纤维新材料及应用-5功能纤维
纺织新材料及其应用
分类
根据其来源和特性，纺织新材料可分为合成纤维、天然纤维和生 物基纤维等。
纺织新材料的发展历程
早期发展
自工业革命以来，纺织新材料开 始受到关注和发展，如人造纤维 如尼龙、涤纶等的出现。
现代进展
随着科技的不断进步，新型纤维 如碳纤维、玻璃纤维、芳纶等高 性能纤维以及智能纤维、生物降 解纤维等环保纤维相继问世。
智能可穿戴设备
智能手表和手环
通过将纺织材料与传感器和电子元件集成，实现健康监测、运动跟踪和通讯功能，提高生活便利性。
智能服装
将纺织材料与柔性电子器件相结合，实现温度调节、心率监测和GPS定位等功能，提升运动表现和健 康管理效果。
环保纺织品
生物降解纺织品
采用可生物降解的纤维制成的纺织品，如聚乳酸纤维和聚羟基脂肪酸酯纤维，减少对环 境的污染。
纺织新材料的应用领域
服装领域
新型纺织材料因其优良的舒适性、防护性能和时尚 性等特点，广泛应用于户外运动服、职业装、智能 服装等。
家纺领域
纺织新材料在家纺领域的应用包括床品、窗帘、地 毯等，它们提供了更好的舒适性和功能性。
产业领域
在汽车、建筑、航空航天、医疗等领域，纺织新材 料因其强度高、重量轻、耐腐蚀等特点而被广泛应 用。
运动鞋
采用轻质、高弹性的新型纺织材料， 如碳纤维和弹性体，为运动鞋提供更 好的支撑和缓震性能，提高运动效果 。
医疗纺织品
手术缝合线
采用可生物降解的纤维制成的手术缝 合线，具有良好的组织相容性和强度， 减少感染和炎症的风险。
医用敷料
采用抗菌、防粘连和可生物降解的纤 维制成的医用敷料，促进伤口愈合， 减少并发症。
详细描述
生态织物不仅可以减少对有限木材和石油等资源的依赖，还可以降低生产过程中的环境污染。常见的生态织物有 竹纤维、麻纤维、再生聚酯纤维等。这种织物广泛应用于服装、家居用品等领域，推动可持续发展和环境保护。
石墨烯纤维应用调研报告
石墨烯调研报告（石墨烯纤维应用）1.新型功能纤维石墨烯纤维的柔性使其可以被编织成各种宏观自支撑的编织物（图3）或掺到棉纺织物中，具有良好的导电性以用在电子纺织物上。
同时可以根据需要制成各种特殊形状的器件，如可伸缩的弹簧，透明、导电复合膜等。
因为石墨烯纤维具有很好的导电性和高的弹性，可以用在柔性导线上。
Gao 等证明银掺杂石墨烯纤维可拉伸150%。
即便在通电情况下，伸缩过程也不会对纤维结构造成破坏。
2.石墨烯纤维驱动器能够快速、可逆地响应环境刺激，并具有形状可控能力的智能材料日益受到关注。
以石墨烯为基础的材料显示出很多适合于驱动器的性能。
与碳纤维相比，石墨烯纤维弹性好，易编织，质量轻并且更容易被修饰的特点。
这使得石墨烯纤维在非传统的柔性器件中具有更大的应用优势。
最近，制成了具有双层结构的石墨烯/聚吡咯（PPy）电化学纤维驱动器。
用其可制成多臂的镊子和网状驱动器，这些驱动器将在生物研究等领域有很大的应用前景。
Qu课题组用激光定位还原氧化石墨烯纤维的方法制成了石墨烯/氧化石墨烯（G/GO）不对称纤维。
G/GO 纤维对湿度非常敏感。
在潮湿环境中显示出复杂的、可控的并能按预期发展的形变。
进而用G/GO纤维可以制作概念性的新型纤维行走机器人，可以在两个载玻片之间移动。
原理上，这个概念型机器人的行走速度可以通过调整相对湿度的交替周期和器件的长度来加快。
3.石墨烯纤维马达常规的石墨烯纤维中，石墨烯片往往沿着纤维方向排列。
将刚纺出的氧化石墨烯纤维水凝胶进行旋转加工，就获得螺旋的石墨烯纤维，见图4（a）。
由于含氧官能团的存在，在一定湿度下，氧化石墨烯发生水分子的吸附与脱附现象，造成石墨烯层间可逆的膨胀与收缩，从而诱发纤维的旋转运动，成为石墨烯马达。
因此，当相对湿度交替变化时，螺旋型氧化石墨烯纤维能够发生可逆的旋转，见图4（b）。
最大旋转速度可达到5190 r·min-1。
这种扭转石墨烯纤维（TGF）可以用作新型的湿度开关。
高效抗菌新型生物基纤维家纺面料的研发及应用
高效抗菌新型生物基纤维家纺面料的研发及应用齐振鹏 宋均宜 张书峰 李洋 钟军 孟娜（山东联润新材料科技有限公司）摘要：本文通过对新型生物质纤维海洋胶原蛋白纤维与银纤维无纺布的性能分析，根据纤维及无纺布的性能设计合理的生产流程，通过改造设备，优化工艺，解决了海洋胶原蛋白纤维及银纤维无纺布在棉纺系统中纺纱的技术性难题，开发出亲肤透气、抗菌抑菌的多功能面料。
关键词：海洋胶原氨基酸纤维；银纤维无纺布；小比例纤维；高效抗菌随着人们消费水平提高和健康意识不断增强，各种抗菌、抑菌等功能性纺织品越来越受到消费者青睐，后疫情时代人们对床品的抗菌、舒适等功能性也提出了更高要求；绿色安全、抗菌抑菌的功能性纺织品有良好的市场前景。
采用银纤维无纺布、海洋胶原氨基酸纤维生产高效抗菌纺织品，其抗菌效果持久、安全环保、舒适健康等优点，解决了生物基纤维与银纤维无纺布在棉纺系统纺纱的技术性难题，开发了多种高效抗菌纱线面料，满足纺织品不同场景下的功能性需求。
以赛紧纺海洋胶原氨基酸纤维/竹纤维/银纤维 48/48/4 40*40 173*120*105″4/1+1/4不规则缎条面料为例，介绍本项目研究。
1.纤维指标及工艺流程1.1 纤维特性海洋胶原氨基酸纤维是以生物科技超分子技术将海洋胶原胜肽氨基酸注入到再生纤维素纤维中制成的一种新型生物基纤维，其制备流程如下图所示。
该纤维与人体皮肤具有很好的亲和性，具有天然除臭、防紫外线等功能。
银纤维无纺布是采用磁控溅射技术将银离子与生物基无纺布复合制成的导电织物，通过银离子有效阻止病菌的繁殖和传播而达到强效抗菌目的，适用于服饰、家纺、医疗卫生、保健等领域，具有强效抗菌、耐洗涤特性。
