纳米功能纤维

为了进一步提高远红外织物的保健功能特性，人 们正在寻求与其他功能的复合技术，例如与蓄热 保温织物和电热织物的功能相结合。蓄热保温织 物是一类能吸收太阳光能的材料，可使波长2微米 以下的高能光线转化为热量，它能更好地发挥远 红外织物的保健功能。如日本东丽公司开发成功 一种远红外织物，该织物是一种采用两种纤维的 双层结构，其内层由远红外纤维织成，而外层则 由蓄热保温纤维织成，这种织物具有优良的保健 功能。随着科学技术的发展，近年来，电热织物 获得了较大的发展，一般采用掺不锈钢纤维的纱 线、涂层导电碳的纱线或导电聚合物纤维纱织造 而成，以此作为远红外织物的热源，尤其适用于 制作远红外电热毯等复合功能产品。
粒子与成纤聚合物混合，制备具有相应功 能的纤维，纤维的直径不一定是纳米级;另 一类是通过静电纺丝、多组分复合纺丝法
以及分子技术制备直径为纳米级的纳米纤 维。
二、目前国内外对纳米功能纤维的
研究状况
1 抗菌除臭功能纤维
将超细抗菌粉体加入到化纤或用后整理法加入 到纺织品中后，纤维或纺织品将对各种细菌、真 菌、霉菌起到抑制作用。多数金属离子都有抗菌 作用，但有的重金属对人体有害，有的对纺织品 染整不利，目前多用接触性抗菌剂银、铜、锌的 离子及其化合物等，或光催化抗菌剂二氧化钛、 氧化锌、纳米硅基氧化物等。如用二氧化钛、硫 酸钡、氧化锌的纳米颗粒作核，外包覆银可抗细 菌，若包覆氧化铜、硅酸锌可抗真菌。一般在化 纤中加入1%这种微粉，即可起到抗菌作用。
聚苯胺是优良的结构型导电聚合物，用其制 备导电纤维，导电性能持久。MacDiarmid 采用静电纺丝技术制备了高导电的硫酸掺杂
的聚苯胺纳米纤维，扫面电镜测得其平均直 径为139nm，最大直径为275nm，最小直 径为96nm，四针探测法测得单根纤维的电 导率为0.1S/cm。Wu和Bein利用含有直径 仅3nm的六角形孔道的铝硅酸盐基体模板制 备出了导电聚苯胺纳米原纤，从孔道中抽出 的聚苯胺纳米原纤电导率约为10-2 S/Vcm, 远远大于抽出前基体的电导率10-8S/cm 。
德国 Zimmer公司推出的SeaCell纤维是一种具 有抗菌功能的Lyocell纤维。它以Lyocell纤维的 加工工艺为基础，在纺丝溶液中加入研磨得很细 的海藻，使海藻以粉末或悬浮物的形式在纺丝前 加入。SeaCell纤维的一个突出特点是对金属离 子有很好的吸附能力。在SeaCell纤维活化过程 中，银、锌、铜等灭菌金属被纤维所吸收，永久 嵌入纤维的芯部金属离子通过纤维素的膨胀牢固 的固定在纤维矩阵中，并促进海藻在纤维横截面 上的均匀分布，永传统的清洁方法不会影响吸附 在SeaCell纤维上的金属离子。
Omikenshi公司的Crabyon纤维素纤维中含有甲 壳质/壳聚精，具有温和的抗菌/防臭性能。其它 天然材料的应用也很常见，如:日本Nisshinbo公 司的Kanzouryoku棉、涤棉织物采用甘草元素进 行天然抗菌性整理，可用于衬衫、针织服装、床 上用品。Shikibo公司的Chabafresh棉织物利用 从茶叶中提取的儿茶素进行处理，以获得良好的 除臭、抗菌效果和耐机洗性能；Aloeju是经芦荟 成分处理的棉织物，具有抗菌效果和特殊的保湿 性能，对皮肤有保健作用；Elaion AF织物则利 用了橄榄油的功能；Melma中使用了土壤中含有 的矿物质。
