趙 燕，尹荔松，曾顯華

(五邑大學(xué)應(yīng)用物理與材料學(xué)院，廣東 江門(mén) 529020)

紡織新材料、新技術(shù)、新工藝的出現(xiàn)，滿足了紡織品的多功能、高仿真和高性能的發(fā)展需求。目前賦予紡織品功能性主要有后整理方法、共混紡絲法、復(fù)合紡絲、纖維改性以及使用新型纖維等方法。后整理方法存在產(chǎn)品耐久性及環(huán)保節(jié)能等問(wèn)題使其更多地應(yīng)用于天然纖維，而紡織原料及紡絲技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)，使功能性纖維的發(fā)展取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。

功能性纖維的廣泛應(yīng)用，已成為紡織行業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，在日常生活領(lǐng)域功能性纖維按其所具有的功能主要可分為衛(wèi)生保健類、防護(hù)類、舒適類、醫(yī)療類。

1 衛(wèi)生保健類

1.1 抗菌防臭纖維

通常方法是將抗菌劑以共混改性的方式加入到化學(xué)纖維中制備持久性抗菌纖維?？咕莱衾w維具有抑制和殺死細(xì)菌，防止因細(xì)菌分解人體分泌物而產(chǎn)生臭氣，阻止疾病傳播等功效。隨著國(guó)內(nèi)超微細(xì)技術(shù)的發(fā)展，已能夠批量生產(chǎn)多種纖維，用無(wú)機(jī)抗菌劑，通過(guò)共混或復(fù)合引入化纖之中，實(shí)現(xiàn)了抗菌纖維的產(chǎn)業(yè)化。目前開(kāi)發(fā)的抗菌防臭纖維主要是在滌綸、錦綸[1]、腈綸及Lyocell纖維上[2]施以抗菌防臭劑制成的，而在眾多抗菌防臭劑中，含金屬氧化物(陶瓷微粒) 的抗菌效果比較突出。在滌綸中添加氧化鋅、氯化銀、氧化銅、氯化亞銅、硫酸銅等微粒，其產(chǎn)品的初期滅菌率、10 次洗滌后的滅菌率都很高，對(duì)大腸桿菌、枯草桿菌、鼠傷寒沙門(mén)菌、金黃葡萄球菌、肺炎克雷伯氏桿菌等具有極強(qiáng)的消毒作用，并可抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。在滌綸、錦綸和腈綸中混入抗菌性沸石制成的抗菌防臭纖維，它對(duì)許多細(xì)菌和霉菌具有消毒作用，尤其是對(duì)綠濃菌、耐藥性金黃色葡萄球菌的抑制和預(yù)防效果較好。

1.2 芳香、消臭纖維

纖維的芳香加工一般有微膠囊法、共混法和皮芯復(fù)合法。微膠囊技術(shù)是在化纖紡絲過(guò)程中把香料和包有杉木油或香柏油的微膠囊加入到紡絲液中；皮芯復(fù)合法是將香料摻入復(fù)合纖維的基層中，使香味徐徐從纖維兩端釋放，適合中、長(zhǎng)纖維類制品，效果較持久。共混法因效果不好而很少使用。近年，日本鐘紡等公司新開(kāi)發(fā)的香味纖維應(yīng)用了微調(diào)色莢膜技術(shù)，在尿素系列樹(shù)脂中包有香精，用膠黏劑連接纖維，穿著時(shí)，便會(huì)逸出薄荷或茉莉香味。

目前消臭類纖維多利用能捕獲臭味的消臭劑，以再加工方式附加于纖維中或進(jìn)行混紡而制成。所用的消臭劑有從茶葉中提取的類黃酮系、抗壞血酸加無(wú)機(jī)鹽、鐵酞菁化合物等。通常，惡臭物質(zhì)大多含有不穩(wěn)定狀態(tài)的氫，很容易被氧化，而天然氧化酶是高價(jià)物質(zhì)，且不穩(wěn)定，因此，人工氧化酶的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。日本信州大學(xué)研制出一種安全而有效的人工氧化酶-酞菁，含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%酞菁的多孔纖維，對(duì)于硫醇、硫化氫及醛的吸臭效果，相當(dāng)于活性炭的100倍。將幾種金屬酶的模型高分子材料復(fù)合成纖維時(shí)，對(duì)胺及異戊酸的脫臭效果，是活性炭的20～50倍。大阪一家紡織公司用它制成除臭纖維和聚酯除臭棉被，其消臭效果可持續(xù)5年之久。