图1 海洋胶原氨基酸纤维循环流程图2 银纤维无纺布1.2 工艺流程生物基纤维：F A002圆盘抓棉机→F A022-6多仓混棉机→Z F A1102A精开棉机→F A046A振动棉箱给棉机→F A141A单打手成卷机→F A224D梳棉机+银无纺布→J W F1310并条机（予并）→J W F1310并条机（一并）→J W F1310并条机（二28 HOME TEXTILE TIMESFEATURES专题报道2.1.2 锡林-盖板隔距对纱线质量的影响图3不同生条定量和出条速度与棉结的关系图4不同锡林-盖板隔距与棉结的关系图5不同锡林、刺辊速度与棉结的关系并）→RSBD22C并条机（末并）→FA497粗纱机→JWF1510细纱机→S A V I O自动络筒机→B E N N I N G E R整经机→K A R L MAYER耶浆纱机→ZAX9100喷气织机。
纺织新材料及其应用
注：自上至下①PET，ρ＝1.385g/cm3; ②PA6，ρ=1.14 g/cm3 ; ③PP, ρ=0.91 g/cm3
超细纤维的性能
单丝的线密度与纤维的柔性
纤维受力弯曲变形图
悬臂式纤维受力弯曲变形图
直径 弯距
纤维直径与其弯距的关系 D D/2 D/4 D/10 I I/16 I /256 10－4I
m~ 0.0004 µ m之间可以防水透 湿。
开发面料时必须关注服装的舒适性与功能
服装设计实际上是服装材料设计和服装结构 与款式设计；
根据服装的舒适性与功能设计服装材料，进 而设计服装的结构和款式。
纺织（服装）新材料开发设计思路
纤维结 构设计
服装结构 设计与加工
纤维结构 性能表征
织物印染 性能表征
三角形沟槽形成
纤维截面异形化，如Y型、△字型、H 型等。代表性产品有DuPont 公司的 Coolmax 以及其后开发的 Coolplus、Cooltech、Coolbst、 Cooldry 等。
超细纤维的性能
超细纤维线密度与纤维直径及比ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ面积关系
线密度/dtex
4.4
2.2
1.1
0.66
0.11 0.011 0.0011 0.0001
芳香族聚酰胺、高性能聚乙烯纤维、水溶性纤维
（1）差别化纤维
超细纤维
纤维细度：粗旦纤维、细旦纤维、微细旦纤维、超细纤维 及超极细纤维。
超细纤维
美国PET委员会： 0.3～1.0 dtex ；
日本：
小于0.55 dtex ；
荷兰AKZO公司： 小于0.30dtex；
比较公认的细度： 小于1.0 dtex ；
Lyocell纤维
纤维新材料及应用-2高技术
(g/d) 9.0 9.5 9.5 25.0 9.5 9.0 5.0 4.0
纤维管理新部材料
纤维实现高强度的必要条件：
1.主键键强大。
2.大分子横截面积小。
3.取向度高（能够实现高取向）
4.结晶度高，缺陷少。
保障条件：
大分子之间缠结少。 分子链规整。 分子量大。 合适的工艺条件。
内部 资料
纤维管理新部材料
内部 资料
高技术纤维
纤维管理新部材料
内部
高强力高模量纤维
资料
定义：一般把强度高于3GPa或 20g/D纤维称为高强力纤维．
一般模量要在200GPa以上。
Pa KPa MPa GPa TPa
纤维管理新部材料
内部 资料
强度
模量
碳纤维（ＨＴ） ２６g/D 4.6GPa 1500 g/D 235GPa
内部 资料
纤维管理新部材料
内部 资料
三大高性能纤维中，芳纶的产量和需求量是最大的，回顾
2019年世界对位芳纶的产量约4.2万吨，2019-2019年期间
年对位芳纶世界总产量约5.5万吨。对位芳纶的生产商主
要是Dupont公司和Teijin公司两家，其产量分别约占世界
对位芳纶总产量的55%和45%，其它国家或公司仅有少量
内部 资料
纤维管理新部材料
内部 资料
（二）结构与性能
（实际强度只相当于理论强度的10%左右，如何进一步提 高强度仍是当前PPTA纤维研究中的重要课题。）
PPБайду номын сангаасA的结构模型：
存在由伸直分子链聚集而成的原纤。 纤维横截面存在皮芯结构上的差异。 纤维中原纤之间存在微孔。 沿纤维轴向存在周期长度约150~250nm、 与结晶C轴0~10°夹角的褶裥结构。
纤维新材料及应用-4高性能纤维
腹壁修补、胸隔膜修补、疝修 补作为暂时支撑材料。
器官修复（脾脏、肝脏、肾脏） 的包复物
体内定位材料。
3、人工假肢
和其他纤维一起混合制作人工骨的 强化纤维。
4、人工皮肤
创面敷布，不仅保证创面纤维芽 细胞很好生长。而且与生体亲和性好， 能被创面吸收，愈后皮肤光滑。
此外还开发了许多止血纤维，其 他载体性纤维。
美国杜邦的聚酯Aquasorb是一种羧 甲基纤维素钠。
卫生用品材料—尿布、卫生巾、高效 吸血纱布、绷带，快速吸收体液，不 沾伤口。
农业、林业、园艺——与其他纤 维混用制成的膜，作为土壤保水剂， 透水透气性好，所吸收的水份95％可 被植物利用，用它制成的“水合土” 可在沙漠中种植庄稼。
五、生体吸收性纤维
性能指标：
砂岩色（粗品种）和金色（细品种）
密度：1.3 回潮率：0.1 介电强度：190 电阻率：5*1016 热容量：1.34
应用：
工艺传送带：使用寿命长 压滤材料：与金属网媲美 防护编带：电缆包覆 工业用鬃丝：热清洗
防护服装：缝纫线，搭扣带 运动弦线：弹性好。 音乐弦线：音调品质独特。 热塑性复合材料：航空原件，医疗 工具和骨骼代用品。
（一）生体吸收性纤维的分类
天然材料——羊肠线、纤维素、 甲壳素、胶原质、海藻酸盐。
合成材料——聚乙交酯酸酯共聚物、琥珀酸共聚物、聚酰 胺酯、玻璃质。
混合材料——明胶＋聚乙烯醇
（二）应用
1、缝合线 最大的应用领域。30~80天后，吸收 作用完成。
2、内脏修补织物及固定材料
（四）高吸水纤维的开发应用
日本的Exlan公司的“兰西尔－F”， 能吸收120ml/g－150ml/g的纯水， 40ml/g-50ml/g的0.9％盐溶液。
服装新材料
