功能性纖維

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功能性纖維(Functional Fiber/Functional Fibre)

目錄

什麼是功能性纖維[1]

  功能性纖維是指具有某些特殊的不同於一般纖維所固有的性能,能滿足特殊需求的纖維,如抗菌、除臭、抗紫外線輻射、抗靜電、防微波、遠紅外、拒水拒油等纖維。

功能性纖維的分類[2]

  功能性纖維按其功能的屬性可分為如下四大類。

  1.物理性功能

  電氣、電子性功能:如導電性、抗靜電性、高絕緣性、光電性,熱電性以及信息記憶性等等。

  熱學功能:如耐高溫性、絕熱性、防火阻燃性、熱敏性、蓄熱性以及耐低溫性等等。

  光學功能:如光導性、光折射性、光干涉性、光致變色性、耐光耐候性、光吸收性以及偏光性。

  物理形態功能:如異型截面形狀、超極細纖度、錶面微細加工性(細孔、凹凸形)等等。

  2.化學性功能

  光化學功能:如光降解性、光交聯性等等。化學反應功能:如消臭功能、催化活性功能等等。

  3.物質分離性功能

  分離性功能:如中空分離性、微孔分離性、反滲透性等等。吸附交換功能:如離子交換性、高吸水性、選擇吸附性等等,

  4.生物適應性功能

  醫療保健功能:如抗菌性、芳香性、生體適應性等等。生體功能:如人工透析性、生物吸收性、生物相容性等等。

功能性纖維的應用[3]

  (一)防護功能纖維

  防護功能纖維是指具有阻燃、抗靜電、防紫外線、防輻射等功能的新型纖維。用這種纖維生產的服裝主要用於特殊工作環境中的人們穿著。以下介紹幾種具有防護功能的新型纖維。

  1.新型聚酯纖維

  日本發明瞭阻燃性優良的防熔滴聚酯纖維。該纖維是採用含有平均分子在100萬以上的聚四氟乙烯和阻燃的聚酯,製成在燃燒時不產生熔滴,阻燃性優良的纖維。該發明使用的阻燃劑是具有兩種功能的有機磷化合物,其含有量為磷原子的3X10 − 4以上,具有良好的阻燃防熔滴性能,可生產用於耐高溫的防護服

  2.新型不鏽鋼纖維

  法國設計出一種新的超細不鏽鋼導電纖維。它結合於短纖、條子或細紗(1-10ω/cm),具有較高的耐熱性(600℃以上)、良好的耐化學處理或耐腐蝕性以及良好的耐磨性,提供了全範圍的織物靜電控制技術。除了可用於抗靜電的防護織物外,還可用於其他抗靜電工業方面。

  3.新型高熔點丙綸短纖維

  俄羅斯在市場經濟中推行科研與生產相結合的模式,研製出新型的高熔點丙綸短纖維,它的自燃溫度是325-388℃,燃燒溫度為325-343℃。這種新型丙綸,其織物及其混紡織物具有的重要性能包括高熔點、良好的導濕率和吸附性、較小的導熱率、較低的彈性,而且抗污、易於、不褪色,面料洗滌時縮水率僅為1%,尤其適用於製造阻燃服裝和產業用織物。

  (二)保健功能纖維的應用

  生活質量的日益提高,使人們越來越重視保健功能纖維的開發,即對具有抗菌、防臭、美容、營養等功能纖維的開發。以下略舉幾種具有保健功能的新型纖維。

  1.新型殺菌活性碳纖維

  臺灣地區成功研發出一種新型活性碳纖維。繹測試發現,使用一層這種纖維布,可以百分之百地過濾和抵擋綠膿桿菌和大腸桿菌,對肺炎桿菌的減菌率在9999%以上。科學家指出,以前的活性碳纖維布是讓細菌吸附固定在纖維上,經過幾個小時,碳纖維才能發揮抑菌效果。新一代活性碳纖維布的化學特性可以讓細菌瞬間被殺死。此種纖維布的獨特之處還在於可以重覆清洗100次以上,壽命長達3-5年。

  2.新型殺菌聚丙烯纖維

  南韓將納米級銀微粒混入聚丙烯(PP)纖維中製成一種抗微生物材料。經醫學驗證,微量銀微粒能殺死超過650種引發疾病的有機體,並且對人類的使用是安全的。這種纖維面料可廣泛應用於各種領域,如用作地毯、毛毯、餐巾、尿布和外科醫用屏蔽膜等。

  3.新型納米技術除臭纖維

  日本運用納米技術開發出一種新型除臭聚酯纖維,可以高效、長期消除人體因排汗而引起的體味。新推出的除臭纖維被稱為PARMAFRESHY纖維,是利用納米尺寸的粘合劑或特殊粘合成分將除臭劑附著在聚酯上。利用這種除臭聚酯生產的織物除臭效果良好,持續時間超過其他除臭紡織品,30次水洗後仍可保持除臭性能。而且利用納米技術製成的除臭織物的手感也優於其他除臭產品。

  4.可防止皮膚乾燥的新型纖維

  日本開發出一種具有保持皮膚濕潤、防止皮膚乾燥的新型“生命纖維”。“生命纖維”的基本開發原理是通過纖維改良技術增強纖維的融水性,在此基礎上通過化學反應將磷脂聚合物固化在纖維錶面,減少肌膚的水分蒸發,從而起到保護皮膚、維持皮膚濕潤、防止皮膚乾舶燥的作用。這種纖維適用於生產聚酯纖維、棉等多種紡織物及編織物,用於製作運動服、內衣、防護用品和手套等。