1.3 遠(yuǎn)紅外纖維

以放射遠(yuǎn)紅外陶瓷微粒為添加劑制造的遠(yuǎn)紅外纖維，是一種在成纖高聚物中添加陶瓷微粒制成的功能性纖維。這種類型的陶瓷纖維能夠大量吸收熱源的熱能，并轉(zhuǎn)換成2～20 μm 波長(zhǎng)的遠(yuǎn)紅外線向人體放射，使人體局部產(chǎn)生溫?zé)嵝?yīng)，促進(jìn)血液循環(huán)，同時(shí)也有效地抑制了人體熱量的散發(fā)。這種類型的陶瓷纖維除了具有保溫作用之外，還具有抗菌、保鮮、醫(yī)療保健、促進(jìn)動(dòng)植物生長(zhǎng)和成熟等功效。遠(yuǎn)紅外纖維中添加的陶瓷微粒主要是金屬氧化物，如氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、二氧化鈦、二氧化硅等，不同的遠(yuǎn)紅外陶瓷微粒具有不同的紅外光譜特性，較為理想的材料是在環(huán)境溫度為20～50 ℃時(shí)具有較高的光譜發(fā)射率。

2 防護(hù)類

2.1 抗靜電纖維

抗靜電纖維的制造方法有表面加工法、共混紡絲法、復(fù)合紡絲法、共聚或接枝共聚法。表面加工法是用抗靜電劑對(duì)纖維表面進(jìn)行加工，通過(guò)離子絡(luò)合或化學(xué)反應(yīng)，使抗靜電劑固著于纖維表面。Unitika Textiles 公司的Dual Plus EM滌棉，是經(jīng)過(guò)低溫等離子體處理的復(fù)雜功能性材料，具有吸水、抗靜電與抗污性能。共混紡絲法是在聚合或紡絲前把抗靜電劑如聚醚類抗靜電劑添加到聚合物熔體或原液中進(jìn)行共混紡絲的加工方法，如果選用的抗靜電劑能在基體聚合物中相分離，則抗靜電劑在紡絲成形后因相分離而成為微纖狀的島，基體聚合物是海，微纖狀的抗靜電劑沿著纖維的長(zhǎng)度方向分布在纖維內(nèi)部，構(gòu)成了輸送或傳導(dǎo)電荷的低電阻通路，纖維內(nèi)部和表面都能夠使電荷逸散，取得良好的抗靜電效果。如日本Toyobo 公司的Emina-White 滌綸雙組分纖維在滌綸內(nèi)部有一種白色導(dǎo)電成分。復(fù)合紡絲法主要采用皮-芯型雙組分復(fù)合法制造抗靜電纖維，例如用混有聚乙二醇的聚酰胺為皮，聚酯為芯的復(fù)合纖維。共聚或接枝共聚法則采用共聚或接枝共聚的化學(xué)改性方法，在疏水性合成纖維大分子主鏈上引入親水性、導(dǎo)電性成分,提高合成纖維的抗靜電性能。此外，使用碳黑復(fù)合或金屬化合物復(fù)合有機(jī)導(dǎo)電纖維是生產(chǎn)永久性抗靜電紡織品的有效途徑，從紡織產(chǎn)品的抗靜電功能要求來(lái)看，無(wú)塵、無(wú)菌、防爆、抗靜電工作服等特殊功能紡織品需要采用碳黑復(fù)合(碳黑涂敷) 高電導(dǎo)有機(jī)導(dǎo)電纖維，常規(guī)民用紡織品根據(jù)其色澤深淺、織物組織、導(dǎo)電纖維可否顯露等技術(shù)要求，可采用碳黑復(fù)合或金屬化合物復(fù)合。Nisshinbo 公司[3]的Sparkguard 是一種含碳纖維的抗靜電滌綸面料。

2.2 阻燃纖維

按照難燃標(biāo)準(zhǔn)(臨界氧指數(shù))，達(dá)26%以上的難燃纖維有改性聚丙烯腈纖維、波萊克勒爾纖維等。新近又開(kāi)發(fā)出聚酯系和聚丙烯腈系的各種纖維制品，這些都是由難燃成分共聚或混合制成的。美國(guó)UniFi公司推出了旗下首個(gè)具有永久阻燃功能的再生滌綸纖維Repreve FR，該纖維已經(jīng)被美國(guó)Momentum紡織公司用來(lái)生產(chǎn)醫(yī)用隱私幕簾。日本倉(cāng)敷紡織公司開(kāi)發(fā)的EBRIQ系列已有抗菌、除臭、濕潤(rùn)發(fā)熱、接觸涼感等4個(gè)產(chǎn)品。此次開(kāi)發(fā)的“EBRIQ防火”產(chǎn)品是采用環(huán)保、無(wú)鹵型阻燃性單體通過(guò)電子束接枝聚合技術(shù)制得的。日本帝人纖維公司推出了無(wú)鹵阻燃聚酯纖維Super Extar，由于Super Extar是在纖維中直接攙雜了阻燃劑的纖維，因此具有耐洗性。在2009中國(guó)國(guó)際紡織紗線展覽會(huì)上，我國(guó)特種纖維領(lǐng)域的排頭兵煙臺(tái)氨綸股份有限公司的永久阻燃高性