3.甲壳素纤维 甲壳素纤维 地球上存在的天然有机化合物中，数量最大的是纤维素，其次就是甲壳素，前者主 要由植物生成，后者主要由动物生成。估计自然界每年生物合成的甲壳素将近100 亿吨。甲壳素亦是地球上除蛋白质外数量最大的含氮天然有机化合物。仅此两点， 就足以说明甲壳素的重要地位。 早在20世纪60年代末，富士纺公司的研究人员就对甲壳素进行了研究。这些天然材 料来源广泛且安全无毒性，特别适合制作绷带类的产品，能加速伤口的愈合，并且 通过动物试验证明：这种新型的材料对由细菌引起的感染具有比普通抗菌素相同或 更好的疗效。 20世纪90年代初期，日本最先利用甲壳素纤维的特性，制成与 棉混纺的抗菌防臭类内衣和裤袜，深受广大消费者的青睐。其后，日本织物加工公 司与旭化成纺织品公司合作，开发了既能吸汗又能防水透湿的材料，这种材料以具 有无数细孔的聚氨酯布作中间层，并通过对接触皮肤的一侧加涂甲壳素涂层，外表 粘合一层锦纶织物基布制作而成。由于甲壳素具有很强的吸湿性，汗液被它吸收并 通过中间多空层向外层扩散、蒸发。用这种材料制作的运动衣不仅具有良好抗菌性 而且穿着舒适、无闷热及发粘感。
5 发热纤维 传统的保温是以阻止身体所发出的热逃逸为主的，发热纤维 发热纤维 则是自行发热而温暖身体的一种全新材料, 其吸水性之强远远超过其他品种纤维。是吸湿 后能发热的纤维如eks 纤维、softwarm纤维等，目前所谓的自发热纤维在发热方面的功能 是有限的，因为从物质守恒定律出发，出现的热能只能从人体的皮肤呼吸中获得。目前作 为保暖内衣的发热度，大约在3-5度左右。目前在中国的纺织行业中，还没有对发热纤维有 定义的标准，而且大部分的发热纤维都是日本开发出来。 编辑本段发热纤维的特点： ★发热性：利用吸收人体的皮肤呼吸产生的湿气来达到发热的效果。 ★保湿性： 纤维中间部分含有静态的空气，产生良好的隔温效果，不仅让面料本身重量减少，而且静 态空气的保温性也极佳。 ★调湿性：利用纤维表面细微的沟槽所产生的毛细现象和特 殊纺纱工艺，使多余的水分经蕊吸、扩散、传输等作用迅速吸收并散发，使身体保持干爽。 ★柔软性：模仿自然生态中的天然纤维，赋予纤维表面无数可呼吸的微孔，达到天然纤维 的柔软和舒适感。 ★良好的抗起球性：利用特殊的纺纱技术，达到比同类纱线抗起球 性提高很多。
高技术纤维简介
中国化纤产量及其所占世界总量比例
CHINA’S MANMADE FIBER OUTPUT & SHARE IN WORLD
12000
35
10000
产量
30
占世界份额
25
8000
20 6000
15
4000 10
2000
5
0
0
1960 1970 1980 1985 1990 1994 1997 1999 2000 2002 2003
纤维发展历史（5）
▪ 1953年，Ziegler 催化剂的问世使高密度聚乙 烯在德国Hoechst公司首先实现了工业化。
▪ 1957年，Natta又使聚丙烯成为有用材料，并在 意大利的Monecutin公司实现工业化。1958年该公 司开发了商品名为Meraklon的聚丙烯纤维。
纤维发展历史（6）
高感性纤维
高感性是指纤维材料或织物具有与人体 视觉、触觉及环境相和谐一致的感觉。所 谓高感性纤维是指具有手感柔软、美观、 穿着舒适、透气性好等特点的纤维，它们 构成了高技术纤维的支柱。在人类追求高 生活质量的时代，高感性纤维不仅提供了 优良的手感与外观，而且创造出传统纤维 所没有的新颖风格。
Ordinary Fiber
Nylon & Polyester For Textile
Nylon & Polyester For Industrial
Aramid(Kevlar) Polyarylate
60kg
150kg
320kg
高性能纤维强度
— Up to what weight could a filament of 1mm2 in sectional area support? —
碳纤维简介及其应用
碳纤维材料对生活的影响碳纤维简介碳纤维（carbon fiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。
碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构，在沿纤维轴方向表现出很高的强度。
碳纤维具有强度高、重量轻等特点，是一种力学性能优异且具有诸多特殊功能的新材料。
由于碳纤维及其复合材料优异的综合性能及高附加值，被人们称作是二十一世纪的“黑色黄金”，被列入国家“十三五”规划，作为国家重点发展的战略新兴产业。
二十世纪四、五十年代，美国人首次通过牵引人造丝的方法，制备得到了碳纤维符合材料(CFRP)。
此后美国人在该技术方面领跑世界近20年。
1969年，日本东丽公司研制成功高比强度和高比模量的碳纤维。
目前，以日本东丽、东邦和三菱人造丝三家日本公司的碳纤维材料产量占据世界70%以上的高性能碳纤维生产份额。
我国的碳纤维产业发展和国外存在着较大差距，无论是碳纤维的生产和下游的应用。
以碳纤维为例，2017年，全球碳纤维理论产能为147,100吨，而中国为2,6000吨。
差距已经较大，但在实际产量上，差距就更明显。
2016年全球碳纤维产量在84000吨左右，约为产能的60%，但中国的实际产量7400吨（有说5400），不到产能的30%（中国碳纤维2017年需求约24800吨，自给率30%）。
同时国外如东丽可以批量生产T300、T700、T800、T1000、M40、M55、M60等级别的碳纤维，而国内T300、T700可以满足一定的需求，其他级别产品在市场上还没形成规模化供应。
碳纤维的发展目前的碳纤维制备技术已经能制备出比强度比钢高十几倍，密度是一般金属的0.5 倍左右，疲劳极限是拉伸强度的70%~80%，在400摄氏度的高温下强度和弹性模量无变化，易于大面积整体成型。
