子的量子尺寸效应和表面效应却能显著减少纤维内部生产中造成的裂缝、气泡等缺陷，能促进大分子侧链间、原纤之间的结合。一些纳米粒子能在纤维表面形成纳米级几何结构，由此产生的纤维表面比表面积大，能够吸附气体；以及纤维表面纳米尺寸对光、电磁波进行反射和衍射，减少了纤维大分子吸收的光能量，避免了纤维大分子受光照后的降解。特殊的结构产生防尘、防腐、抗紫外、抗远红外、抗辐射功能。

　　蒙脱土纳米粒子的制备可以采用溶液插层聚合和熔融插层聚合两种方法。由于溶液聚合后溶剂挥发不全，聚合物中可能含有杂质；溶剂挥发带来不能充分回收利用和环境污染的问题，所以溶液聚合使用不多。大部分的合成纤维都可以用熔体法纺丝，熔体插层聚合是目前研究的热点。

　　聚合后形成的插层结构有两种，一种是插层型，另一种是剥离型。结构如所示。

　　3蒙脱土纳米纺织纤维的特点31良好的力学性能在传统生产工艺生产的纺织纤维的弯曲疲劳形变。

　　表1加入5%纳米蒙脱土前后材料性能比较性能黏度拉伸强度热变形温度弯曲强度弯曲模量尼龙尼龙6/纳米蒙脱土涤纶涤纶/纳米蒙脱土蒙脱土这种层状硅酸盐分散在纤维内部，可在二维方向起强作用。与传统方法制备的纤维相比，蒙脱土纳米粒子的加入显著改善了纤维的机械性能。32优异的阻燃性能阻燃的蒙脱土纳米聚酰胺和聚酯材料己有研究。

　　这种无机材料具有很高的熔点，而且不易分解。将它应用于纺织中的阻燃的机理是，将蒙脱土均匀地分散在纤维内部，用纳米粒子占据纤维大分子链之间的空隙，当温度升高时，延缓纤维大分子基团分解的速度，同时使燃烧过程中的热量及时散发，不会造成热量堆积而温度升高。表2列出了Jeffery等人测得的尼龙6及其纳米复合材料的阻燃性对比数据。由表可知，蒙脱土纳米材料具有高效的阻燃性。

　　表2尼龙及其纳米复合材料的锥形量热计实验数据残%百分数尼龙6尼龙6/蒙脱土（2%）尼龙6/蒙脱土（5%）3.3其他性能知种特殊面加工后wM.观尺度形纤维表面0当阳光照射时」内'米粒子独特的光学特地吨Hou婴0A（4）rig65-r69.ed.成混杂的两种性质不同的二维表面相区，而每个相区面积及两相结构构建的界面是纳米级的，宏观上出现超常规的界面物理性能。故制备中材料表面的纳米级几何形状具有纳米特性如小尺寸效应，纤维表面吸附气体形成保护层，防止灰尘吸附。在溶液中上染时可吸附染料，提高上染率和强上染牢度。

　　纳米粒子有优异的界面反射能力和光学反射衍射效应，对可见光无吸收，对一定波长的紫外线、红外线有一定的衍射和反射，可以减少纤维中分子链在吸收光的能量后降解提高纤维的日晒指数，抗老化。并且纤维有很高的远红外反射系数（及> 85%）这项性能远远优于目前市场上的远红外产品，有着巨大的市场潜力，必将成为新的开发热点。

　　4蒙脱土纳米纺织纤维在丝绸上的应用利用蒙脱土制备的纤维具有高耐热性，高强度，高模量，高气体阻隔性，黏度无太大变化。与常规复合材料相比，要达到相同的机械性能，纳米材料密度是复合材料的70%~80%，而且常规材料的各项性能不能兼顾，而这正是蒙脱土的竞争优势。

　　丝纤维是绿色健康纤维，但在一些服用性能上不及化学纤维，影响了其市场竞争力。针对这种状况，可用纳米蒙脱土作为后整理剂，整理丝纤维。

　　丝纤维极性不强，不易溶于水，而大部分的染料是有极性的，所以在染色工艺中染色率不高，上染的染料没有和丝纤维形成化学键，洗涤数次后染料易褪色。而整理剂中的纳米蒙脱土具有极强的表面活性，极易吸附在丝纤维表面。整理工艺可选择涂层的方法，首先，丝纤维在整理液中充分溶胀，纳米粒子渗透到纤维内层，而且强大的比表面能能使丝素大分子不会溶解后分散在溶剂中，而是紧紧缠绕在纳米粒子周围。所以整理溶胀不会影响纤维强度，反而可以加纤维耐磨性和耐水性。染料上染时，蒙脱土自身具有的层状结构可以吸附极性的染料，纳米尺寸的大表面积加了与极性染料的接触和吸附。层状纳米蒙脱土和丝素大分子以及染料分子形成交联的立体网状结构。整理后的丝纤维染色率和上染牢度可大大提高。

　　天然纯色的丝织物日晒吸收阳光中的紫外光能量，转化成内部能量，使氨基酸变性降解纤维结构被破坏，易变黄、变脆。整理后的织物在日常穿着中，由于蒙脱土纳米粒子作为一层保护层覆盖在性能保护丝纤维不受破坏。纤维表面的纳米蒙脱土对阳光中的紫外线进行反射，减少纤维吸收紫外线的能量，从而避免了纤维中的氨基酸变性，而且也解决了丝纤维长期保存中易受潮发霉的问题。蒙脱土本身是膨润土的有效成分，膨润土用于纤维后整理，可提高纤维的防腐能力。所以这种无机纳米粒子可以对丝纤维表面形成屏蔽，层状结构将霉菌和它的养料一蛋白质隔离开，防止霉菌的生长。

　　在丝纤维的基础上开发新型的超天然纤维，也是一种思路。可以模仿蚕吐丝的过程，将丝素溶解在溶剂中，加入微米级有机化蒙脱土，溶胀后由丝素进行插层，分离的层状蒙脱土分散在丝素中，再将这种改性的丝素溶液纺丝形成新型纤维，由于纳米粒子的存在促进了丝素大分子的相互交联，在加以适当的牵伸后，混乱的大分子被拉直，分子间的结合力在纳米粒子作用下更加紧密，形成晶胞较小的规整的纤维结晶，所产生的纤维机械性能和天然纤维相当。这种纤维表面形状可以自行设计，它和天然丝纤维一样具有绿色环保性能，具有丝纤维幽雅的光泽，柔软、平滑的手感以及良好的悬垂性。

　　除了上述加上染率、抗老化和防霉外，这种纤维内部的纳米蒙脱土的远红外反射系数高达85%，用于开发丝绸中厚型外套，所带来的保暖效果比市场中远红外产品好得多。这种可任意加工的超天然纤维必将对传统丝绸行业带来一次全新的革命。

　　5结语综上所述，蒙脱土纳米材料的制备方法和蒙脱土纳米粒子在纺织丝绸行业中的应用是完全可行的，并且将成为未来工业化生产的优化方法。可以预计，随着研究的不断深入，将会出现越来越多的利用蒙脱土纳米材料开发的新型纤维，为人民生活提供性能优异的新材料。