能纖維——紐士達(dá) ?間 位芳綸亮相。該纖維具有優(yōu)異的耐熱、阻燃性，限氧指數(shù)大于28%，可在220 ℃高溫下長(zhǎng)期使用。另外江蘇吳江潤(rùn)泰織造有限公司開(kāi)發(fā)的一款“阻燃麂皮絨”，該織物經(jīng)絲采用116.7 dtex阻燃海島復(fù)合絲，緯絲采用滌綸333 dtexDTY 阻燃絲。俄羅斯薩拉多夫國(guó)家技術(shù)大學(xué)通過(guò)對(duì)聚丙烯腈纖維表面進(jìn)行改性處理，在阻燃方面獲得了較好效果。

2.3 防輻射纖維

金屬纖維、金屬鍍層纖維、涂覆金屬鹽纖維等雖然有較好的防輻射功能，但存在制備工藝難、服用性差等缺點(diǎn)。為解決以上問(wèn)題，前蘇聯(lián)的科學(xué)工作者利用離子交換纖維吸附法以黏膠纖維研制了X射線防護(hù)織物，首先進(jìn)行聚丙烯睛接枝，然后用硫酸鈉溶液處理接枝材料，再用醋酸鉛溶液處理被改性的織物[4]。而利用共混紡絲是制備防輻射線纖維的又一種方法，以聚合物和氧化鉛或硫酸鋇微粉為主要原料，在分散劑存在下，通過(guò)熔融或溶液紡絲可制成防X射線纖維。最近美國(guó)邁阿密的輻射屏蔽技術(shù)公司開(kāi)發(fā)出一種改進(jìn)聚乙烯和聚氯乙烯性能的方法，生產(chǎn)出一種輻射屏蔽材料。此聚合物基質(zhì)采用一種未披露的工藝進(jìn)行整理，產(chǎn)生一種電子共振作用使之可吸收輻射。據(jù)稱這種改性方法使聚合物基體的電子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出類似于可降低或吸收輻射的重金屬的電子結(jié)構(gòu)。從1977年美國(guó)科學(xué)家A.F.Heeger發(fā)現(xiàn)聚乙炔摻雜后具有導(dǎo)電性以來(lái)，結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物的研究取得了很大的進(jìn)展。聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺等系列結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物已相繼合成，成為防電磁輻射纖維的一種新思路。但是由于這類聚合物的加工性能較差而未能得到廣泛應(yīng)用。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米材料獨(dú)有的小尺寸效應(yīng)、表面與界面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)，使得它具有許多宏觀材料沒(méi)有的特性，這些將極大地提高材料的防護(hù)性能。

2.4 抗紫外線纖維

強(qiáng)烈的紫外線直接照射會(huì)使人的皮膚老化、干燥而起皺紋，進(jìn)而產(chǎn)生紅斑和色素沉著，經(jīng)常照射還有致癌的危險(xiǎn)。為此，開(kāi)發(fā)抗紫外線纖維引起人們的重視。纖維大分子上的某些官能團(tuán)能吸收紫外線而具有防紫外線的能力。腈綸大分子上的-CN 基、滌綸大分子的芳族基都能吸收紫外線；棉、桑蠶絲等常用于夏季服裝面料的天然纖維對(duì)紫外線的吸收能力低，防紫外線能力較差。纖維形態(tài)對(duì)其防紫外線的能力也有影響，纖維橫截面為扁平異形結(jié)構(gòu)的要比相同線密度的圓形纖維遮蔽效果好。結(jié)構(gòu)卷曲、密度高的纖維遮蔽性好。另外就是在纖維制備過(guò)程中添加紫外線屏蔽劑，自然界的多種物質(zhì)對(duì)光線都有屏蔽作用，例如: Al2O3、MgO、ZnO、TiO2、SiO2、CaCO3、PbO、碳黑、金屬等，其中，屏蔽紫外線效果較好的是TiO2和PbO。將含有TiO2的陶瓷微粉混入纖維切片進(jìn)行共混紡絲，或?qū)⑻沾晌⒎奂尤氤衫w聚合物制成芯、外包覆普通聚合物進(jìn)行復(fù)合紡絲。由于共混紡絲法易沾污紡絲設(shè)備，浸漬法的紫外線屏蔽劑分布不勻使得產(chǎn)品手感受到一定影響，對(duì)紫外線遮擋的耐久性較差。因此，通常采用的是復(fù)合紡絲法，該纖維的防紫外線性能和光穩(wěn)定性良好，與常規(guī)紡織品一樣，耐洗、耐熨燙,具有柔軟的手感，對(duì)皮膚無(wú)傷害，是一種性能優(yōu)良的抗紫外線纖維。

