纳米技术在纺织领域中的应用.ppt

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1、第五章 纳米技术在纺织领域中的应用概论 51 纺织纤维 52 纺织用纳米材料 53 纳米改性功能纤维 54 功能纤维的制备 55 发展纳米材料应用研究 51 纺织纤维 511 纺织纤维发展简史 512 功能纤维定义及分类 为了满足人类社会的需求，现已开发出为了满足人类社会的需求，现已开发出一大批具有高性能一大批具有高性能(高强度、高模量、耐高强度、高模量、耐高温等高温等)、高功能性、高功能性(高感性、高吸湿、高感性、高吸湿、透湿防水性、抗静电性及导电性、离子透湿防水性、抗静电性及导电性、离子交换性和抗菌性、生物相容性等交换性和抗菌性、生物相容性等)的一代的一代新型化学纤维。新型化学纤维。1功能

2、纤维的定义功能纤维是指具有某种特殊功能的化学纤维或功能纤维是指具有某种特殊功能的化学纤维或天然纤维。天然纤维。2功能纤维的分类功能纤维的分类 按功能属性，功能纤维可分四大类：按功能属性，功能纤维可分四大类：物理性功能物理性功能 化学性功能化学性功能 物理分离性功能物理分离性功能 生物性功能生物性功能按用途，可分为三大类：按用途，可分为三大类：(1)衣料用功能纤维衣料用功能纤维 主要指具有吸湿、透气、抗静电、抗紫主要指具有吸湿、透气、抗静电、抗紫外线、吸收红外线等功能的纤维。外线、吸收红外线等功能的纤维。(2)装饰用功能纤维装饰用功能纤维 (3)产业用功能纤维产业用功能纤维 高强、耐磨、耐腐蚀高

3、强、耐磨、耐腐蚀使用添加的方法得到功能纤维使用添加的方法得到功能纤维纳米用少量就能达到效果。纳米用少量就能达到效果。52 纺织用纳米材料 521 纺织用纳米材料的种类 522 纺织用纳米树料的技术及功能性指标 1纳米材科的技术指标纳米材科的技术指标 (1)细度细度 纳米材料纳米材料 颗粒直径颗粒直径 100nm 微米材料微米材料 颗粒直径颗粒直径 100nm1.0m 亚微米材料亚微米材料 颗粒直径颗粒直径 1.0m 产品中有产品中有95的体积百分比的体积百分比(或或97)的的颗粒直径颗粒直径100nm。超细碳酸钙、超细二氧化硅、超细碳化硅、超细超细碳酸钙、超细二氧化硅、超细碳化硅、超细三氧化铝

4、、超细石墨等等。三氧化铝、超细石墨等等。超细复合颗粒超细复合颗粒 具有远红外功能的超细添加剂，是由具有远红外功能的超细添加剂，是由Al2O3、SiC、SiO2、TiO2以及部分稀土氧化物复合烧结而成。以及部分稀土氧化物复合烧结而成。细度是衡量功能性添加剂的一个重要指标。粒度细度是衡量功能性添加剂的一个重要指标。粒度若不够细，极易造成纺织过程中喷丝板堵塞，从若不够细，极易造成纺织过程中喷丝板堵塞，从而影响生产工艺。同时，还会引起纤维强度下降而影响生产工艺。同时，还会引起纤维强度下降而无法牵伸。而无法牵伸。超细纤维，需要纳米颗粒。超细纤维，需要纳米颗粒。功能性纳米添加剂的细度要求在功能性纳米添加剂

5、的细度要求在3080nm之间。之间。（2）表面处理 由于添加剂绝大多数是金属和非金属氧由于添加剂绝大多数是金属和非金属氧化物，其弹性模量、硬度等都远大于高化物，其弹性模量、硬度等都远大于高分子材料。分子材料。进行适当的表面处理就像在金属、非金进行适当的表面处理就像在金属、非金属氧化物和高分子材料中间增加了一个属氧化物和高分子材料中间增加了一个缓冲层，增加添加剂在纤维中的浸润性，缓冲层，增加添加剂在纤维中的浸润性，可以对纤维起到一定的增强作用。可以对纤维起到一定的增强作用。不同种类，如涤纶、脂纶、丙纶等，采不同种类，如涤纶、脂纶、丙纶等，采用不同的添加剂。用不同的添加剂。(3)水分 粉体越细，越