也有借助于玻璃纤维纺丝技术，采用氧化铝等陶 瓷物质进行高温熔融纺丝，其后通过聚合物熔槽 而包覆一层薄膜，从而提高了纤维的柔软性。在 开发高档毛织物面料时，可在远红外毛织物后整 理之前，采用苛性钠水溶液使毛纤维表面的鳞片 膨润化，能有效地吸附远红外陶瓷微粉，当低温 下鳞片恢复原状时，远红外陶瓷微粉被封入毛纤 维内，从而提高了远红外毛织物的质量和性能。
防护功能，还具有防透明、凉爽功能，并具有丰 富的褶皱和棉型手感。
日本仓敷公司将纳米ZnO加入到聚酯纤维 中，制得了防紫外线纤维，该纤维除了具 有防紫外线功能外，还具有抗菌、消毒、 除臭功能。国内罗纪华等人将添加有纳米 级抗紫外线功能材料的涤纶纤维与苎麻纤 维行混纺交织，制成了纳米苎麻抗紫外线 织物。这种织物充分发挥了抗紫外线涤纶 纤维与苎麻纤维的优势，满足了人们追求 美观、舒适，同时具有防护功能性的要求。
理，具有复杂功能，包括吸水、抗静电与
防污功能。中科院化学所徐坚模仿荷叶的
表面结构，研制出人工仿生荷叶薄膜，具 有不沾水、不沾油和自我修复功能。
4 导电功能纤维
自 1996 年 ReHeker等人将聚苯胺溶解在硫酸中 进行静电纺丝制得了聚苯胺细旦纤维以来，人们 便开始了超细导电聚合物纤维的研究。现已获得 了几种导电聚合物纳米纤维、原纤和纳米线。导 电聚合物纳米纤维除了具有其他纳米纤维一样的 高比表面积和高长径比之外，还具有优良的导电 性，使其具有更大的应用潜力和研究价值，在纳 米微电子电路、分子导线、纳米线圈等方面显示 出巨大的潜在性能和应用价值。
日本 Kuraray公司的Shin Up涤纶/锦纶双 组分纤维，芯是普通涤纶，鞘是含有光除 臭剂的锦纶。它通过化学中和、光催化作 用，呈现复合的和持久的除臭功效。由于 光催化作用不会达到饱和点，所以只要存 在有害气体，它都会起作用。它对烟味、 汗味、腐烂气味、宠物气味都有效。只要 混纺30%的这种纤维就有除臭效果，主要 用途包括运动装、医院或食品加工用服装、 护士服装等。
微粒的聚酯纤维制成，能屏蔽紫外线。龙尼
奇卡公司的萨拉克尔纤维是芯部含纳米氧化 锌的聚酯长丝。
三菱人造丝公司的奥波埃纤维是含纳米紫外屏蔽 剂微粒的聚丙烯纤维。Komatsu Seiren公司的 UV Digital 99涤纶、锦纶织物用一种双重效果 (吸收紫外线与反射、折射紫外线)的涂层材料，
来保护皮肤免受紫外线侵害，可用于运动服、室 外服装和伞等。Fuji Spinning公司的 Rayfiltered 棉织物经过后整理后，能有效地防 止紫外线A与紫外线B，可用于动服装。Toray公 司的Arfix涤纶采用特殊的合成陶瓷来实现紫外线
日本 Kuraray公司的ESMO是在涤纶的内芯
混入可见光反射剂，它的特性是防紫外线、
隔热和防透明，用于运动服、制服、帽子、 窗帘等EMSO的出现激起了日本纺织界中紫
外线屏蔽材料的迅速发展。日本东丽公司开 发的Aloft Fieldsensor ，Aloft是含有无机
微粒的聚酯纤维，能有效的发射阳光。 Fieldsensor则是由Aloft开发的一类织物。 帝人公司的Physiosensor织物为含有无机
1994年，日本森下仁丹等五家公司共同开 发成功含有物美价廉的海藻碳远红外纤维。