3 舒適休閑類

3.1 吸濕纖維

合成纖維普遍存在吸濕性較差的缺點(diǎn)，通過(guò)共聚或接枝等化學(xué)改性技術(shù)，可以在疏水性纖維分子主鏈上引入親水性基團(tuán)或化合物，以提高合成纖維的吸濕性和吸水能力。例如，通過(guò)接枝共聚在滌綸大分子上引入醚基、羥基、磺酸基團(tuán)等親水性基團(tuán)，制成的高吸濕滌綸的回潮率可達(dá)到4.0%-13.4%。高吸濕纖維材料主要應(yīng)用于舒適性服裝面料，如果引入親水性的化合物如淀粉，具有極強(qiáng)的吸水性，也可以作為一種高吸水功能性纖維材料加以廣泛應(yīng)用。用物理改性方法，在常規(guī)纖維材料基礎(chǔ)上制造的中空纖維、多孔纖維、表面粗糙型纖維、微孔纖維、微細(xì)纖維和異形纖維，借助于毛細(xì)管導(dǎo)濕、導(dǎo)水或保水效應(yīng)，可以提高纖維的親水性。早期開(kāi)發(fā)的高吸濕、吸水纖維往往采用單一的纖維改性技術(shù)，而目前生產(chǎn)的高吸濕、吸水纖維則偏向于利用多重纖維改性技術(shù)來(lái)提高纖維的親水性。日本帝人公司也利用獨(dú)特的化學(xué)方法，將一種含有高吸濕性物質(zhì)的絲蛋白涂敷在吸水性纖維上，研發(fā)出“吸濕性纖維”，此種纖維比吸水性纖維更具有吸汗、快干的效果，且有極佳的干爽感，其中空率為5%～10%。

3.2 吸熱、放熱纖維

根據(jù)環(huán)境溫度的變化，在一定的溫度范圍內(nèi)可自由調(diào)節(jié)人體溫度的溫控纖維有相轉(zhuǎn)變物質(zhì)類、塑性晶體類、添加溶劑類及電發(fā)熱類等。相轉(zhuǎn)變物質(zhì)類溫控纖維指利用在室溫下能發(fā)生相轉(zhuǎn)變的物質(zhì)，這類物質(zhì)在相轉(zhuǎn)變時(shí)會(huì)伴隨吸熱和放熱現(xiàn)象，通過(guò)充填法、浸軋法、微膠囊法將相變物質(zhì)處理到纖維或織物中。塑性晶體類溫控纖維指某些塑性晶體在固-固轉(zhuǎn)變時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱變化。例如：季戊四醇、2, 2-二甲基-1,3-丙二醇、2-羧甲基-2-甲基-1,3-丙二醇等，若將它們加入到中空纖維中，可以在不同溫度范圍內(nèi)賦予纖維或織物所需的貯熱和釋熱性能。實(shí)驗(yàn)證明，用此法改性后的尼龍纖維熱含量是改性前的3.5～4倍，改性后的聚丙烯纖維熱含量是改性前的2倍。用這種纖維制造的溫控織物可用于絕緣、勞動(dòng)服裝及惡劣氣候條件下的動(dòng)植物保護(hù)等。添加溶劑類溫控纖維指某些溶劑在環(huán)境溫度變化時(shí)，具有明顯的熱脹冷縮性，若將其填封在中空纖維中，可以隨溫度變化來(lái)調(diào)節(jié)纖維的密度，以達(dá)到溫控的目的。電發(fā)熱溫控纖維是將導(dǎo)電的樹(shù)脂涂覆在纖維或織物的表面，這種纖維或織物通過(guò)電流時(shí)便會(huì)發(fā)熱，可通過(guò)調(diào)節(jié)電流的大小及織物的編織密度來(lái)控制纖維或織物的溫度[5]。

