改性纖維又稱功能性纖維,它是指借化學(xué)或物理的方法使常規(guī)化學(xué)纖維品種的某些性能(如吸濕性、染色性、抗靜電性、阻燃性等)加以改進(jìn)而派生的一系列新功能纖維的總稱。
這類似于通常的橡膠改性,塑料改性等。通常,人們所穿的衣物是由纖維紡織而成,其原料可能是天然材料也可能來(lái)自人工合成,但是原料狀態(tài)不一定完美,例如可能不太好染色,因此需要通過(guò)一系列方法對(duì)其進(jìn)行改造,從而使纖維更加適合使用,此即為纖維改性在生活中最普遍的應(yīng)用。
傳統(tǒng)改性方法有化學(xué)法及物理法,近年來(lái)亦發(fā)展出生物法。改性纖維的歷史
纖維材料的應(yīng)用可追溯到公元前兩三千年,當(dāng)時(shí)的人們就知道通過(guò)動(dòng)物的皮毛來(lái)進(jìn)行紡絲,是人類文明發(fā)展的一個(gè)不可或缺的部分。
后來(lái)隨著科技的發(fā)展,纖維材料在制造、加工、應(yīng)用方面都得到了革命性的發(fā)展,同時(shí)新纖維材料也不斷被成功開(kāi)發(fā),各種新型纖維不斷出現(xiàn),給人類的生活帶來(lái)了翻天覆地的變化。
可是天然纖維的使用開(kāi)始于古代,而人工合成的化學(xué)纖維只是在最近幾十年才被開(kāi)發(fā)出來(lái)。雖然化學(xué)纖維的歷史很短,但其發(fā)展速度卻非常之快,用途也越來(lái)越廣泛。相比之下,天然纖維的發(fā)展則相對(duì)比較緩慢。實(shí)際上,現(xiàn)在應(yīng)用于天然纖維上的許多新工藝和新技術(shù)首先是在化學(xué)纖維領(lǐng)域被開(kāi)發(fā)出來(lái),而后才逐漸被應(yīng)用到天然纖維上。
天然纖維的使用開(kāi)始于史前時(shí)期。史前的人類就開(kāi)始利用亞麻植物上的麻纖維捻成紗線,然后織成面料。目前,主要有四種天然纖維:棉、蠶絲、亞麻和羊毛。
利用再生纖維(人造纖維)或合成纖維來(lái)提高生活質(zhì)量,開(kāi)始于粘膠纖維的產(chǎn)生。粘膠纖維作為第一個(gè)化學(xué)纖維,于1910年投人生產(chǎn)。
從那時(shí)起,就開(kāi)始有很多種化學(xué)纖維被廣泛應(yīng)用于服裝、室內(nèi)裝飾和工業(yè)用紡織品化學(xué)纖維具有很多天然纖維不具有的特性。每年人們都會(huì)在服裝、室內(nèi)裝飾、醫(yī)藥衛(wèi)生、工業(yè)用紡織品等領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)化學(xué)纖維的一些新用途。以前,有很多服裝設(shè)計(jì)師不喜歡使用化學(xué)纖維面料,但現(xiàn)在已有一些設(shè)計(jì)師成了化學(xué)纖維的狂熱支持者,如:卡爾·拉格費(fèi).改性的思路
纖維材料改性的基本思路大都以最終目標(biāo)性能為指導(dǎo),充分利用或開(kāi)發(fā)與之相適應(yīng)的加工、改性方法,再進(jìn)行設(shè)計(jì)和制備。
例如,對(duì)于天然纖維及生物質(zhì)纖維材料,出于其本身的良好服用性能及特性,改性目標(biāo)大都針對(duì)其某些弱點(diǎn)或拓展其功能化應(yīng)用。原則上是要在保持其原有優(yōu)異性能的前提下,賦予新的性能。
一篇短文了解改性纖維;
而對(duì)于合成纖維改性的主要目標(biāo)是賦予其天然纖維的性能,或滿足特殊性能的需要,如高強(qiáng)、高模、高彈、耐熱及各種特殊功能等。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是給纖維加技能點(diǎn)。
