功能纤维改性的方法-XXX
2-纤维材料的改性方法

接枝效率=
接枝在聚合物上的单体质量
×100%
接枝在聚合物上的单体质量+接枝单体均聚物质量
在链转移接枝中,影响接枝效率的因素:引发剂、聚合物 主链结构、单体种类、反应配比及反应条件等。
一般认为,过氧化物苯甲酰(BPO)的引发效率比偶氮二 异丁氰(AICH
OCCH3 O
2.活性基团引入法
原理:首先在聚合物的主干上导入易分解的活性基团,然后 在光、热作用下分解成自由基与单体进行接枝共聚。
H CC H2
Br
CC H2
hv
CC H2
BBB
CC H2
nB
叔碳上的氢很容易氧化,生成氢过氧化基团,进而分解为自由 基,由此可利用聚对异丙基苯乙烯支取甲基丙烯酸甲酯接枝物。
甲基丙烯酸甲酯接枝物
经接枝改性后,纤维的超分子结构受到某种程度的破坏.强度有所降 低,伸长率增加,手感变差,但通常对纤维制品的服用性能影响不大。
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嵌段共聚改性
一.基本原理 定义:嵌段共聚物分子链具有线型结构,是由至少两种以上 不同单体聚合而成的长链段组成。嵌段共聚可以看成是接枝 共聚的特例,其接枝点位于聚合物主链的两端。 嵌段共聚物可分为三种链段序列基本结构形式:
侧连含有那些容易受辐射照激发产生自由基的结构,如:
3.功能基反应法
含有侧基功能基的聚合物,可加入端基聚合物与之反应形成 接枝共聚物
优点:接枝效率高,接枝的聚合度则由端基聚合物的聚合度决 定,所以这种接枝方法可用于高分子材料的分子设计和合成。
4.其它方法-大单体技术合成接枝共聚物
近40年的研究表明,人们可以合成设计的接枝共聚物,即 采用大分子单体与小分子单体共聚合成规整接枝共聚物,也 就是大单体合成接枝共聚物的技术,这使其不仅在化学领域 中应用广泛,在医学、工程材料等领域也有独特的应用。
膳食纤维的改性及应用

膳食纤维的改性及应用膳食纤维是指植物性食物中不可被人体消化吸收的部分,主要包括果蔬纤维和谷类纤维两大类。
膳食纤维对人体有益处,包括促进肠道蠕动、预防便秘、降低血脂、降低血糖、预防结肠癌等。
而膳食纤维的改性及应用则是指对膳食纤维进行一定的处理以改善其性质及功能,并将改性后的膳食纤维应用于食品加工中的一系列工艺技术和方法。
一、膳食纤维的改性种类及方法1. 化学改性膳食纤维的化学改性主要是对其进行酯化、醚化、羟代等化学反应,以改善其溶解性、增加其功能性和稳定性。
常见的化学改性方法包括酸碱处理、醛化、酯化等。
将膳食纤维与脂肪酸进行酯化反应,使其成为脂肪酸酯化膳食纤维,能够提高其溶解性和稳定性。
2. 生物技术改性生物技术改性是利用酶、微生物等生物技术手段对膳食纤维进行改良。
利用酶类对纤维素进行降解,使其具有更好的溶解性和稳定性;利用发酵技术对谷类纤维进行改良,使其富含益生菌,具有更好的益生作用。
物理改性是利用物理手段对膳食纤维进行改良,包括超声波处理、微波处理、高压处理等。
利用超声波技术对膳食纤维进行打破,使其成为纳米级颗粒,能够提高其溶解性和稳定性。
1. 食品工业膳食纤维改性后可用于食品工业中的各种加工过程中,如面包、饼干、面条、肉制品等。
将改性后的膳食纤维添加到面包中能够增加其纤维含量,提高其营养价值;将改性后的膳食纤维添加到肉制品中能够提高其保水性和口感,减少脂肪含量。
改性后的膳食纤维可用于药品工业中的制药过程中,如胶囊、片剂、颗粒等。
将改性后的膳食纤维添加到胶囊中能够增加其稳定性和溶解度,提高药效。
3. 医疗保健品改性后的膳食纤维可用于医疗保健品中,如纤维粉、饮料、营养代餐等。
将改性后的膳食纤维加工成纤维粉能够用于调节血糖、血脂、减肥等保健功能。
4. 生活用品改性后的膳食纤维可以用于生活用品中,如纤维毯、纤维枕、纤维床上用品等。
将改性后的膳食纤维制成纤维毯能够提高其吸湿透气性,增加舒适度。
膳食纤维的改性及应用是一个不断发展的领域,通过对膳食纤维进行改良,能够提高其功能性和稳定性,拓宽其应用领域。
麻纤维功能改性技术研究与开发考核试卷

A.提高纤维的使用价值
B.扩大纤维的应用范围
C.降低纤维的生产成本
D.提高纤维的生物学性能
2.以下哪些是麻纤维物理改性的方法?()
A.热处理
B.等离子体处理
C.染色
D.纤维素纤维复合
3.麻纤维化学改性的方法包括:()
A.硅烷化处理
B.乙酰化处理
C.纤维素接枝共聚
17. D
18. A
19. A
20. B
二、多选题
1. ABD
2. AB
3. ABC
4. ABCD
5. AB
6. AB
7. ABC
8. AB
9. ABC
10. ABC
11. AC
12. ABC
13. ABC
14. AC
15. ABC
16. ABC
17. ABC
18. ABCD
19. ABCD
20. ABCD
D.提高改性温度
18.以下哪些是麻纤维改性的发展趋势?()
A.功能复合化
B.环保节能化
C.智能化
D.成本降低化
19.麻纤维在进行功能改性时,以下哪些方面需要特别注意?()
A.改性剂的选择
B.改性过程中的环保问题
C.改性后纤维的性能评价
D.改性工艺的优化
20.以下哪些改性技术有助于提高麻纤维的市场竞争力?()
C.纤维素接枝共聚
D.界面活性剂处理
18.关于麻纤维的环保性能,以下描述错误的是:()
A.麻纤维是一种可再生的天然纤维
B.麻纤维在生长过程中不需要使用农药
C.麻纤维在加工过程中不会产生有害物质
D.麻纤维的改性处理不会影响环境
PBO_纤维表面改性处理的研究进展