4 醫(yī)療類

4.1 醫(yī)用縫合線

聚酯類生物降解材料紡絲制得的縫合線的研究和應(yīng)用較為廣泛，而聚對(duì)二氧雜環(huán)幾酮( PDS) 是聚乙丙交酯之后的又一種新型生物可降解醫(yī)用纖維材料。從20 世紀(jì)70 年代后，聚乳酸( PLA) 及其共聚物作為具有吸收性、無(wú)毒、不引起發(fā)炎等優(yōu)異性能的合成材料，在外科中得到了應(yīng)用。由聚乳酸及其共聚物制得的纖維作為可吸收縫合線早有相應(yīng)的報(bào)道[6]。近年來(lái)，美國(guó)和日本相繼開(kāi)發(fā)了甲殼素與殼聚糖纖維，是一種新型可吸收、可降解的純天然生物高分子材料。甲殼質(zhì)纖維具有許多不同于纖維素的生物特性，如具有生物的相容性、無(wú)免疫抗原性，無(wú)毒無(wú)刺激，可被溶菌酶分解吸收，促進(jìn)組織生長(zhǎng)，加速傷口愈合、提高免疫力等。此外，高分子合成材料聚丙烯膠原可吸收性縫合線、改進(jìn)的再生膠原纖維固載金屬離子吸附纖維也在積極投入使用中。

4.2 緩釋藥物纖維

日本一家公司于上世紀(jì)90年代初開(kāi)發(fā)了一種以纖維型制劑形式經(jīng)皮膚透入作為用藥方式的緩釋藥物纖維。開(kāi)發(fā)該纖維所用基材是尼龍、聚酯、聚丙烯腈等熱塑性線型聚合物，其工藝方法是將藥物摻加到這種聚合物中共混紡絲，使藥物滲入纖維內(nèi)，添加量為基材重量的10%。這種紡絲液在充分混煉之后進(jìn)行紡絲，紡出78 dtex 纖維。成纖在牽伸方向上形成大量微細(xì)孔隙，纖維中的藥物可以經(jīng)過(guò)微細(xì)孔隙緩慢散出，可使其長(zhǎng)時(shí)間具有醫(yī)療效果[7]。此外日本人還開(kāi)發(fā)出又一類浸藥型藥物纖維，纖維采用乙烯-醋酸乙烯共聚物為主要功能材料，浸入溶有藥物的油劑中，利用乙烯-醋酸乙烯共聚物具有吸入油劑的能力，使藥物能夠進(jìn)入并保持在纖維的內(nèi)部。日本可樂(lè)麗公司采用這種方法，對(duì)消炎止痛纖維和心臟病醫(yī)療纖維等進(jìn)行過(guò)許多開(kāi)發(fā)試驗(yàn)研究工作[8]。德國(guó)科學(xué)家利用天然纖維和人造纖維中都含有的一種名為“環(huán)式糊精”的糖分子使織物擁有智能醫(yī)療功能。該分子化合物能在織物中形成微小的孔狀空間，并具有吸收不滲水物質(zhì)的性能?？椢飪?nèi)部分子結(jié)構(gòu)能夠較好地保存這些藥物成分使之不流失?？椢锱c人體接觸后，在極少量汗液的“刺激”下，慢慢滲透人體[2]。英國(guó)皇家藝術(shù)學(xué)院正在研制的服裝則是通過(guò)注入藥品和草藥小液滴的微膠囊織物制成的，該產(chǎn)品可通過(guò)皮膚直接將藥物成分分散發(fā)至血液中，藥效可以延續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，并且衣物經(jīng)過(guò)反復(fù)手洗也不喪失其輔助治療的功效。

5 建議

目前，我國(guó)雖然化纖產(chǎn)能居全球第一，但是對(duì)功能性纖維及其紡織品的研究與發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大差距。21世紀(jì)是信息技術(shù)、生命科學(xué)和高新技術(shù)發(fā)展的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，紡織品正向著高舒適、高功能和高智能等方向發(fā)展，因此，功能性纖維是紡織行業(yè)今后開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)?；w企業(yè)應(yīng)抓住時(shí)機(jī)，加快技術(shù)進(jìn)步，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使差別化、功能性纖維所占比例進(jìn)一步提高，開(kāi)發(fā)更多更好的功能性纖維，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，共同為我國(guó)紡織服裝面料與產(chǎn)業(yè)用紡織品參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)做出貢獻(xiàn)。

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