远红外纤维材料

远红外纤维材料
红外线位于可见光和微波之间，红外线波长范围很宽，科学上将其划分为三个波段：0.77~3 μm的近红外波段；3~30 μm的中红外波段；30~1000μm的远红外波段。

由于中红外波段范围很窄，在医疗保健领域，将中红外波段纳入远红外波段。

根据基尔霍夫定律，一个良好的辐射体必然是一个良好的吸收体，即一个物体发射热辐射的能力强，则其吸收的能力也强，两者成正比。

人体既能辐射远红外线，又能吸收远红外辐射。

由于人体60%~70%为水，根据匹配吸收理论，当红外辐射的波长和被辐照的物体吸收波长相对应时，物体分子共振吸收。

一、远红外纤维的作用
远红外纤维是功能性纤维的一种，指其制品远红外发射率>80%(100℃)、甚至高达90%左右的各种纤维的统称。

是用50℃下、其5～25μm全波长远红外发射率在85%以上的某些复配的金属氧化物(如氧化铝、氧化锆、氧化镁等)微粉(0.1～2.0μm)，俗称远红外陶瓷粉。

主要应用的陶瓷粉末有金属氧化物，如Al2O3，TiO2，BaO，ZrO，SiO2等；金属碳化物，如SiC，TiC，ZrC等；金属氮化物，如BN，AlN，ZrN等。

均匀添加入纺丝液中制备的纤维。

该纤维及其制品具有较好的保温性、抑菌性和生活医学保健作用。

1、释放的远红外线与体内水分子的共振作用能够有效活化水分子，提高细胞渗透性能，从而提高身体的含氧量
2、平衡身体的酸碱度：远红外线能净化血液，改善皮肤质素，预防因尿酸过高而引致骨骼关节疼痛。

3、改善微循环：活性水分子自由出入细胞之间，以及远红外线的热效应，促使血流速度加快，微丝血管扩张；微丝血管开放愈多，心脏的压力便可以减少。

4、促进新陈代谢：微循环系统若得到改善，新陈代谢产生的废物便可迅速排出体外，减轻肝脏及肾脏的负担。

5、能与水分子及有机物产生共振而具有良好的热效应，因此远红外纺织品具有良好的保暖性。

二、常用远红外材料
常用发生远红外线的材料和产品有如下种类：
1、生物炭：例如高温竹炭、竹炭粉、竹炭粉纤维以及各种制品等。

2、碳纤维制品：例如用来取暖的碳纤维地暖片、碳纤维发热电缆、碳纤维暖气片等，
通电后的碳纤维中的碳分子做“布朗运动”，在产生热量的同时，会产生85%左右的远红外线来辐射热量。

3、电气石：例如电气石原矿、电气石颗粒、电气石粉、电气石微粉纺织纤维以及各种制品等。

4、远红外陶瓷：例如利用电气石、神山麦饭石、桂阳石、火山岩等高负离子、远红外材料按照不同的比例配制各种用途的陶瓷材料，再烧制成各种用途的产品。

5、远红外陶瓷制品：例如远红外陶瓷球、陶瓷装饰建材、陶瓷涂料、陶瓷酒具餐具、陶瓷灯具、陶瓷工艺品、陶瓷微粉纺织纤维、陶瓷能量板、家用电器陶瓷元件等等。

6. 玉石：含有各种微量元素，如钙，镁，锌，硒，锰等对人体有益矿物质，加热后具有更多的有益于人体的远红外线。

中国自古就有“人养玉，玉养人”之说。

7、金属氧化物及碳化硅：致密多孔的金属氧化物薄膜如氧化铝、氧化铜、氧化银，以及疏松多孔的碳化硅物质，在温度高于150摄氏度时发出的远红外线，波长主要集中在8~13微米，是石英管﹑红外线灯泡﹑线管之类产品始终无法达到的。

三、远红外纤维的制备
远红外纤维制备主要有熔融纺丝法、共混纺丝法和涂层法三大类。

1、熔融纺丝法
按远红外辐射材料微粉添加过程和方法，远红外纤维的熔融纺丝法有四种工艺路线。

1)全造粒法。

在聚合过程中添加远红外陶瓷微粉，制成远红外材料切片。

远红外微粉与成纤聚合物混合均匀，纺丝稳定性好，但由于再造粒工艺的引入，使生产成本增高。

2)母粒法。

将远红外陶瓷微粉制成高浓度远红外母粒，再与定量成纤聚合物混合后纺丝。

该方法设备投资较少，生产成本较低，工艺路线较成熟。

3)注射法。

在纺丝加工过程中，用注射器将远红外粉直接加入成纤聚合物熔体中而制成远红外纤维。

该方法技术路线简单，但远红外粉与成纤聚合物的均匀分散有困难。

4)复合纺丝法。

以远红外母粒为芯，聚合物为皮，在双螺杆复合纺丝机上制成皮芯型远红外纤维。

2 、共混纺丝法
共混纺丝法是将远红外粉体在聚合物聚合过程中加入反应体系，从切片开始就具有远红外发射功能，该方法的优点是生产易于操作，工艺简单。

3 、涂层法
涂层法是将远红外吸收剂、分散剂和粘合剂配成涂层液，通过喷涂、浸渍和辊涂等
方法，将涂层液均匀地涂在纤维或纤维制品上，经烘干而制得远红外纤维或制品的一种方法。

四、远红外材料性能测试
1、辐射性能测试
远红外辐射性能一般以比辐射率（发射率)来表示评价织物远红外性能的指标保温性能的测试
2、保温性能测试方法主要有：热阻CLO(克罗)值法、传热系数法、温差测定法、不锈钢锅法、热源照射下保温性测定法等。

3、人体试验法包括3种方法：
1）血液流速测定法。

既然远红外织物有改善微循环、促进血液循环的作用，那么就可以通过人体试用远红外织物,测试其对人体的血液流速是否有加快的作用。

2）皮肤温度测定法。

分别用普通织物和远红外织物制成护腕，套在健康者的手腕上，在室温下，一定时间内，用测温仪分别测得皮肤表面的温度，求出温度差。

3）实用统计法。

用普通纤维和远红外纤维制成棉絮类的制品，分别让一组试用者试用，根据使用者感受对比，统计出两种织物的保暖性能
六、远红外纤维材料的应用
在纺织服装领域，日本、美国、德国、俄罗斯等发达国家最早开展对远红外技术的应用研究，推动了远红外纺织品的发展。

尤其在日本，20世纪80年代中期远红外纤维制品的相关专利在日本大量涌现，形成一股开发远红外功能纺织品的热潮。

日本钟纺公司采用陶瓷粉末渗入尼龙或腈纶聚合物中，分别纺出“玛索尼克N”和“玛索尼克A”远红外纤维；旭化成公司采用碳化锆陶瓷溶液涂层开发出新型尼龙保暖织物“SOLAR-V”，主要用于滑雪衫。

目前开发出的各种远红外纺织品主要采用将超细陶瓷粉末作为添加剂加入到纺丝液中制备远红外纤维，或者采用陶瓷粉末制成的整理液对纺织品进行整理。

近年来，远红外织物的开发又获得了新的进展。

日本开发成功海藻碳远红外纤维。

采用特殊的工艺可将海藻碳化得到海藻碳，粒径可达到0.4um，采用共混纺丝法将其加入到涤纶长丝内，制成远红外涤纶长丝。

当其织物在接近人体体温情况下，能高效地放射远红外线，放射率接近100%。

当织物中含海藻碳纤维的比例适当时，就能获得充分的放射效果，从而使温度得到提高。

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