由于国外碳纤维材料发展较早，除了应用于宇航、航空之外，在汽车、船舶、建筑、车辆、化工设备乃至文娱体育用品都得到了充分的应用。
纤维新材料及应用-8纳米及其他纤维
从可见光到红外线波段内，都有较 好的透光性。
不能单独使用，制成传光束、传像 束、纤维板、光缆等。
用于胃镜等医用纤维内窥镜、工 业用内窥镜及精密传感器的图像传 送元件，也可用于光通讯。
3、渐变型玻璃光导纤维 又称聚光纤维，类透镜纤维
折射率从纤维的轴心沿径向递减， 光在纤维内通过反复聚焦、散射而 向前传递。
料，制作新一代计算机
纳米塑料——蒙脱土，高强度、耐磨耐热、轻、透明的
塑料
屏蔽的纳米涂料——炭黑可变成彩色
玻璃和瓷砖涂以纳米薄膜，可以自清 洁。纳米的催化作用，可以使污物、 细菌变成气体。
纳米粉可使废水净化。 纳米铁粉掺入润滑剂中，具有自修复 功能。 食品采用纳米技术，提高肠胃吸收。 靶向药物，磁性导航定向治疗。
3、量子尺寸效应 当粒子尺寸小 到一定时，费米能级附近的电子能级 由准连续变为离散能级，此时，原为 导体的物质有可能变为绝缘体，反之， 绝缘体有可能变为超导体。
4、宏观量子的阳隧道效应： 隧道效应是指微小粒子在一定情况下
能穿过物体，就像里面有了隧道一样 可以通过。
（三）纳米纤维的用途
纳米纤维的用途很广，如将纳米纤维 植入织物表面，可形成一层稳定的气体 薄膜，制成双疏性界面织物，既可防水， 又可防油、防污；
用途
通讯、传输、医学、交通、装饰 等领域。如网络宽带、数码传输、 照明、标示、光学计量测试、复印、 医疗器械、光导向器、数字显示、 光传感器、广告、工艺品等。
2、皮芯型玻璃光导纤维
由两种或两种以上折射率不同的 玻璃以皮芯形式复合而成。
芯材：折射率和透明度高的玻璃， 以镧系或铅系玻璃为主。直径小于 100微米。粗者易断。
制造方法： （3）复合纺丝法：芯层中加入
新型纺织纤维材料发展趋势与方向
新型纺织纤维材料发展趋势与方向新纤维之所以称为新纤维，主要是因为它在形状、性能或其他方面都不同于原来的传统纤维，并在某些方面进行了改进，以满足生产和生活的需要。
新型纤维可分为新型天然纤维、新型纤维素纤维、大豆蛋白纤维、水溶性纤维、功能性纤维、差别化纤维、高性能纤维和高敏纤维。
新型纤维是在传统纤维在某些方面已经不能满足人们需求的情况下产生的，它解决了传统纤维的一些缺陷。
体现了人们对纺织材料要求的提高。
同时，新型纤维的发展反映了未来纤维材料的发展趋势和方向。
因此，研究当前新型纤维的发展现状和类型，对今后新型纤维的进一步开发和研制具有重要意义。
一、新型纤维的开发前景随着人们环保意识的提高和新型纤维的发展现状，不难看出现在新型纤维的发展趋势是多元化、创新性和环保性。
随着人们生活水平的提高和一些纤维的缺陷，人们不仅满足于新开发的纤维，而且在纤维材料上追求多样化；各种面料新产品的开发需要各种新纤维的问世，这就需要新纤维的新颖性；由于化学纤维和废弃纤维的生产过程造成了很大的环境问题，这就要求未来新型纤维的发展应以环保为导向。
此外，新型纺织纤维的发展取决于高分子科学水平，而我国目前高分子科学发展水平较低，导致很多高性能材料和高附加值产品需要进口。
比如医用缝合线、高性能人造血管的生产，国内几乎是空白。
因此，研究人员应致力于开发各种高性能的高分子材料，进而推动新型纺织纤维的开发和应用。
二、新型纤维的开发意义纺织新材料的应用给传统纺织行业赋予了活力，纺织机电一体化、智能化推广和新的生产技术使这个古老的行业充满活力，重新焕发光彩。
新型天然纤维的不断开发和使用，不仅节约了石油等能源，还减少了环境污染。
天然纤维对人体有一定的亲和力，有些天然纤维还具有医疗保健作用。
随着人们崇尚自然、回归自然的追求不断增长，天然纤维的开发和利用得到了加大，具有更加广阔的市场前景。
三、新型纤维的分类1. 新型天然纤维新型天然纤维主要有天然彩棉和改性羊毛两大类。
纺织工程中新材料的应用探索
纺织工程中新材料的应用探索纺织工程作为一门涉及纤维、纱线、织物及其加工工艺的学科，一直以来都在不断地发展和创新。
其中，新材料的应用为纺织行业带来了新的机遇和挑战。
本文将探讨纺织工程中一些具有代表性的新材料及其应用，包括高性能纤维、智能材料和环保材料等，并分析它们对纺织行业的影响。
一、高性能纤维高性能纤维是具有优异的物理性能和化学性能的纤维材料，如碳纤维、芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维等。
碳纤维具有高强度、高模量和低密度的特点，在航空航天、汽车制造和体育用品等领域得到广泛应用。
在纺织工程中，碳纤维可用于制造高性能的纺织复合材料，如碳纤维增强织物。
这些织物具有出色的强度和刚度，可用于制造飞机的结构部件、汽车的轻量化零部件以及高性能的运动装备，如网球拍、自行车车架等。
芳纶纤维具有耐高温、阻燃、高强度和高模量等特性，被广泛应用于防护服装、航空航天和电子电气等领域。
在纺织领域，芳纶纤维常用于制造防火服、防弹衣等防护用品，以及耐高温的输送带和电缆等工业用品。
超高分子量聚乙烯纤维具有极高的强度和耐磨性，在绳索、防护装备和渔网等领域有着重要的应用。
在纺织工程中，它可以用于制造高强度的绳索和渔网，以及具有良好耐磨性能的防护服。
二、智能材料智能材料是指能够感知外界环境变化并做出相应响应的材料。
在纺织工程中，常见的智能材料包括形状记忆材料、相变材料和导电纤维等。
形状记忆材料能够在一定条件下改变形状，并在特定条件下恢复原始形状。
例如，形状记忆合金丝可以被编织到织物中，用于制造具有形状记忆功能的服装，如能够自动调整领口和袖口形状的衬衫。
相变材料能够根据环境温度的变化吸收或释放热量，从而实现温度调节的功能。
将相变材料微胶囊化后可以嵌入到纺织纤维中，制造出具有调温功能的织物，这种织物可用于制作保暖服装和智能床上用品，能够根据人体的温度和环境温度自动调节热量，提供舒适的穿着和使用体验。
