3功能纺织品-2

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表1 东丽公司防中子辐射织物屏蔽性能

日本专利还报道了另一种纤维状中子防护物的制取方法。 含有中子吸收物质的高聚物溶液在高压下喷射纺制纤维,提 高了防中子辐射纤维的热中子屏蔽率。但该种纤维强度低, 断裂伸长较大,不易加工。 国内采用硼化合物、重金属化合物与聚丙烯等共混后熔 纺制成皮芯型防中子、防 X 射线纤维。纤维中的碳化硼含 量可达 35%,纤维强度可达 23-27CN/TEX,断裂伸长达 2040%,可加工成针织物、机织物和非织造布,用在原子能反 应堆周围,可使中子辐射防护屏蔽率达到 44%以上。
电磁屏蔽机理
电磁屏蔽就是以隔离的原理来控制电磁波由一个区域向另外一个区 域感应或传播的方法。根据Schelkunoff理论,电磁波传播到屏蔽材 料表面时,通常有3种不同机理进行衰减: 一是在入射表面的反射衰减,反射损失发生在自由传播空间与屏蔽 材料的交界面上,主要是因为电磁波在材料中感受到的阻抗值与在空 间中感受到的阻抗值不同,造成阻抗不匹配(Mismatch impedance) 所造成的。 二是未被反射而进入屏蔽体的电磁波被材料吸收的衰减,伴随电磁 波进入材料的电场与磁场与材料组成粒子产生交互作用,电场产生电 压,将能量传递给离子,对负离子而言,电磁波能量使电子在材料中 自由运动,此种情况即为能量转移或损失的证据,而电子在材料中运 动时,与正离子或杂质碰撞产生的散射,能量也会转化成热能,损耗 于材料之中,另一种电场能量的损耗是正离子在平衡位置的振荡运动 造成,以上两种情况皆可解释材料对电磁波能量的吸收损失。 三是在屏蔽体内部的多次反射衰减,当电磁波进入材料后,电磁波 在材料中的感受阻抗与自由空间中不一样,使电磁波局限在材料中传 播,电磁波在重复振荡过程中伴随着材料的吸收损耗。

