纤维新材料及应用5功能纤维

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 、ห้องสมุดไป่ตู้酯、聚酰胺等。
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。
水洗-脱水-干燥。
香气浓郁。
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 。
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
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
艺性能
（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。
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。
有一种漫步在森林中的感觉，使人神清气 爽，忘记疲劳。
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。
80年代末，出现了抗菌纤维。
（二）抗菌剂的种类
要求：
安全性 耐水洗、干洗 无色、无味 不损伤纤维 与助剂相溶 成本低
1、金属化合物
机理：细菌体内的一些酶因硫 氢基的存在得以保持活性，金属离 子能与这些水解酶中的硫氢基结合 使之钝化，使硫氢基失去活性并导 致硫氢基团的消失，细菌失去这种 重要的代谢物质则不能繁殖。
（二）消臭途径和消臭剂
消臭剂不断问世，已经达到数 百种，作为消臭剂有效成分的物质 重要有：
活性炭、硅酸、氯化物、氧化 物、碘化物、氨络物、有机酸、苯 酸类金属硬脂酸盐、芳香物质、植 物精油和酶类物质。
其形态有： 溶液型 凝胶型 固体型 粉末型
1、感觉消臭
从嗅觉上感到臭气消失，其 机理包括： 掩盖作用
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
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
(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）
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。
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
将芳香物质添加到纤维中使其具有 香味。
价值：炫耀个人身分和环境气氛 具有心理上、生理上的医疗保健功能。
历程：古代祭祀——达官贵人——医疗功效
世界上的有味物质40万种， 芳香气味的 物质仅有5000种， 常用芳香物质1500种。
目前香型分类尚无定论，大 致分为柑桔香、青草香、花香、林 木香、东洋香及各种混合香。
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
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。
2、动物香料 数量极少，世界上仅有麝香、
龙诞香等4种。
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。
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。
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。
（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：
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。
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。
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。
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
二、抗菌纤维
是指在织物形成之前就赋予抗 菌性的纤维。
（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。
防紫外线纤维的织物对紫外线的反射 率可以达到97%以上。
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。
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。
2、防中子辐射纤维
含硼陶瓷纤维；防中子添加剂+ 普通高聚物。
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
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。
恶臭物质的危害：即使数量极少， 也会使人感到臭气难闻，产生不快 感觉，而一旦溶入血液还会引起神 经中毒。其他生理作用如血压升高 、呼吸急促、恶心眩晕、刺激粘膜 等。
中和作用
2、物理消臭
以不改变恶臭物质的分子结构 为特点
吸附作用：活性炭、泡沸石、 硅胶等表面多微孔物质对恶臭分子 进行吸附或极性吸附。
吸收作用：
通过表面活性剂等物质将臭气分子 融解吸入其内部。实际中多以此方法 着眼。
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。
脱硫反应：硫酸亚铁等铁盐—生成 硫化物
1、医护用品的主要性能要求
医院的服装、被单、窗帘、地 毯等纺织品。
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。
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
制造方法： （4）含硼陶瓷纤维直接成形法
：
用转化法可制成碳化硼、氮化硼、 氧化硼纤维。
织物的热中子屏蔽率：
织物层数 1
4
6
10
厚度/mm 1.30 5.20 7.80 13.00
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。
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。
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。
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）
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。
3.纺丝后加工：在纺丝油剂或凝固浴中 加入功能材料，纤维经过浸泡牵伸将功 能材料附着在其上。
4.后整理：在纤维、纱线、织物甚至服 装上采用浸渍、喷雾、涂层、浸轧、缝 缀等方式将功能材料添加进去。
功能纤维的一般制造方法： 5.微胶囊的形式：
5.常见的功能纤维如下：
一、芳香纤维
是指带有芳香气味的纤维。
DC－5700抗菌剂有效成分：是3 －（三甲氧基硅烷基）丙基二甲基 十八烷基氯化铵。
SAQ－1（上海）和STU－AM10与 之类似。
4、其它抗菌剂
脲类、胍类、含氮杂环类以及 硫和含硫化合物等许多抗菌剂。此 外一些医用抗菌和抗菌剂如庆大霉 素、卡那霉素、四环素以及洗比泰 、碘化物等。
三、消臭纤维
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 。
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 。
2、苯酚类抗菌剂
机理：能进入细菌细胞的内部 ，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。
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。
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”
一般季胺盐处理织物易于从织 物上溶出，不仅杀死有害细菌，也 使耐洗性能降低，为此采用与有机 硅共用的办法。
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 。
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。
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。
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
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。
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。
（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。
是非致病性细菌。
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。
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。
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。
制造方法：
（2）纺丝法：聚酯、聚烯烃等作基体。
添加锂-6、硼-10或其他化合物作吸收中子的 微粒（1微米以下），进行共混或复合纺丝。
复合纺丝制取防中子纤维 芯材：70%聚丙烯+30%B4C。 芯皮质量比：10:90
制造方法： （3）熔喷纺丝法：将中子吸收
剂与聚合物、溶剂混合液在熔喷纺 丝机经高压喷出散纤维，直接制成 非织造布。
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
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。
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
纤维新材料及应用5功能纤 维
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。
功能纤维的一般制造方法：