导电纤维具有良好的导电性，可用于制造抗静电织物和智能电子纺织品。
纤维新材料及应用-3物理改性纤维
用途： 秋冬季衣料，登山服，滑雪服。 被褥的棉絮。铺层性良好，保暖 性与羽绒相当，可洗性好，不成堆 成团。
（二）三维卷曲纤维 螺旋状卷曲纤维，具有优良的蓬松 性和垫弹性。 三维卷曲+中空=极好的保暖性
制造方法 双组分法：两种具有不同收缩性的 聚合物纺丝，经热处理后产生三维 卷曲。
双组份材料：改性聚பைடு நூலகம்+聚酯 聚酰胺+聚酯 要求有较大的熔融粘度差。
原丝截面： 各种形状单丝的无规组合。
2.异形异旦多异混纤丝 单丝线密度1.1dtex以下占5%以上， 保持良好的柔软性。 异形粗旦丝的线密度大于3.3dtex 的占20%以上，保证蓬松和干爽感。
为了防止异形纤维的凹凸部分相互 啮合，失去蓬松性，在多异混纤丝 中混入一种特殊的异形纤维——钩 形纤维。 钩形纤维的截面尺寸有特殊要求。
化学方法：
选择合适的第三单体进行共聚，破坏分子结 构的规整性。或者引入刚性链段，以提高冷 结晶温度，抑制结晶速度。 聚酯的共聚单体：间苯二甲酸及其衍生物、 己二酸、新戊二醇。 聚己内酰胺共聚单体：聚己二酰己二胺盐。
三种类型： 沸水收缩型：拉伸倍数4.6，定 型温度35°，沸水收缩率30.0%， 干热收缩率38.3%。
五、混纤丝 （一）异收缩混纤丝 由收缩纤维与普通纤维组成的复合 丝。 两种纤维的沸水收缩率差大于 10%。
主要类型有： 微小丝圈异收缩混纤丝 超高收缩型异收缩混纤丝，差异 20%以上。 超低收缩型异收缩混纤丝。 鞘丝用自伸长纤维。
（二）异旦混纤丝 粗旦纤维与微细纤维混纤的方 法制成。既有柔软性和悬垂性，又 有身骨。
制造方法： 并列纺丝
同板纺丝
（三）异形混纤丝
由截面形状不同的单丝组成。 纤维之间存在空隙和毛细管结构。织物 具有良好的蓬松性和回弹性。
具有调温作用的新型纤维
和排汗性 ， 使其成为 自由呼吸的纺织品， 常温下能使 人体适感温度下降 ４ －８℃ ， 被称为“ 天然空调” 。
２ 智 能调温牛 奶蛋 白空调纤 维
１ 天然 空调纤维“ 皇后” —— 亚麻 纤维
亚麻 纤 维是 植 物 的 皮层 纤 维 ， 的功 能 近 似人 它
空调型牛奶蛋 白纤维足一种具有相变蓄能 、 智 能双向调温功能的新型纤维。这种纤维应用专有技 术， 在特制的蛋白质纤维 中加入相变材料制成 的相
成。
机理的不同。传统的保温衣物主要是通过绝热方法 来避免皮肤温度降低过 多，ｉ 『相变纤维 的保温机理 ｌ １ 则对变形 、 水分和气压小敏感 ， 也元过闷、 感觉 ， 厚 能为人体提供舒适的微气候环境。其原 囚 于相变
定的温度范围内自由调节纺织 品内部温度 ， 当外界 环境温度升高时， 可储存 能量 ；当外界环境温度降 低时释放能量 ， 使纺织品内部温度波动相对较少 ， 人 穿着 、 使用时会感觉更加舒适＿ 。 ６ ｊ
相变纤 维织 物与传 统纤 维织物 的 区别在 于保 温
５ 具有降温功能的玉石纤维
石纤维足一种凉爽保健型纤维 ， 它足运用萃 取和纳米技术， Ｋ 使～ 台和其它矿物质材料达 到亚纳 米级粒径 ， 然后熔入纺丝熔体之 Ｉ ， ｝ 经纺丝加 １ ［而制
变微胶囊和特殊修饰的纳米 级负离子发射材料 ， 加
工而成的多功能纤维 。纤维 的载体材料可广泛采用 经 天然 蛋 白质 （ 如酪 蛋 白 、 毛 角蛋 白 、 羊 大豆 蛋 白 、 珍 珠蛋白等） 改性的高聚物（ 如聚丙烯腈 、 聚乙烯醇、 纤 维素等 ） ［ 。 该纤维具有优于普通腈纶纤维的 良好手感和物 理特性。有关研究表 明， 其纤 维相变焓 吸热 主值范 围在 ２ ～３ ７ ５℃之间 ， 相变吸热值达到 ｌ 以上 ， ４Ｊ 放热范 围在 １ ～２ ７ ６℃之间 ， 相变放热 值同样达 到 １ ／ ４ ｇ以上 ， Ｊ 而普通牛奶蛋 白纤 维和天然纤维不具 有此 功能 的 。 由于纤 维载 体还 含有 大 量具 有 生理 活 性的蛋 白质 ， 以还有很好 的营养皮肤性和高于一 所 般化纤的吸湿性 、 导汗性 。该纤维可与不 同纤维混 纺， 且混纺的纤维 同样具有双 向智能调温和很好的 营养皮肤性能。
纤维增强原理
纤维增强原理纤维增强原理是指在材料制备过程中，通过添加纤维材料来增强材料的力学性能和耐久性能的原理。
纤维增强材料是一种复合材料，由纤维和基体组成，其中纤维起到增强作用，基体起到传递载荷和保护纤维的作用。
纤维增强原理的核心在于纤维的作用。
纤维可以分为连续纤维和短切纤维两种。
连续纤维是指长度很长的纤维，通常是直接使用天然纤维或人工合成纤维，如玻璃纤维、碳纤维等。
短切纤维是指长度较短的纤维，通常是将连续纤维切断得到，如短切玻璃纤维、短切碳纤维等。
不同类型的纤维在增强原理中起到的作用略有不同，但本质上都是通过增加材料的界面粘结强度和抗拉伸性能，来提高材料的力学性能。
纤维增强原理的优势在于可以显著提高材料的强度、刚度和耐磨性能，同时也可以改善材料的疲劳性能和抗冲击性能。
通过合理选择纤维材料的类型、长度和含量，可以使得材料在不同方向上具有不同的力学性能，从而满足不同工程应用的需求。
此外，纤维增强原理还可以有效地延缓材料的破坏过程，延长材料的使用寿命。
纤维增强原理的应用非常广泛，包括航空航天、汽车制造、建筑工程、体育器材等领域。
在航空航天领域，碳纤维增强复合材料被广泛应用于飞机机身、翼面和动力系统等部件中，以减轻结构重量、提高飞行性能；在汽车制造领域，玻璃纤维增强塑料被广泛应用于汽车外壳、内饰和悬挂系统等部件中，以提高汽车的安全性和燃油经济性；在建筑工程领域，碳纤维增强混凝土被广泛应用于桥梁、隧道和地基等工程中，以提高结构的承载能力和抗震性能；在体育器材领域，碳纤维增强复合材料被广泛应用于高尔夫球杆、网球拍和自行车车架等器材中，以提高器材的性能和使用寿命。