  (三)智能型纖維

  智能型纖維是指能感應人體或環境的變化而自動做出反應的新型功能性纖維。它作為高科技材料,應用前景非常廣闊。此類材料服裝建築、軍事方面都有很大的應用潛力,是功能性纖維的一個發展方向。但是在技術方面還有很多問題沒有解決,所以很多智能纖維還沒有產業化。智能型纖維主要有導電玻璃纖維、形狀記憶纖維、光敏纖維等。具體舉例如下:

  1.導電玻璃纖維

  導電玻璃纖維是玻璃鍍金屬技術和玻璃纖維錶面處理技術相結合而開發出來的新產品。它在纖維錶面鍍上鎳合金,其上麵包覆導電性能良好的金屬,在最外層有耐腐蝕性能好的金屬材料保護膜。日本將導電玻璃纖維用於隱身材料的研究已經取得成功。該纖維可吸收1-20GHz的雷達波,吸收帶寬達50%,吸收率達20dB以上。

  2.形狀記憶纖維

  形狀記憶纖維在熱成型時(第一次成型)能記憶外界賦予的初始形狀,冷卻時可以任意形變,併在更低溫度下將此形變固定下來(第二次成型),當再次加熱時可逆地恢復到原始形狀。迄今為止,研究和應用最普遍的形狀記憶纖維是鎳鈦合金纖維。在英國防護服裝和紡織品機構研製的防燙傷服裝中,鎳鈦合金纖維首先被加工成寶塔式螺旋彈簧狀,再進一步加工成平面狀,然後固定在服裝面料內。該服裝錶面接觸高溫時,形狀記憶纖維的形變被觸發,纖維迅速由平面狀變化成寶塔狀,在兩層織物內形成很大的空腔,使高溫遠離人體皮膚,防止燙傷發生。

功能纖維的應用發展趨勢[4]

  未來的纖維、織物、服飾都會隨著人類生活水平的提高而有著更高的要求。現代知識的更新已使人們用新的目光去審視服裝,即不再單純追求服裝的外表美,而要求服裝有利於人體健康與衛生,服用舒適,其概念是體貼人,保護環境及協調人與環境,併在此基礎上隨著時代的發展轉移到滿足人的心理需求、靠近人再靠近人以及重視人的情緒等舒適感上來。在這方面,功能纖維的用途將越來越廣闊。

  目前,發達國家的功能性纖維發展很快。據報道,功能性紡織品占全部紡織品的比重,日本為39%,歐洲為21%,美國為28%。總的來看,日本在服用紡織品和醫葯衛生領域功能纖維研究開發上、歐美在產業和高新技術領域功能纖維研究上,分別居世界領先地位。為了與廉價勞動力的國家和地區競爭,在減少常規合成纖維產品生產的同時,這些地區正在努力研製適應消費者需要的具有優良性能的高附加價值纖維,這類纖維被稱為第三代纖維,是功能纖維的完善和發展。也可以叫做精細纖維織物。日本認為:確保常規產品優勢地位,發展高附加價值的優良纖維製品以進行競爭乃是日本合成纖維工業生存之路。德國有關部門也指出:由於發展中國家低價競爭日益激烈,合成纖維生存之路是生產高級產品,並創立低成本流程。東歐提出了要加強化纖織物穿著舒適性能的研究。

  未來的纖維多是結合用途進行新品種開發。根據消費的要求,對衣料、床上用品及室內用品等領域進行的調查表明,需要解決的重要方面有:上衣料、床上用品領域中為舒適性(包括保健和運動的性能)、安全性(阻燃、難燃、不燃)、方便性(不易臟和易去污)、耐久性(保持

  外觀和各種功能)。在室內用紡織品方面為安全性(難燃、絕緣性)、保溫和隔熱性、隔音和吸音性。其中值得註意的是全天氣型纖維。所謂全天氣,指在功能方面要有耐光、耐氣候、保溫、隔熱、遮熱、疏水、防水、耐藥品、防燃等性能,在舒適性方面也要保持高於現有品質的性能。

  總之,未來世界功能纖維的發展要特別註意技術和應用兩方面,兩者不可絕對分開。

  21世紀的科學技術是全球性的,為此,要立足高度,追求滿足市場新需求的新功能、新技術,並且要兼顧回收利用和與環境相協調的新材料的開發。對於功能纖維技術來說,要重視向自然、向生物學習,力求滿足新的價值觀需要,既要把新功能纖維材料的創造、開發和服裝行業的技術設計系統以及從保護出發的回收利用、資源、環境等問題結合起來考慮。

  另外,應該進一步發展和創製新的功能高分子,開發新的紡絲技術、加工技術,利用這些新型功能高分子和新的加工技術,開發新型功能纖維,擴大功能纖維的應用。

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參考文獻

  1. 朱紅主編.第九章 納米材料在紡織品行業中的應用 納米材料化學及其應用.清華大學出版社,2009.08.
  2. 王曙中,王慶瑞,劉兆峰編著.第一章 緒論 高科技纖維概論.中國紡織大學出版社,1999年11月第1版.
  3. 劉國聯主編.第八章 新合成纖維服裝材料 服裝新材料.中國紡織出版社,2005年03月第1版.
  4. 沈新元主編.第十四章 功能纖維 化學纖維手冊.中國紡織出版社,2008.9.
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