纳米纤维和纳米材料在非织造布中的应用

第六届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集２００６·５

静电纺丝法是对带电聚合物熔体或带电纤维素溶液施加强电场，利用电场产生的静电吸引力作用进行纺丝的工艺。纺丝过程中，带电高聚物喷射流喷出纺丝孔穿过强电场时，受到电场静电吸引力的作用，形成直径为ｌＯｎｍ’１０００ｎｍ的纳米纤维。这些纤维可以直接被纤网载体收集，形成复合增强非织造布。目前，适合静电纺丝加工的聚合物超过３０种。静电纺丝法制成的非织造布可阻隔细菌、病毒及有害物质，并且柔软透气。一些过滤性、阻隔性、粘合性和保温性优异的尼龙静电纺丝法生产的非织造产品，己经被用来制作高性能的过滤材料，比如化学防护服装。

图１静电纺丝示意图图２静电纺丝喷丝头

图３三种纳米纤维在不同放大倍数下的电镜照片

复合纺丝法也可以生产纳米纤维，典型代表是剥离型和海岛型复合纺丝法。美国Ｈｉｌｌｓ公司的海岛型复合纺丝技术是在每根海岛纤维生成１０００个左右的岛，经过充分拉伸使岛相成为纳米直径的原纤，再将海相用溶剂洗去，剩下的部分即是纳米纤维。由于这种纤维具有极高的柔软度和极小的细度，因此以此纤维为原料制作的非织造布具有麂皮般的效果，被广泛应用于制作高档合成革基布，应用前景广阔临１。另外经纳米纺丝工艺制作的尼龙纤维非常适合制作过滤材料，这些过滤材料能极好的满足燃气轮机、压缩机的过滤要求。

第六届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集２００６—５

图４纳米纤维复合过滤材料

另外，利用纳米纤维的低密度、高孔隙度和大比表面积特性，制作多功能非织造布美容护肤面膜，这种非织造布材料的面膜具有大量的微孔结构，有利于蒸汽扩散。由于纳米纤维的毛细芯吸作用很强，因此面膜的吸水性和吸油性也相应提高。并且面膜的舒适性有很大的提高，这些都恰好弥补了传统面膜的不足，具有巨大的潜在市场。纳米纤维非织造布还可以用于皮肤伤口的治疗和制作特殊功能的止血材料。纳米纤维非织造布具有的微孔可滤除微细粒子，防止细菌渗入，并且能使蒸汽扩散，具有“可呼吸性”，满足皮肤呼吸排汗的需要。由可生物降解聚合物制成的纳米纤维非织造布，可以直接在伤口表面的皮肤形成保护层，不仅可以促进伤口皮肤的生长，而且伤口愈合后不会留下疤痕，这是传统的包扎治疗所不能比拟的。

２纳米材料在非织造布改性和功能整理上的应用

纳米材料运用到非织造布中可以提高非织造布的质量，提高性能，降低成本，并且使生产高技术、高附加值产品成为可能。综合国内外的研究情况，纳米材料在非织造布中的应用主要体现在以下几个方面：将具有特殊性质的纳米微粒加入聚合物中共混纺丝；利用纳米整理技术赋予非织造布独特性能。

２．１含有纳米材料的聚合物导电纤维

自１９９６年以来，导电聚合物纤维的研究便开始了。纳米导电纤维的直径细小，导电组分主要是纳米金属化合物和纳米级碳黑，导电性和耐用性优良。纳米导电型金属化合物纤维的导电性能较好，

纤维可纺性较高，但成本较碳黑型的高，大规模应用有一定困难；纳米导电型碳黑易于制取，且价格低廉，成纤容易，但碳黑添加到纤维中后会使纤维变黑，影响产品的外观∞１。最近有报道显示，

以纳米二氧化锡或纳米二氧化钛为填充物的聚合物导电纤维，相对于纳米碳黑导电纤维具有更好的导电性能和可纺性，并且色泽白亮，产品效果更美观，总体成本较普通纳米金属导电纤维要低。

以纳米导电聚合物纤维为材料生产的非织造布可以用来制作防护隔离服、电磁屏蔽罩，这些非织造产品在电子工业领域、医疗卫生领域和军事科学领域都有广泛的用途。

２．２用于过滤领域的纳米驻极体非织造布

驻极体过滤材料的过滤效率要远远高于常规过滤材料。驻极体过滤材料带电量的多少和电荷衰减的快慢程度对产品的性能和使用寿命影响很大，纳米陶瓷是自发电极性最强的矿物驻极体材料，

极化矢量不受外部电场的影响，具有压电和热电性。将纳米微粒作为添加剂，加入到聚丙烯切片中，生产驻极体熔喷非织造布，并对该非织造布进行电晕放电，制得新型的复合驻极体熔喷非织造布滤材。对复合驻极体熔喷非织造布滤材进行性能测试，结果显示：极性纳米陶瓷容易吸附电晕放电时产生的自由电荷使聚丙烯大分子更容易极化。添加纳米陶瓷微粒后能明显改善熔喷聚丙烯驻极体非织造布驻极效果，提高了材料的静电吸附能力和过滤性能，并且降低过滤阻力，是高效滤材的理想替代产品。

２．３含有纳米材料的新型粘胶纤维

粘胶纤维是非织造布的重要原料之一，其组成结构与棉相似，并拥有棉纤维的大部分优点，吸湿、透气及染色的特性与棉纤维基本相同。粘胶纤维非织造布手感柔软、滑爽，具有优异的悬垂性

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纳米纤维和纳米材料在非织造布中的应用

作者：王旭， 焦晓宁

作者单位：天津工业大学

1.张帆.杨俊玲纳米技术在功能性纺织品中的应用[会议论文]-2007

2.王倩纳米技术在纺织物上的应用[期刊论文]-现代纺织技术2006,14(5)

3.小村伸弥.刘辅庭用静电纺丝开发新型纳米纤维非织造布[期刊论文]-产业用纺织品2006,24(9)

4.伏宏彬.阳建斌纳米材料及其功能化纤[期刊论文]-成都纺织高等专科学校学报2004,21(3)

5.越智隆志.刘辅庭熔融纺丝型纳米纤维的开发[期刊论文]-产业用纺织品2008,26(9)

6.孔祥刚.孟涛.宗纪鸿纳米材料在开发功能性细旦丙纶长丝中的应用[会议论文]-2001

7.尹桂波.耿琴玉.马顺彬静电纺丝素纳米纤维工艺影响分析[会议论文]-2006

8.李秀明.邓桦纳米TiO2抗紫外线整理剂的整理工艺探讨[会议论文]-2006

9.孙家琦.顾国光纳米纤维研究开发的现状与前景[会议论文]-2003

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