总的来说，纤维增强原理是一种有效的材料增强方法，通过合理应用可以显著提高材料的力学性能和耐久性能，满足不同工程应用的需求，具有广阔的应用前景。
纤维新材料及应用-5功能纤维
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1、抗紫外线纤维
有机紫外线吸收剂： 水杨酸系（有效吸收波长：290~330nm） 二甲苯酮系（有效吸收波长：270~380nm） 苯并三唑系（有效吸收波长：270~380nm ） 氰基丙烯酸酯系（有效吸收波长：270~350nm）
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无机紫外线散射剂：氧化硅、 三氧化二铝、氧化镁、氧化锌、二 氧化钛、石墨、高岭土。
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主要成分是黄烷醇、黄酮醇、丹宁 酸等有机高分子物质。
该消臭剂能溶于水，也能溶于亲水 性有机溶剂。
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5、消臭羊毛
氧化剂进行树脂防缩加工处理— —使纤维改性，表面带负电荷——将 含有消臭剂的环化糊精掺入阳离子性 聚酯胺氯甲代氧环丙树脂中，并使之 附着再羊毛纤维表面。
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四、防辐射纤维
各种高能射线、X射线广泛应用。 称为无形杀手。中子辐射、紫外线 辐射也有一定危害。电磁波辐射， 会造成脱发。
芳香与纺织品的结合由来已久，
最初的办法很简单：喷洒或缝缀— —熏香——活性炭吸附——涂香和 浸香（水溶液中浸渍、粘合剂涂层、 微胶囊整理）
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1、共混型
纤维基材（常规聚酯和聚酰胺类） ＋分散剂（分子量2000－4000的聚 酯多元醇）＋增粘剂＋香料。
缺点：芳香物质的沸点在250℃ 以上，否则挥发。
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中子吸收剂主要含硼、锂等化合 物，如碳化硼、氮化硼、氟化硼、 氟化锂等。
纤维基体一般是聚乙烯、聚丙烯、 聚酯、聚酰胺等。
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制造方法：
（1）离子交换纤维吸附法：普通阴离子
交换纤维置于硼元素的化合物（硼砂、硼酸） 中浸泡。或阳离子交换纤维在锂的化合物 （氢氧化锂、卤化锂、碳酸锂）浸泡一定时 间。
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3、共混型芳香纤维
沸点250℃以上的芳香物质 ＋平均分子量2000－4000的脂 肪族聚酯多元醇 ＋平均粒子直径0.1－0.5微米的 TrO2微粒。 混合后，掺入聚酯纺丝液中，获得 内部物质均匀分散的聚酯短纤维。
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其他各种类型：
4、微胶囊共混型芳香纤维 5、包芯中空型芳香纤维 6、中空型多芯芯鞘芳香纤维 7、吸入型共混芳香纤维 8、吸入型非完全包芯芳香纤 维
防紫外线纤维的织物对紫外线的反射 率可以达到97%以上。
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制作方法： 将紫外线吸收剂或屏蔽剂以共聚、
共混、复合和后整理的方式加入到 纤维中。
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用途： 防紫外线伞、帐篷、T恤衫、遮
阳帽、交警及野外作业工作服、高 山及紫外线辐射强度较大地区的防 护服。
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2、防中子辐射纤维 含硼陶瓷纤维；防中子添加剂+普
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麝香最为著名，我国西南－尼泊 尔一带，约20－40克，每千克10万 美元。1939年，鲁奇因分析出麝香 的化学成分而获得诺贝尔奖。
香气浓郁。
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3、合成香料 19世纪末期，合成香料问世， 开始广泛应用，打开了市场的大门。
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各种芳香气味的心理医疗效果:
醒神 ——薄荷、桉树、柠檬、马鞭草、香茅、麝香 草、玫瑰、迷失香
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3、化学消臭 是使恶臭分子与消臭剂发生化
学反应生成没有恶臭气味的物质。
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脱硫反应：硫酸亚铁等铁盐—生成 硫化物
氧化－还原反应：用氧化剂或 还原剂
离子交换反应：用金属离子— —络合反应
加聚反应：有机酸类物质—— 与氨臭
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4、生物消臭
通过各种生物作用消除恶臭的方 法
所用生物包括细菌、酵母、多种 生体酶。
（一）恶臭物质种类与危害 地球上约有200万种化合物，估
计1万种化合物是属于恶臭物质包 括的种类有：