6、易吸潮而结块。粉体越细，越易吸潮而结块。对水分的要求参照化纤切片的要求不得对水分的要求参照化纤切片的要求不得大于大于05。53 纳米改性功能纤维 531 抗菌、抑菌、除臭型纺织纤维抗菌、抑菌、除臭型纺织纤维 目前大部分抗菌除臭制品仍是经后整理目前大部分抗菌除臭制品仍是经后整理方法获得的，但具有永久性抗菌效果的方法获得的，但具有永久性抗菌效果的抗菌纤维这几年的发展也十分迅速。抗菌纤维这几年的发展也十分迅速。一类是含纳米级银的合成纤维为代表的一类是含纳米级银的合成纤维为代表的无机抗菌系列抗菌纤维。无机抗菌系列抗菌纤维。第二类是以有机抗菌剂通过共混方式开第二类是以有机抗菌剂通过共混方式开发的发的AM

7、F系列抗菌纤维。系列抗菌纤维。532 抗紫外线型纺织纤维 臭氧减少臭氧减少1，紫外线增加，紫外线增加2，皮肤癌增加，皮肤癌增加3！重点是研究如何提高纺织品防紫外辐射能力，重点是研究如何提高纺织品防紫外辐射能力，如何开发防紫外辐射整理剂以及织物自身的厚如何开发防紫外辐射整理剂以及织物自身的厚度、重量、颜色及相关的制约因素诸方面度、重量、颜色及相关的制约因素诸方面 波长在波长在200380nm范围内的紫外光对人体明显范围内的紫外光对人体明显有害。有害。抗紫外不能与将太阳热能的反射相提并论抗紫外不能与将太阳热能的反射相提并论三氧化二铝、氧化镁、氧化锌、二氧化钛、二三氧化二铝、氧化镁、氧化锌、二氧化钛

8、、二氧化硅、碳酸钙、高岭土、炭黑、金属等材料氧化硅、碳酸钙、高岭土、炭黑、金属等材料是对紫外光线具有屏蔽防护作用的物质。是对紫外光线具有屏蔽防护作用的物质。533 远红外线型纺织纤维 吸收人体所发出的远红外波长后，又反射回人吸收人体所发出的远红外波长后，又反射回人体表皮，并且再向人体辐射一定波长的远红外体表皮，并且再向人体辐射一定波长的远红外线线(其中包括最易被人体吸收的其中包括最易被人体吸收的414m波长波长段段)，增加了皮肤下的微循环速度，使人体皮，增加了皮肤下的微循环速度，使人体皮下组织中的血流量增加，促进血液循环和新陈下组织中的血流量增加，促进血液循环和新陈代谢。代谢。远红外陶瓷粉包括

9、有纳米三氧化二铝、纳米氧远红外陶瓷粉包括有纳米三氧化二铝、纳米氧化铬、纳米氧化镁、纳米二氧化硅、纳米氧化化铬、纳米氧化镁、纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米三氧化二锑等，锌、纳米三氧化二锑等，534 负离子型纺织功能纤维 电气石具有热电性和压电性，在纤维内添加电气石具有热电性和压电性，在纤维内添加电气石超细粉末后，其纤维动态和静态的负电气石超细粉末后，其纤维动态和静态的负氧离子数分别为氧离子数分别为l 500个个cm 3和和3500个个cm3，相当于在都市公园环境下的负氧离子含量。相当于在都市公园环境下的负氧离子含量。535 抗电磁波、抗静电型纺织纤维 微波炉、电磁灶、电脑、电热毯、吸尘器等对微波