采用特殊的工艺可将海藻碳化得到海藻碳， 径粒可达到0.4微米，用共混纺丝法渗入到 涤纶长丝内，制成远红外涤纶长丝。其织 物在接近人体体温35℃情况下，能高效和 地放射远红外线，放射率高达94%。当织 物中含海藻碳纤维的用量达到15-30%时， 就能获得充分的放射效果，而且海藻碳价 格便宜，可降低远红外织物的成本。
MacDiarmid 等人在使用聚苯乙烯的四氢 呋喃溶液静电纺丝制得直径小于100 nm 的
聚苯乙烯纤维的基础上，将樟脑磺酸掺杂
生扩散。这种产品常用于直接与人体皮肤 接触的纺织品，如内衣、毛巾等。
日本日清纺公司应用纳米技术生产的 Agfresh，使银微粒达到4nm大小，将其 渗入代纤维内部，生产的纤维具有抗菌除 臭作用，耐久性好，不损伤原有物理性能， 能与棉和其他纤维素纤维相比较。日本住 友公司生产的陶瓷微粉（氧化锌纳米粒 子），其表面积大，气体吸附作用强，可 快速有效的吸收臭味。
2 远红外反射功能纤维
远红外功能纤维是将陶瓷粉或钛元素等具有远红 外功能的超微粉体（纳米以及亚微米级）在成纤 聚合物的聚合或纺丝的过程中添加到纤维中，制 得具有永久性远红外功能的纤维。这类纤维具有 远红外吸收及反射功能，通过吸收人体发射出的 热量，并再向人体辐射一定波长范围的远红外线， 可使人体皮下组织血流量增加，起到促进血液循 环的作用；由于能反射人体辐射的远红外线，也 起到了屏蔽红外线，减少热量损失的作用。
4 自清洁功能纤维
利用纳米TiO2的光降解作用，可有效地除去部分 有害物质。纳米TiO2在紫外线或日光的照射下， 产生自由电子和空穴，它们使空气中的氧活化， 产生活性氧和自由基，最终将某些有机污染物分 解为CO2和H2O。
国内开发的纳米自洁面料采用纳米级水滑石层状 结构及改性防水剂、防油剂为原料，运用纺织面 料的表面加工技术，其全称为“二元协同超双疏 （疏水、疏油）纳米界面”材料，经过该纳米处 理过的超双疏性界面材料具有自洁、易洗、防污、 防油、防水等特效。
国内研制出具有优异拒水拒油性的氟烷基 改性氨基硅油，并以此为主体开发出TFSF10型拒水拒油助剂。在丙纶现有的生产工 艺条件下，以该助剂代替常规纺丝油剂， 制得拒水拒油丙纶，纤维的拒水性达到6级， 拒油性达到5级。由该类纤维制成的织物拒 水拒油效果均匀，织物的透气性更好。另 有报道采用TPX-Ⅱ型拒水拒油整理剂也生 产出类似拒水拒油纤维，且成功的实现了 工业化生产。
日本Toyoshima公司的，μ－func是涤纶 蒸汽镀银纤维，产品中混入很小比例的这
种纤维就具有半永久性的抗菌功能，能抗 大肠杆菌(隔热功能。Toray公司的 Lumimagic－C用特殊的粘合剂，在纤维
表面粘合光催化剂，利用其分解功能，减
少甚至去除异味、保护皮肤，阻止细菌增
美国Nano-Tex公司运用纳米技术开发的 Nano-Care功能性面料是一种具有自清洁 功能的面料，它与传统的防护涂层织物相
比，耐久性更好，织物保持了柔软的手感 和反好的透气性。该公司的Nano-Pel面料 是一种具有拒水拒油特性的多层织物。德 国Denkendorf纺织技术和工艺研究所的 Lotus-Effect织物是仿荷叶的自清洁性织物， 是户外服装的理想面料。
纳米功能纤维
一、概述
纳米材料是全新的超微固体材料，一般粒 径小于 100nm（10-9m）的超微颗粒称为 纳米微粒。由于它具有较高的化学活性、 较大的比表面积和微粒的超细化，使得它 的性能在许多方面优于传统材料，可制造 出许多功能独特、设计新颖的材料。应用 于纺织工业则可开发功能纤维。