10种新型功能纤维及纺织品的发展
时间:2016-03-04 来源:纺织导报
近年,国外发表了一系列具有神奇功能和突出性能的新纤维、非织造布及纺织品,扩大了化纤的应用领域,以下选取其中20种有发展前景的品种加以简介。
1致冷超吸附织物与服装
英国Grimsby的超吸附纤维(SAF)制造厂家TechnicalAbsorbents有限公司展出了一种在各种极热环境下,均可使厚重外套的穿着者保持凉感的纤维,其商品名称为“KoolSAF”,它主要瞄准致冷服装市场,其主要优点是降低穿着者的热应力和疲劳,并赋予更好的舒适性和性能接受力,可多次洗涤。目前,该纤维已被制成各种服装,可贴身穿着,使穿着者在接触热应力时温度下降6℃左右,现已用于英国Lincolnshire消防部门作为消防服的内衬。
2防静电、耐磨服装和画面擦拭布
日本TAYCA公司利用其吸收电磁波的导电纤维,开发了在家电(触摸屏、显示器、防护板等)清洁布、手套、大衣和裙子等民生领域的应用。这种家电专用的导电纤维,可以自由控制其导电性范围,可提供从1×10~1×108Ω的产品。由于其在纤维表面包覆了极薄的导电聚合物膜,因此既可保持纤维原有的柔软性和风格,还兼有优良的耐磨性、耐热性和耐湿性等,而且还可根据需要进行着色。
3能促进生物器官再生的织物
德国Dresden(德累斯顿)技术大学纺织机械和高性能材料工艺研究所的研究人员,将水生甲壳类生物的甲壳素通过湿法纺丝制得了超纯的100%壳聚糖生物质纤维,并加工成片状纺织品,具有极佳的强度与质量。尽管在中国和其他亚洲国家,这种壳聚糖纤维已被用于手术缝合线等领域,但据称都未能达到该产品的水平,因此其可被用于再生医疗领域。利用一种心肌大小的载体间质就可随人体自身母体细胞而发育成长,经过一定周期后织物骨架就会自行溶解,这意味着人类器官可有组织地成长,目前这一设想正接近现实。
4新一代DNA薄片和测定皮肤与美白用特种芯鞘型纤维
日本三菱丽阳公司开发和销售了作为新一代DNA薄片的新产品——“ジェノパ一ル”的“皮肤薄片”和“美白薄片”,其中皮肤薄片可测定与皮肤的形成和新陈代谢相关的遗传因子,而美白薄片可测定与产生黑色素相关的遗传因子,再通过它们的DNA薄片就可评价在化妆品领域需求较高的保湿和美白产品。DNA薄片是通过在玻璃等基板上高密度固定被称作“俘获探测器”的合成DNA,由待调查的细胞和组织所抽出样品的DNA进行反应,一次就可大量测定目的物的“遗传因子”。
“ジェノパ一ル”是融合了三菱丽阳公司的纤维技术、高分子技术和生物技术的一种薄片,将中空纤维内溶有亲水性聚合物的俘获探测器固定在三维空间内,再将原先已置入遗传因子的中空纤维排成束状,用树脂固定后切成薄片。过去的DNA薄片将数万个
遗传因子收罗在一起进行解析,而ジェノパ一ル则将所搭载的遗传因子缩至数百个。
简而言之,皮肤薄片的目的是评价化妆品素材及皮肤所吸收药剂的保湿效果和安全性,搭载了与肌肤形成和新陈代谢相关的遗传因子及与炎症、毒性相关的遗传因子;美白薄片的目的是解析美白物质的过筛和产生黑斑的机理,搭载了与黑斑产生相关的遗传因子和与炎症相关的遗传因子。
5能简易而有效测定低浓度水污染的滤材
住友3M提出了采用惰性聚四氟乙烯(PTFE)纤维可有效地测定放射能的滤材制品“3M、エムポア、ラドディスク”系列产品的方案。该方案操作简便,只需把低浓度放射性污染水通过该滤材,就能100%吸附放射性物质,滤材上的放射性可采用轻便的サ一ベ仪器进行测定。ラドディスク在美国开发,已取得了一些实用业绩。它通过将可选择性捕捉放射性物质的吸附剂微粒高密度地填充到PTFE片材上,便可测定铯或锶等,根据被测定物质的种类而形成4种方案。
6超高模量生物质纤维素纳米纤维增强聚烯烃