在已知的国外各种防中子辐射纤维中,以日本东丽公司 的研制水平为最佳。 它采用复合纺丝方法制取防中子辐射复合纤维。具体做 法为中子吸收物质与高聚物在捏合机上熔融混合后作为芯层 组份,以纯高聚物为皮层进行熔融复合纺丝,所得纤维为皮 芯结构,经干热或湿热拉伸制得具有一定强度的纤维,如表1。 但该纤维纺制设备较复杂,投资较大。
防中子射线 Neutron Radiation Protection
中子是一种不带电荷的中性粒子,中子通过物质 时与原子核外电子几乎不发生作用,主要与核作用。 • 中子虽不带电荷,但具有很强的穿透力,它在空 气和其它物质中,可以传播更远的距离,对人体产生 的危害比相同剂量的X射线更为严重。由防中子辐射 纤维制成的屏蔽,其作用就是要将快速中子减速和将 慢速(热)中子吸收。通常的中子辐射防护服装只能 对中、低能中子防护有效。 • 氢元素含量较高的石蜡、聚乙烯和聚丙烯等是优 良的快中子慢化材料,而含锂元素的氟化锂、溴化锂、 氢氧化锂,含硼元素的氧化硼、硼酸和碳化硼等是优 良的慢中子吸收物质。快中子慢化材料和慢中子吸收 物质微粉混合后使用可以得到优良的中、低能中子屏 蔽性能的新材料。
水杨酸酯类:
Βιβλιοθήκη Baidu属离子螯合物:
苯酮类:
可用于纤维素、聚酯、聚酰胺、聚丙烯等纤维
苯并三唑类:
一些水溶性的这类化合物适用于锦纶、羊毛、蚕丝和棉织物。
抗紫外纤维生产方法
共混纺丝法 • 这是生产抗紫外纤维的主要加工方法。 • 优点:能够将紫外线屏蔽剂或紫外线吸收剂均匀分布在相应的 纤维上,纤维抗紫外线功能稳定、持久。 共混纺丝方法分两类: • ⑴直接共混纺丝:对化纤品种,紫外线屏蔽剂的加入可采用两 种途径,既可以在聚合中加入,也可以在纺丝熔体中加入。 • ⑵母粒与切片共混纺丝:将紫外线屏蔽剂或吸收剂、分散剂、 热稳定剂等助剂与载体混合,经熔融挤出、切粒、干燥等工序 制成抗紫外母粒,将母粒按一定的添加量加到聚合物切片中, 通过混合、纺丝、拉伸等工序制得抗紫外纤维。该法生产抗紫 外纤维的优点是灵活性大,添加量高(可达10%以上)。
Chapter 3 Functional Textiles 功能纺织品
Comfortable Textiles 舒适功能纺织品
Hygiene, Health Care Textiles 卫生、保健功能纺织品
Functional Textiles
Protective Textiles
防护功能纺织品
Other Functional Textiles 其他功能纺织品
后整理织物:将粉体作为固体物质直接加入织物后整理剂中,使粉体均 匀分散在织物上;将整理剂在一定的粘合剂存在条件下涂覆到织物表面, 形成一种功能性涂层,形成的织物具有涂层簿、附着力强、柔软、透气性 好的特点。 共混纺丝法:将具有电磁屏蔽功能的无机粒子或粉末与普通纤维切片共 混后进行纺丝。
防电磁辐射孕妇装是用特殊工艺和专门技术将屏蔽金属纤维、棉纤维等有 机结合在一起,屏蔽电磁辐射对人体的危害,从而达到防护、保健功能。 穿着舒适、耐洗涤、强度好、防静电、透气性、柔软性好等特点,是工作、 生活在电磁辐射环境人群中的理想保健产品。
X射线防护套裙
防X射线纤维
抗紫外纺织品
Ultraviolet protective textiles
1 紫外线的基本概念及对生物体的危害 紫外线辐射(UVR)按其波长范围可分为: UVC(波长200~280nm); UVB(波长280~315nm); UVA(波长315~400nm)。
• 抗紫外纤维 所谓抗紫外纤维,即是指对紫外线有较强的吸收和反 射性能的纤维,其制备和加工原理通常是对纤维添加 能屏蔽紫外线的物质,进行混合和处理,以提高纤维 及其织物对紫外线的吸收和反射能力。 这里的能屏蔽紫外线的物质指的是两类: ⑴紫外线屏蔽剂:起反射紫外线作用的物质。 通常选用一些金属氧化物的粉体,如:Al2O3、MgO、 ZnO、TiO2、SO2、CaCO3、炭黑、金属、高岭土等,将 这些材料制成纳米级的超细粉体。具有无毒、无味、 无刺激性、热稳定性好、不分解、不挥发、紫外线屏 蔽性好等 ⑵紫外线吸收剂:对紫外线有强烈选择吸收,并能进行 能量转换而减少它的透过量的物质。 常用的有水杨酸酯类化合物、金属离子螯合物、二苯 甲酮类以及苯并三唑类等。
防电磁辐射纺织品 Electromagnetic shielding
随着现代科技的发展和人民生活水平的不断提高,高科技的电 器产品得到人们普遍的青睐。而大多数电子产品都会不同程度地 产生电磁波。 电磁波不仅会造成电子产品之间的相互干扰,而且还会污染人 类生存的空间,是一种“看不见,闻不到,摸不着”的无形杀手, 已成为全球的第四大污染。 人们在工作和生活中学会利用微波的同时,也给人类带来了一 定的危害。长期受到电磁辐射的工作人员,他们的收缩压、心率、 血小板和白血球的免疫功能等都会受到一定程度的影响,并会引 起神经衰弱、眼晶体混浊等症状。金属材料是理想的防电磁辐射 的材料,因其笨重而很少有人穿着。

中子辐射防护服
防X-射线纤维 X-Ray Protection
是指对X射线具有防护功能的纤维。 X射线常用于医疗器械来检查人体内脏的某些疾病或用于工业产品的 质量检测,有关工作人员长期接触X射线对人体的性腺、乳腺、红骨髓 等都会产生伤害,若超过一定的剂量还会造成白血病、骨肿瘤等疾症, 给人的生命带来严重的威胁。 防X射线的材料一般是含铅的玻璃、有机玻璃及橡胶等制品。采用这 些防护产品,不仅笨重,而且其中的铅氧化物还有一定毒性,会对环境 产生一定程度的污染。 新型的防X射线的纤维是利用聚丙烯和固体X射线屏蔽剂材料复合制 成的。成品纤维的线密度在2.2dtex以上,纤维的断裂强度可达2030CN/tex左右,断裂伸长率约为25%-45%,由防X射线纤维制成的具有一 定厚度的非织造布对X射线的屏蔽率随着X射线仪上管电压的增加而有所 下降;而它的屏蔽率又随非织造布平方米重量的增加而有一定程度的上 升。由聚丙烯为基础制成的防X射线纤维做成的非织造布,对中、低能 量的X射线具有较好屏蔽效果。当用于防护服的非织造布的定重在600g/ 平方米以上时,对中、低能X射线的屏蔽率可达到70%以上。可以通过调 节织物的厚度或增加它的层数来提高防护服的屏蔽率。
• 织物的抗紫外线加工 • --后整理加工技术
• • 染色-同浴吸尽法
对于化纤类织物,抗紫外整理可与染色同浴进行。
树脂整理法
对于棉、麻等天然纤维,由于紫外线吸收剂大多不溶于水,且与纤维缺乏亲和 力,因此可采用紫外线吸收剂与树脂同浴整理,此法需要开发与紫外线吸收剂相 配套的树脂。