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醛 R-CH=O 酮 R-CR=O 酸 －COOH 氨 RNH2 硫化氢 R-SH 甲基、乙基硫化物 R-S-R’ 醇 R-OH 酚
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天然恶臭物质是蛋白质、多糖等生物 分子经需氧菌和厌氧菌分解而成。典 型的是粪尿，其组成物质已经分析出 27种。
缺点：芳香物质的沸点在250℃ 以上，否则挥发。
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2、包芯型 直接借用芯鞘复合纤维技术。 鞘层：聚酯、聚酰胺。 芯层：熔点特别低的聚合物如聚
乙烯共聚物或均聚物。 芳香物质加入到芯层。
香味只能沿纤维纵向从端面逸出。
改进：中空包芯型
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3、吸入型
解决低沸点问题。 乙烯－醋酸乙烯共聚物以共混方 式纺入，浸入油性芳香剂中——加 压或常压下保持一定时间，吸收足 够的芳香剂。
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3、消臭聚丙烯腈纤维 利用配位吸附而实现消臭功能， 具有持续的消臭功能，没有臭气再 释放的问题和生成有害物质的问题。 消臭机理尚不清楚。
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4、消臭絮棉
使用天然消臭剂，从茶、山茶、 椿树、杨桐等山茶科植物的叶子中提 取分离的液态蒸馏产物，这种消臭剂 最大的特点是能将花香及香水等好闻 的气味保留下来，只除去令人不快的 恶臭。
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三、消臭纤维 消臭是指消除已经产生的臭气，
这类臭气不止是由于细菌繁殖所造 成的。而往往是一些物质，如人粪 尿、化学产品等物质所固有的气味。
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三、消臭纤维 消臭是指消除已经产生的臭气，
这类臭气不止是由于细菌繁殖所造 成的。而往往是一些物质，如人粪 尿、化学产品等物质所固有的气味。
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功能纤维
一般是指通过添加某些物质而 使纤维具有某些特殊性能的纤维。
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功能纤维的一般制造方法：
1.接枝改性：通过化学反应在纤维上接 上特定的离子基团，具有较高的安全性； 还可以通过交联剂来实现接枝改性。 2.共混纺丝：将功能材料加入到纺丝聚 合物中，用传统设备进行纺丝。功能纤 维可以是中空纤维，也可以是皮芯结构、 并列的复合纤维。
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1、抗紫外线纤维
有机紫外线吸收剂： 水杨酸系（有效吸收波长：290~330nm） 二甲苯酮系（有效吸收波长：270~380nm） 苯并三唑系（有效吸收波长：270~380nm ） 氰基丙烯酸酯系（有效吸收波长：270~350nm）
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无机紫外线散射剂：氧化硅、 三氧化二铝、氧化镁、氧化锌、二 氧化钛、石墨、高岭土。
细菌对恶臭物质分解；生体酶对 恶臭物质的氧化起到催化作用。
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（三）消臭纤维举例
1、活性炭纤维 聚丙烯腈纤维——予氧化
丝——碳纤维——活化炉中进行高 温水蒸气处理制成活性炭纤维。
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2、消臭人造丝 是专供病卧不起的患者应用。
用特殊方法把活性炭微粒均匀掺 入粘胶纺丝液中，添加量可达到1： 1以上，纤维化之后再进行复合。
清心镇静—— 熏衣草、佛手柑、柠檬、迷失香、欧 薄荷、玫瑰、肉桂、肉豆蔻
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(二)芳香纤维的技术类型
芳香与纺织品的结合由来已久，
最初的办法很简单：喷洒或缝缀— —熏香——活性炭吸附——涂香和 浸香（水溶液中浸渍、粘合剂涂层、 微胶囊整理）
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1、共混型
纤维基材（常规聚酯和聚酰胺类） ＋分散剂（分子量2000－4000的 聚酯多元醇）＋增粘剂＋香料。
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1965－1975第二阶段，前半期 追求抗菌效果（有机汞、有机锡、 有机铜、有机锌、酯系列化合物及 含硫有机物）；后半期安全性引起 了争议。
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1973年（日本）停止使用有机 汞。美国道康宁公司开发了DC－ 5700抗菌剂，1975年开始商品化生 产。
80年代末，出现了抗菌纤维。
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催眠—— 檀香、橙花油、熏衣草 抑制食欲——艾蒿精油、迷失香精油、桉树精油、松 藻精油
促进食欲 ——麝香草、月桂叶、柠檬、肉豆蔻、 香精花、洋葱、大蒜
