纳米功能纤维

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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
日本Tejin DuPont Nylon公司的 Permagard尼龙6/尼龙66织物是经过特氟 隆涂层处理的拒水拒油织物。Toabo公司 的Aqua Lock毛、毛/涤和棉织物经过 Teflon树脂处理，具有柔软的手感与拒油 性能。Unitika Textiles公司的DualPlus EM涤/棉和涤纶织物经过低温等离子体处
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。
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
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。
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(0－157)等多种细菌，此外它还 具有抗静电与隔热功能。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
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。
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。
纳米功能纤维按照制备方法分可以分为两 类:一类是采用溶液共混、熔体共混、原位 聚合等方法，把具有各种不同特性的纳米
3 防紫外线功能纤维
ZnO、MgO、Ti02、SiO2、CaCO3、滑石粉、高 岭土等在300-400nm波段具有紫外线吸收特征的 材料质制成纳米级超细粉末，其微粒粒径尺寸与 光波波长相当或更小时，由于纳米材料的尺寸效 应导致光吸收或反射显著增强，又因其体积效应 (小尺寸效应)纳米材料的比表面积增大，表面能增 高，与高聚物共混时，很容易相互结合。基于此 原理，开发出具有抗紫外线辐射的纤维。它们不 仅可全面抵御UV-A、UV-B对人体皮肤的伤害，而 且还能反射可见光和红外线，具有遮热功能。
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 。
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。
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。
用天然材料获得抗菌防臭功能成为开发的焦 点，最突出的是甲壳素类纤维的开发。甲壳
素类纤维废弃物可自然生物降解，不会造成
环境污染，具有良好的抗菌防臭功能，目前 已经进入实用阶段。如:韩国甲壳素公司据 称已经形成了每天150 kg纯甲壳素纤维的生 产能力。日本Nisshinbo公司的Moiskin棉 和涤棉织物用天然材料(壳聚糖、胶原质与 天然氨基酸)整理加工，使面料具有良好的 吸湿性、清爽的穿着舒适感、pH值控制能 力、除臭、抗菌/防臭等多种功能。
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Hale Waihona Puke Baidu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。