10、炉、电磁灶、电脑、电热毯、吸尘器等对人体的辐射危害人体的辐射危害 不同波长和频率的电磁波，白血病、肿瘤增加不同波长和频率的电磁波，白血病、肿瘤增加 80年代后期到年代后期到90年代初期防电磁辐射屏蔽服装年代初期防电磁辐射屏蔽服装走进家庭，成为民用服装的一大市场走进家庭，成为民用服装的一大市场 电磁屏蔽的目的在于防止射频电磁场的影响，电磁屏蔽的目的在于防止射频电磁场的影响，使其辐射强度被抑制在允许范围之内。使其辐射强度被抑制在允许范围之内。一般将屏蔽分为主动场屏蔽和被动场屏蔽两大一般将屏蔽分为主动场屏蔽和被动场屏蔽两大类。类。5.3.6 导电型纺织纤维 导电纤维可以防尘、防污染，从而确保产品的导

11、电纤维可以防尘、防污染，从而确保产品的质量质量 可以消除静电、防止爆炸可以消除静电、防止爆炸 可以有效地防止电磁波干扰可以有效地防止电磁波干扰 可以防止静电感应和电击事故。可以防止静电感应和电击事故。以炭黑为导电物质的黑色导电化纤；以炭黑为导电物质的黑色导电化纤；以纳米氧化锡、纳米氧化锌和纳米二氧化铁等以纳米氧化锡、纳米氧化锌和纳米二氧化铁等白色粉体材料为导电物质的白色导电化纤。白色粉体材料为导电物质的白色导电化纤。537 纳米粉体材料在多功能纺织纤维中的应用 几种功能复合于一体的双功能或多功能几种功能复合于一体的双功能或多功能纤维，如阻燃纤维，如阻燃-导电纤维、抗菌导电纤维、抗菌-抗紫抗紫外

12、线外线-抗红外线纤维等抗红外线纤维等 吸水、吸湿纤维、变色纤维、耐热纤维、吸水、吸湿纤维、变色纤维、耐热纤维、芳香纤维、磁性纤维、储能纤维、发光芳香纤维、磁性纤维、储能纤维、发光纤维、防辐射纤维和阻燃纤维纤维、防辐射纤维和阻燃纤维54 功能纤维的制备 541 纳米级添加剂的研制纳米级添加剂的研制 差别化纤维的重点是，在添加了超细添加差别化纤维的重点是，在添加了超细添加剂后如何保证纺丝工艺的正常进行，以及剂后如何保证纺丝工艺的正常进行，以及如何保证纤维的质量不下降。如何保证纤维的质量不下降。只要能制备出新型功能性的纳米新材料，只要能制备出新型功能性的纳米新材料，功能性的化纤产品就能够生产出来。功

13、能性的化纤产品就能够生产出来。新型功能纤维产品取决于纳米新材料的开新型功能纤维产品取决于纳米新材料的开发。发。54 2 功能纤维的制备与加工 目前市场上常见的一些功能性纺织品目前市场上常见的一些功能性纺织品(如如抗菌、远红外线、抗紫外、防辐射、负抗菌、远红外线、抗紫外、防辐射、负离子等产品离子等产品)，大多采用织物表面整理赋，大多采用织物表面整理赋予功能性或在纤维制造过程中共混加入予功能性或在纤维制造过程中共混加入功能性添加剂而获得。功能性添加剂而获得。1共混法 共混法是将功能性纳米材料与相应的化共混法是将功能性纳米材料与相应的化纤用材料共混纺丝纤用材料共混纺丝。纳米粉体可以在纺丝熔体中加入。

