纳米技术在纺织领域中的应用

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1、第五章纳米技术在纺织领域中的应用概论5．1纺织纤维5．2纺织用纳米材料5．3纳米改性功能纤维5．4功能纤维的制备5．5发展纳米材料应用研究5．1纺织纤维5．1．1纺织纤维发展简史5．1．2功能纤维定义及分类为了满足人类社会的需求，现已开发出一大批具有高性能(高强度、高模量、耐高温等)、高功能性(高感性、高吸湿、透湿防水性、抗静电性及导电性、离子交换性和抗菌性、生物相容性等)的一代新型化学纤维。1．功能纤维的定义功能纤维是指具有某种特殊功能的化学纤维或天然纤维。2．功能纤维的分类按功能属性，功能纤维可分四大类：物理性功能化学性功能物理分离性功能生物

2、性功能按用途，可分为三大类：(1)衣料用功能纤维主要指具有吸湿、透气、抗静电、抗紫外线、吸收红外线等功能的纤维。(2)装饰用功能纤维(3)产业用功能纤维高强、耐磨、耐腐蚀使用添加的方法得到功能纤维纳米用少量就能达到效果。5．2纺织用纳米材料5．2．1纺织用纳米材料的种类5．2．2纺织用纳米树料的技术及功能性指标1．纳米材科的技术指标(1)细度纳米材料颗粒直径＜100nm微米材料颗粒直径100nm—1.0μm亚微米材料颗粒直径＞1.0μm产品中有95％的体积百分比(或97％)的颗粒直径＜100nm。超细碳酸钙、超细二氧化硅、超细碳化硅、超细三氧化铝

3、、超细石墨等等。超细复合颗粒具有远红外功能的超细添加剂，是由Al2O3、SiC、SiO2、TiO2以及部分稀土氧化物复合烧结而成。细度是衡量功能性添加剂的一个重要指标。粒度若不够细，极易造成纺织过程中喷丝板堵塞，从而影响生产工艺。同时，还会引起纤维强度下降而无法牵伸。超细纤维，需要纳米颗粒。功能性纳米添加剂的细度要求在30—80nm之间。（2）表面处理由于添加剂绝大多数是金属和非金属氧化物，其弹性模量、硬度等都远大于高分子材料。进行适当的表面处理就像在金属、非金属氧化物和高分子材料中间增加了一个缓冲层，增加添加剂在纤维中的浸润性，可以对纤维起到一

4、定的增强作用。不同种类，如涤纶、脂纶、丙纶等，采用不同的添加剂。(3)水分粉体越细，越易吸潮而结块。对水分的要求参照化纤切片的要求不得大于0．5％。5．3纳米改性功能纤维5．3．1抗菌、抑菌、除臭型纺织纤维目前大部分抗菌除臭制品仍是经后整理方法获得的，但具有永久性抗菌效果的抗菌纤维这几年的发展也十分迅速。一类是含纳米级银的合成纤维为代表的无机抗菌系列抗菌纤维。第二类是以有机抗菌剂通过共混方式开发的AMF系列抗菌纤维。5．3．2抗紫外线型纺织纤维臭氧减少1％，紫外线增加2％，皮肤癌增加3％！重点是研究如何提高纺织品防紫外辐射能力，如何开发防紫外辐射

5、整理剂以及织物自身的厚度、重量、颜色及相关的制约因素诸方面波长在200—380nm范围内的紫外光对人体明显有害。抗紫外不能与将太阳热能的反射相提并论三氧化二铝、氧化镁、氧化锌、二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、高岭土、炭黑、金属等材料是对紫外光线具有屏蔽防护作用的物质。5．3．3远红外线型纺织纤维吸收人体所发出的远红外波长后，又反射回人体表皮，并且再向人体辐射一定波长的远红外线(其中包括最易被人体吸收的4—14μm波长段)，增加了皮肤下的微循环速度，使人体皮下组织中的血流量增加，促进血液循环和新陈代谢。远红外陶瓷粉包括有纳米三氧化二铝、纳米氧化铬、纳米

6、氧化镁、纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米三氧化二锑等，5．3．4负离子型纺织功能纤维电气石具有热电性和压电性，在纤维内添加电气石超细粉末后，其纤维动态和静态的负氧离子数分别为l500个／cm3和3500个／cm3，相当于在都市公园环境下的负氧离子含量。5．3．5抗电磁波、抗静电型纺织纤维微波炉、电磁灶、电脑、电热毯、吸尘器等对人体的辐射危害不同波长和频率的电磁波，白血病、肿瘤增加80年代后期到90年代初期防电磁辐射屏蔽服装走进家庭，成为民用服装的一大市场电磁屏蔽的目的在于防止射频电磁场的影响，使其辐射强度被抑制在允许范围之内。一般将屏蔽分为主动场屏

7、蔽和被动场屏蔽两大类。5.3.6导电型纺织纤维导电纤维可以防尘、防污染，从而确保产品的质量可以消除静电、防止爆炸可以有效地防止电磁波干扰可以防止静电感应和电击事故。以炭黑为导电物质的黑色导电化纤；以纳米氧化锡、纳米氧化锌和纳米二氧化铁等白色粉体材料为导电物质的白色导电化纤。5．3．7纳米粉体材料在多功能纺织纤维中的应用几种功能复合于一体的双功能或多功能纤维，如阻燃--导电纤维、抗菌--抗紫外线--抗红外线纤维等吸水、吸湿纤维、变色纤维、耐热纤维、芳香纤维、磁性纤维、储能纤维、发光纤维、防辐射纤维和阻燃纤维5．4功能纤维的制备5．4．1纳米级添加剂

8、的研制差别化纤维的重点是，在添加了超细添加剂后如何保证纺丝工艺的正常进行，以及如何保证纤维的质量不下降。只要能制备出新型功能性的纳米新材