日本新能源与产业技术综合机构(NEDO)声称,现已成功开发了用生物质纤维素纳米纤维增强聚丙烯或聚乙烯(PE)的汽车用新材料,其强度和热尺寸稳定性有所提高,而且纳米纤维与树脂的相容性得到改善,分散均一,以PE为例,只需添加10%的此种纳米纤维,其复合材料的模量便可提高4.5倍。该研究成果是由三菱化学、DIC、王子造纸、星光PMC、京都大学和京都市产业技术研究所共同参与研制的。据报道,该纳米纤维的密度仅为钢丝的1/5,强度却达其5倍以上,热膨胀系数是玻纤的1/50,但由于其表面具有亲水性,与树脂的相容性较差,为此开发了表面疏水化技术,使纳米纤维得以均匀分散。
7导热性比铜高数倍的复合材料
丰田中央研究所开发了一种不损害树脂原有绝缘性而导热性可大幅度提高的碳纳米管(CNT)增强树脂。其导热性约为铜的10倍,若与以往所用的氮化硼或氧化铝填料相比,其用量可减少,因此可降低成本。实际上,该材料采用3种树脂基材,其中聚苯硫醚(PPS)作为树脂母体时,将多层CNT分散于与之亲和性较好的PE中,再将它包覆甲基丙烯酸亚乙基缩水甘油酯(EGMA),然后再与PPS混合制得复合材料,其导热性可比PPS单一树脂提高1.8倍。另外,CNT的添加量和填料量可适当降低,同时可通过结构控制而使其导热性提高4倍以上。为了使其导电率提高,选用结晶性优的多层CNT是关键,今后将普及应用于环保型汽车部件上。
8导电氟树脂和放热片材
日本纯正化学公司可提供质量浓度为0.1%以下的CNT水、乙醇或甲乙酮(MEK)溶液,其中CNT的直径为5~20nm,长度50~150μm,取向度高,可保持2个月以上的高分散性。在PTFE或四氟乙烯-全氟烷基醚(PFA)等氟树脂粒子中添加0.05%的CNT后,其体积电阻率变为104Ω?cm。因此只添加少量CNT就可使原本绝缘的氟树脂显示出导电性,而成本与以往的导电氟树脂相当。若将上述少量高取向CNT混入聚酯(PET)膜中,就可制成透明导电膜,光透过率达85%以上。目前这一材料正进行市场开拓。
另外,该公司还研制了由镀镍或铜的粉末纤维制成的浸润液,将其涂覆在塑料片材上后制成多层结构的复合材料,具有各向异性的放热特性和电磁屏蔽性等特点,可用于电子设备和部件中。
9新型生理卫生巾用可自伸长纤维的非织造布
日本花王公司开发的聚烯烃系自伸长纤维及卫生用非织造布曾获得2011年度纤维学会技术奖,由于实现了柔软性和伸缩性等物性共存,因此引起了世人的注目。目前该产品已受理发明专利2件,公开专利3件。
聚烯烃系自伸长纤维是以聚丙烯(PP)为芯材、PE为鞘材的芯鞘型复合纤维,经纺丝、拉伸、卷曲、切断工序并正确控制纤维的高次结构,就可稳定制得在热作用下可自行伸长的纤维。至于非织造布,既要求具有卫生制品所应具备的柔软性和强度,以及快速吸液性和低残液量,还要求纤维的间距尽可能大,因此其在相关非织造布的制造工艺上也进行了大量研究,并实现了突破。
10最抗燃的纤维
两年前在美国沟通Techtextil North America展会上,PyroTex公司曾展示了一种迄今为止号称最抗燃的纤维——“PyroTex®”。这是一种改性聚丙烯腈纤维,极限氧指数(LOI)达43%,耐碱性、抗紫外光和耐溶剂性好,而最重要的是它不熔融、不熔滴、不产生有害烟雾。
2012年5月,该公司投入数百万欧元在西班牙建设工厂,潜在产能约50t/月。纤维纤度主要为2.2和3.1dtex,短纤维长度为3.8~8.9cm,可加工成非织造布、纺织品和复合材料等,主要应用于公共建筑的内饰材料、防护服、公共交通工具的防护材料、滤材及建筑材料等中。经德国Hohenstein研究所检测,该纤维通过了所有直接接触皮肤的Ueke-Tex一级标准。它可与羊毛、棉花或粘胶纤维等混织,混入30%该纤维便可有足够的抗燃性。目前,该产品已试用于冶金工业防电弧和电焊飞溅物的工作服内外层、军队和消防员的头套及内外衣等中。此外还可加工成防火板、隔热板、复合材料和内装饰织物等。这些制品都通过了M1电气焊试验、F1烟密度毒性试验、美国辐射板燃烧试验及垂直燃烧试验。