為此,必須對(duì)天然纖維及合成纖維的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系有系統(tǒng)而深刻的了解。然而,模仿天然纖維并不是簡(jiǎn)單再現(xiàn)其組織結(jié)構(gòu),更重要的是通過(guò)對(duì)纖維的改性,模擬天然纖維的功能。
然而,出于纖維結(jié)構(gòu)與性能錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系,當(dāng)采用某種方法改善某一種性能時(shí),不可避免地會(huì)引起其他性能的變化。
如用共聚合改進(jìn)疏水性合成纖維的吸濕性或染色性時(shí),往往伴隨熔點(diǎn)降低或強(qiáng)度下降。因此,在改性中必須防止纖維有價(jià)值的性質(zhì)受到過(guò)多的影響.應(yīng)在相互矛盾的效應(yīng)中求得綜合平衡或“加合效應(yīng)”,使纖維材料獲得更高的使用價(jià)值和更廣泛的用途。
化學(xué)法:
聚合物的化學(xué)改性是通過(guò)聚合物的化學(xué)反應(yīng),改變大分子鏈亡的原子或原于團(tuán)的種類及其結(jié)合方式的一類改性方法。經(jīng)化學(xué)改性,改變了已有大分子的化學(xué)結(jié)構(gòu),從而改善纖維的性能或賦予其新的性能。化學(xué)改性的效果具有耐久性,但化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變,在一定程度上也會(huì)引起結(jié)構(gòu)的某些變化,從而引發(fā)纖維一系列性能的變化。
物理法:
物理改性通常是利用各種物理方法及手段,在不改變成纖高聚物大分子主體結(jié)構(gòu)的情況下,通過(guò)改變纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、形態(tài)結(jié)構(gòu)、表面成分等達(dá)到改善纖維性能的目的。陶瓷纖維、金屬纖維的成型及晶相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變,通常與熔法紡絲及燒結(jié)方式的調(diào)控有關(guān),而這都是物理改性及加工方法的結(jié)果。
生物法:
這是近年來(lái)才出現(xiàn)的一種新的改性方法,它運(yùn)用生物技術(shù),如基因工程和生物合成技術(shù)等,這樣不僅能增加纖維產(chǎn)品改性的途徑和提高現(xiàn)有纖維的性能,而且能創(chuàng)造一些全新的“生物纖維”。這就是化學(xué)學(xué)科與生物學(xué)科的綜合。我國(guó)功能性紡織新材料發(fā)展現(xiàn)狀
當(dāng)前我國(guó)功能性纖維材料已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,其特點(diǎn)是常規(guī)纖維的多功能化和高性能化,具有阻燃、抑菌、抗靜電等功能,如:硅-氮系阻燃粘膠短纖維、聚丙烯腈預(yù)氧化纖維、阻燃滌綸、阻燃錦綸,導(dǎo)電滌錦復(fù)合纖維、導(dǎo)電間位芳綸纖維,銅碳納米聚酰胺6生態(tài)抑菌纖維、聚乳酸生態(tài)抑菌纖維、超細(xì)旦多孔再生聚酯生態(tài)抑菌纖維、異形聚酰胺6生態(tài)抑菌纖維等,主要應(yīng)用于特種軍服和消防服、飛機(jī)和高鐵內(nèi)飾材料、高檔紡織品、醫(yī)用衛(wèi)材等領(lǐng)域。
同時(shí)《中國(guó)制造2025》提出了發(fā)展新材料、高值生物醫(yī)用材料、節(jié)能環(huán)保、資源循環(huán)利用、時(shí)尚服裝服飾、中高端家紡用品、產(chǎn)業(yè)用紡織品等重要內(nèi)容,發(fā)展航空航天、海洋裝備、風(fēng)電裝備、新能源汽車等的關(guān)鍵材料。
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