14、纳米粉体可以在纺丝熔体中加入。2聚合法 在聚合时加入，即在纤维原料合成阶段在聚合时加入，即在纤维原料合成阶段加入纳米材料。加入纳米材料。聚合物合成时加入适量的纳米微粒聚合物合成时加入适量的纳米微粒TiO2、ZrO、BaSO4、SiO2、ZnO，则会则会最终赋予纤维织物吸水、保温、抗菌防最终赋予纤维织物吸水、保温、抗菌防臭、防紫外线、抗静电、导电等功能，臭、防紫外线、抗静电、导电等功能，与具有阻燃性单体共聚可得阻燃难燃功与具有阻燃性单体共聚可得阻燃难燃功能。能。3 复合纺丝法 采用复合法生产的功能纤维和织物，如采用复合法生产的功能纤维和织物，如采用抗菌功能助剂和采用抗菌功能助剂和PET的混合物作

15、皮的混合物作皮层，用抗紫外线功能的粉体和层，用抗紫外线功能的粉体和PET的混的混合物为芯材的皮芯纤维合物为芯材的皮芯纤维 纺制海岛纤维纺制海岛纤维 以上这三种方法中所用的纳米粉体主要以上这三种方法中所用的纳米粉体主要为无机材料，确保了此类功能性化纤在为无机材料，确保了此类功能性化纤在印染等后整理中的稳定性。印染等后整理中的稳定性。4后整理处理 采用纤维间混纤、织物中不同种纤维的交采用纤维间混纤、织物中不同种纤维的交织，多层织，多层(如合成纤维与天然纤维问的配如合成纤维与天然纤维问的配合合)获得吸湿、吸水等舒适性；合成纤维获得吸湿、吸水等舒适性；合成纤维与导电纤维的交织制成导电织物；与导电纤维的

16、交织制成导电织物；采用不同功能的处理剂对纱线、织物等进采用不同功能的处理剂对纱线、织物等进行表面处理，则可获得抗菌、防臭、阻燃、行表面处理，则可获得抗菌、防臭、阻燃、防污、抗静电、抗紫外辐射、防水透气等防污、抗静电、抗紫外辐射、防水透气等各种功能。各种功能。根据织物用途的不同而分为浸轧法和涂层根据织物用途的不同而分为浸轧法和涂层法法 以棉纤维为代表的天然纤维在抗紫外线以棉纤维为代表的天然纤维在抗紫外线性能方面存在不足性能方面存在不足，只能用后整理的方，只能用后整理的方法来解决。法来解决。采用纳米级功能材料对纤维进行功能性采用纳米级功能材料对纤维进行功能性整理的优点在于：整理的优点在于：选用的材

17、料主要为无机超细粉体选用的材料主要为无机超细粉体 主要抗辐射功能是将紫外线、红外线主要抗辐射功能是将紫外线、红外线屏蔽、反射至织物以外。屏蔽、反射至织物以外。不不影影响响纺纺织织品品的的色色牢牢度度、白白度度和和强强度度等。等。55 发展纳米材料应用研究发展纳米材料应用研究 551 纺织用纳米材料的发展纺织用纳米材料的发展 1建立服装的保健管理机制势在必行建立服装的保健管理机制势在必行 2功能的作用逐步向环保化、多功能型功能的作用逐步向环保化、多功能型方向发展方向发展 3产品的创新转向新型纳米功能材科的产品的创新转向新型纳米功能材科的研究研究 对纳米技术的真正掌握与了解还有相当对纳米技术的真正掌握与了解还有相当距离，需要进行大垣深入的研究工作距离，需要进行大垣深入的研究工作 5 52 功能性纺织材料的未来功能性纺织材料的未来 可以预计，抗菌纤维、抗紫外纤维、阻可以预计，抗菌纤维、抗紫外纤维、阻燃纤维等功能纤维的市场将会有惊人的燃纤维等功能纤维的市场将会有惊人的发展。发展。当纳米级超细粉末可以工业化生产后，当纳米级超细粉末可以工业化生产后，纺织纤维高附加值产品的品种将会得到纺织纤维高附加值产品的品种将会得到不断的开发。不断的开发。纺织行业中纳米材料的应用才刚刚起步。纺织行业中纳米材料的应用才刚刚起步。