纳米技术在纺织品上的应用

三、纳米 技术在纺织品上的应用

1.超细纳米纤维 远小于蚕丝直径(10μm)的超细纤维(1μm)都扩展称为纳米纤维。超细纤维的异形部分和添加粒子也是赋予超细纤维新功能的关键。利用聚合物的改性,特殊的异形断面、超级细纤维化和混纤技术及纳米表面处理等高技术,使服用织物材料具有以往合成纤维或天然纤维所没有的新感性和新功能,此纤维的纺织品统称为“新合纤”。新合纤技术的本质是纳米技术。新合纤、新丝型的关键技术是异收缩混纤丝技术;桃皮绒型主要是柔软手感的极细纤维技术;干爽型的关键技术是纳米粒子添加、异形断面和斑点拉伸技术;新薄毛型则主要是复合假捻和空气变形纱技术。

2.纤维断面的纳米级形状开发研究 将纤维的断面和侧面进行纳米级形状变化,可以获得各种不同或奇异的光泽,也可获得弹性、蓬松性以及圆形纤维没有的感性纤维特性。中空、多孔、皮芯、侧面凹凸可赋予织物保湿、吸水或吸湿、透气、膨松性能。利用这一技术可开发具有真丝丝鸣效果的“丝鸣”纺织品、具有良好吸湿性的纳米多孔构造或中空构造纤维、具有优良悬垂性的材料、透湿防水材料、柔软蓬松且具有柔和光泽的材料等。

防水防油透气材料的开发是纤维纳米级形状开发的又一应用。是指依据仿生学原理,通过对纺织品、皮革的每根细小的纤维进行人工修饰,利用纳米界面材料的疏水、疏油的特性,加之液体本身具有的表面张力,使滴落下的水和油形成一个个小圆球只能附着在织物表面,无法直接渗入织物纤维里面。它只能在织物表面滚动,同时将原来落在织物表面的灰尘裹带起来,滑落到地上。因为织物的纤维之间依然保持原有的间隙,所以原有的透气性、手感、柔软度等固有特征没有任何改变,人体的汗气依然可以被顺畅排出,成功地解决了防水与透气,即防水又防油这些原本相互矛盾的难题。

3.添加纳米微粉制备的功能性纤维 在纺丝前的纺丝熔体和原液中加入某种功能的纳米粉体,或在织物表面进行纳米粉体的浸渍、涂覆等处理从而制得功能性纤维和织物。在合成纤维树脂中添加纳米SiO2、纳米ZnO、纳米SiO2复配粉体材料,可制备纳米负离子纤维、纳米抗菌纤维、纳米抗静电纤维、纳米防紫外线纤维、纳米远红外线纤维等。

(1)负离子纤维及制品。将一种纳米矿物质粉体混入纤维中,通过粉体特有的机理使纤维能持久释放负离子。负离子多的地方被称为“生命氧吧”,呼吸负离子,对人体细胞代谢、免疫力提高大有益处。负离子纤维面料具有较强的远红外发射功能,能促进人体的血液微循环;负离子能释放电荷,吸附灰尘,故能净化空气。负离子具有抗菌和杀菌功能,能破坏细菌活性致其死亡。

(2)红外功能纺织品。一些纳米氧化物,如TiO2、Al2O3、SiO2、Fe2O3的复合粉在红外波段有很强的吸收作用,它们与纤维织物复合能够获得远红外功能织物,这种纤维对人体释放的红外线有很好的屏蔽作用,同时织物以高效发射出同样波长的远红外线,人体皮肤吸收远红外线,转换成热量向人体内部传播,能够增强保暖效果。另外在添加纳米微粒的远红外纤维中,纳米微粒的用量仅在0.1%以下,这样就大大减轻了衣服的重量,但能获得优良的保暖功效。上海东华大学开发的含纳米填料的远红外线发射纤维,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,能增加人体血液循环,起到防病、保健等功效。

(3)静电及导电功能纤维的开发。近年来纳米材料的发展中最引人注目的是纳米碳管的研究及应用,纳米碳管是由单层或多层的石墨片卷曲而成的无缝微型管状物。外径为20~30nm,内径为1~3nm,依据制备方法不同,长度从1~100nm不等。纳米碳管有许多优良的物理化学性能,可以制作多种纺织新材料。纳米碳管具有优良的导电性能,其导电性甚至高于铜,因此可以作为添加剂,用于制备良好导电性能或抗静电功能的纤维,另外纳米碳管的强度极高、弹性模量也很高,甚至可以弯曲后再弹回,可以用于制备高强高弹纤维的添加剂。

(4)其他应用。纳米微粒具有多种特殊性能,在纺织领域中,除了应用于以上的各个方面,在其他方面也有很好的应用前景,例如利用纳米级的Mg(OH)2、Sb2 O3和Al(OH)3的阻燃特性合成阻燃纤维,一般的阻燃剂主要是一些含磷、溴等的有机物,既有毒又不符合环保要求,因此利用纳米微粒的高阻燃性能将是阻燃剂的一个发展趋势。