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各种芳香气味的心理医疗效果:
抗偏头痛 ——橙香、柠檬、佛手柑、熏衣草、迷失 香、欧薄
厌烟—— 橙香、柠檬、佛手柑、肉桂、肉豆蔻、香 姜花
催淫—— 檀香木精油、土香根精油、劳丹胶精油、 琥珀、麝香
有机金属化合物：
有机汞、锡、锌、银、钛
无机金属化合物：
硝酸银、硫酸铜、氯化锌。
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具有很高的抗菌性，与硫氢基结 合性强。对金黄色葡萄球菌、白癣 菌、大肠杆菌显示很好的杀灭作用。
很多不受温度、湿度条件的影 响，而且不易溶出，提高了安全性。
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2、苯酚类抗菌剂 机理：能进入细菌细胞的内部，
毯等纺织品。
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2、食品卫生的主要措施 工作服、围裙、抹布、食品包
装布等必须要考虑抗菌功能。
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3、舒适生活环境的有效途径
服装内气候构成微生物滋生繁 殖的条件。如金色葡萄球菌、假白 喉杆菌、大肠杆菌、黑曲霉菌等。 也会产生一定的病理刺激。即使这些细菌
是非致病性细菌。
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此外，人体分泌产生的汗液、 皮脂受到细菌的分解作用，产生氨 气等恶臭气体，不仅使服装沾带体 臭，还会使人穿着不舒适。
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4、对纤维本身性能的保护 高温高湿气候，造成微生物大
量繁殖，使衣料变色、材料变脆， 甚至会危及皮肤。
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抗菌纤维的发展过程：
第一次世界大战，丹麦科学家 发现毒气受害者的伤口不会化脓。
第二次世界大战部分德军的军服进 行抗菌整理
1955－1965第一阶段，酝酿时期， Sanitary整理，引起了人们的兴趣。
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二、抗菌纤维 是指在织物形成之前就赋予抗菌
性的纤维。
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（一）抗菌的价值
微生物广泛存在，包括细菌、 霉菌、放线菌、酵母等菌类达数千 种，人类处于细菌的包围之中。纤 维上也附着很多微生物，一般在 103－108个/cm2之间，条件适宜就 会迅速繁殖，产生危害。
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1、医护用品的主要性能要求 医院的服装、被单、窗帘、地
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优点：对芳香物质的沸点没有限制 挥发缓慢、不溶于水 改善作业环境，提高纺丝工
艺性能
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（三）芳香纤维举例 1、“花之精”芳香纤维
采用微胶囊技术，以聚氨酯为微 胶囊壁材，用硅系特殊粘合剂进行 涂敷加工。有15种香型。
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2、森林浴纤维
复合包芯纤维，鞘部：聚酯， 芯部：刺柏天然
精油的复合聚合物。
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1、植物香料
各类具有芳香气味的植物，涉及花、 叶、茎、果实、根各个部分。
提取方法：水溶解 水蒸汽蒸馏 溶剂萃取
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可以提取植物精油的植物，品种繁 多，但需要大量资源才能提取少量 香料。如用3吨玫瑰花才能制成1kg 香料。
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2、动物香料 数量极少，世界上仅有麝香、龙
诞香等4种。
破坏细胞壁，影响其脱氧核糖核酸 DNA和核糖核酸RNA，抑止与合成 核酸和蛋白质相关的酶的功能。
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最重要的是二苯基醚类抗菌剂。 GG－1型抗菌剂（我国开发）
有优异的抗菌性，毒性低。
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3、有机硅季胺盐类抗菌剂
机理：细菌一般带有负电荷， 而季胺盐中的N＋带正电荷，造成相 互吸引。这将导致细菌细胞中酶的 代谢功能障碍，使其丧失呼吸功能 而失去活性。这种抗菌机理称为 “接触杀死”
通高聚物。
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中子吸收剂主要含硼、锂等化合 物，如碳化硼、氮化硼、氟化硼、 氟化锂等。
纤维基体一般是聚乙烯、聚丙烯、 聚酯、聚酰胺等。
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制造方法：
（1）离子交换纤维吸附法：普通阴离子
交换纤维置于硼元素的化合物（硼砂、硼酸） 中浸泡。或阳离子交换纤维在锂的化合物 （氢氧化锂、卤化锂、碳酸锂）浸泡一定时 间。