热溶法
涤纶及涤棉混纺织物的抗紫外整理可以采用热溶法,选用分解温度较高的紫外 线吸收剂与分散染料同浴,使抗紫外整理与热溶染色同时进行。

涂层法
在涂层中加入紫外线屏蔽剂或紫外线吸收剂的方法,适用的纤维种类广泛,且 整理效果的耐久性要优于其它整理方法,处理成本也相对较低,但织物的手感相 对差,影响织物的服用性能。
金属喷镀织物:把金属加热熔化后,利用高压气流直接均匀地喷洒在织 物表面。该工艺流程短,金属层和织物的结合牢度大于化学镀层织物。
多离子织物:多离子织物采用目前国际最先进的物理和化学工艺对纤维 进行离子化处理,织物的纤维中含有重量百分比为0.2~0.5%的银离子、 1.4~29%的铜离子、0.2~3%的镍离子,0.4~8%的铁离子。多离子织物 将有害的电磁辐射能量通过织物自身的特殊功能转变成热能散发掉,从而 避免了环境二次污染。多离子织物在10MHz~2.45GHz范围内,屏蔽效能达 到12dB~18dB,是目前屏蔽低、中频段电磁辐射最先进的民用防护材料。 多离子织物还具有消除静电、平衡人体电位、抗菌和保温等多种功能。
目前国内外都对纺织材料的抗电磁辐射处理进行了大量的研究,主要 研究成果有: 金属丝和服用纱线交织织物:金属是电的良导体,因此金属丝被最早 应用到电磁辐射防护材料中。用在电磁屏蔽织物中的金属丝主要是由铜、 镍和不锈钢及它们的合金制造的。金属丝和服用纱线交织的织物防护效 果尚可,但手感硬,织物厚且重,服用性能差。这种织物主要用作带电 作业服,电磁屏蔽防护服,保密室墙布,窗帘,精密仪器屏蔽罩和活动 式屏蔽帐等。 金属纤维和服用纤维混纺织物:为改善防护织物的服用性能,把金属 丝拉成纤维状,与普通纤维混纺,织造成电磁辐射防护织物。织物手感 好,克重取决于金属纤维的混纺比例和混纺纱的细度,防护效果和服用 性能较好。金属纤维除具有良好的导电性、导热性、耐高温外,还有较 高的强度。当前用作防护织物的金属纤维主要有镍纤维和不锈钢纤维两 种,一般情况下金属纤维的混纺比例是5%~20%。其直径有2μm, 3μm,4μm和10μm。如有特殊要求,还可以低于5%或高于20%,直到 金属纤维纯纺。但是金属纤维和普通纤维混纺时,因金属纤维比重大, 产生的离心力较大,与普通纤维混合不匀,加捻成纱较困难。
Protective Textiles
防护功能纺织品
随着科学技术飞速发展,各种高能射线在军事、通讯、医学、食品加工 和日常生活中得到越来越广泛的应用,给人们带来了方便和实惠,但在某 种程度上也给人类带来了一些危害。
辐射是指物质以电磁波或粒子形式进行能量发射或转移的过程。
由于造成人体伤害的辐射源是多种多样的,它们产生射线的能级也各不 相同,因而抵抗这些射线辐射的材料也是不尽相同。
化学镀层织物: 化学镀银织物于20世纪70年代利用银镜反应原理研制成功,产品质地轻薄、 柔软透气,电磁辐射防护安全可靠。由于化学镀银不是自催化反应,一次只能 镀一层,如果镀层厚度不够将影响防护性能,需镀多次才能达到理想的防护效 果,而且白银资源紧缺,价格昂贵,这就限制了广泛应用的可能性。 化学镀铜是自催化反应,利用反应时间和反应速度可控制镀层厚度,于是 出现了化学镀铜织物。但是化学镀铜织物耐蚀性差,尤其不利于在潮湿的海洋 性气候条件下使用,为此开发了化学镀镍织物。化学镀镍织物的金属镀层不是 纯镍而是镍、磷合金,磷的含量在3%~15%范围内,含磷量太多将影响防护 效果。 随着人们对电磁辐射防护要求的不断提高,合金镀层织物、复合镀层织物、 镀铁织物和镀铅织物相继问世。这类织物降具有电磁辐射防护功能外,还具有 抗静电、防紫外线或保健功能等。
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