表面技术第53卷第1期PBO纤维表面改性处理的研究进展杨超杰,吴喜娜,魏浩,王国军*(哈尔滨工程大学 青岛创新发展基地,山东 青岛 266000)摘要:聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维因其比强度高、比模量高、耐热性好、阻燃性好以及优异的介电性能,现已在安全防护、建筑汽车等领域得到广泛应用。
由于PBO纤维表面光滑、化学惰性,导致其与基体树脂界面结合差,进一步影响复合材料的整体性能,这大大限制了PBO纤维优异综合性能的发挥,所以对PBO纤维表面进行改性处理显得尤为重要。
介绍了近年来国内外针对PBO纤维不同表面改性方法及对应复合材料性能改善程度的研究进展,从PBO纤维改性方法的分类入手,阐述了各种方法的基本原理。
通过对这些处理方法的比较,阐述了国内PBO纤维表面改性的研究进展,指出了国内外在PBO纤维表面改性处理上的差距,为未来的发展方向提供了参考。
PBO纤维表面改性方法包括化学刻蚀法、等离子体处理、表面涂层法、化学接枝法、紫外刻蚀法、上浆剂处理等。
各种改性技术各有利弊,在选择改性方法时,理应考虑达到工艺快捷有效、经济环保和无损纤维性能等指标。
未来,在PBO纤维表面改性的处理方法领域,将逐步向绿色环保的上浆剂处理方向发展。
关键词:聚对苯撑苯并二噁唑纤维;表面改性;界面;复合材料中图分类号:TB34 文献标志码:A 文章编号:1001-3660(2024)01-0048-08DOI:10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.01.004Research Progress on Surface Modification of PBO FiberYANG Chaojie, WU Xina, WEI Hao, WANG Guojun*(Qingdao Innovation and Development Base, Harbin Engineering University, Shandong Qingdao 266000, China)ABSTRACT: PBO fiber has become the ultimate choice in many fields because of its high specific strength, high specific modulus, good heat resistance, good flame retardant and excellent dielectric properties, and has been widely used in aerospace, national defense weapons, safety protection, construction and automobile fields. Because the surface of PBO fiber is smooth and chemically inert, the interface between PBO fiber and matrix resin is poor, which further affects the overall performance of the composite material, and greatly limits the play of the excellent comprehensive performance of PBO fiber, so it is particularly important to modify the surface of PBO fiber. In this paper, the research progress of different surface modification methods of PBO fibers and the improvement of composite properties in recent years were reviewed. Surface modification was mainly made to change the chemical composition and structure of the surface, improve the number of polar groups and reactive groups;change the surface morphology, improve the roughness and specific surface area; increase the surface free energy and improve the surface wettability. All the above modification effects must minimize the negative effects on the bulk properties of fibers.Finally, it was pointed out that the current surface treatment methods of PBO fibers were still insufficient, and it was necessary收稿日期:2022-12-15;修订日期:2023-04-03Received:2022-12-15;Revised:2023-04-03引文格式:杨超杰, 吴喜娜, 魏浩, 等. PBO纤维表面改性处理的研究进展[J]. 表面技术, 2024, 53(1): 48-55.YANG Chaojie, WU Xina, WEI Hao, et al. Research Progress on Surface Modification of PBO Fiber[J]. Surface Technology, 2024, 53(1): 48-55.*通信作者(Corresponding author)第53卷第1期杨超杰,等:PBO纤维表面改性处理的研究进展·49·and urgent to find a green and efficient modification method. In recent years, with the development of fiber surface modification technology, PBO fiber modification methods have been fully developed, and the corresponding application fields have been expanded. In this paper, the different surface modification methods of PBO fiber and the improvement of the properties of composite materials were introduced. Starting from the classification of PBO fiber modification methods, the basic principles of each method were expounded, and the advantages and disadvantages of each method and the scope of application were clarified.Based on six modification methods, the surface modification methods of PBO fiber at home and abroad were investigated. By comparing these treatment methods, the research progress of PBO fiber surface modification at home and abroad was confirmed, the gap between domestic and foreign PBO fiber surface modification treatment was clear, and the future development direction was pointed out. PBO fiber surface modification methods include chemical etching, plasma treatment, surface coating, chemical grafting, ultraviolet etching, and sizing agent treatment. Each modification technology has its own advantages and disadvantages.When selecting a modification method, it is required to consider the fast and effective process, economic and environmental protection and non-destructive fiber properties. The surface treatment method of sizing agent can meet the above requirements.In recent years, the introduction of active nanoparticles such as graphene oxide, carbon nanotubes and silica into sizing agents to improve interface adhesion has become a research focus. The prepared nanocomposites not only have stronger interface, but also show many attractive functions, such as photothermal conversion, interface self-healing, etc. In addition, as a non-damaging method, surface sizing is an ideal method to achieve uniform UV shielding or light absorption ability on the surface of PBO fiber, which can effectively reduce UV intensity and block UV irradiation. In the future, in surface modification treatment of PBO fiber, the direction of environmental protection sizing agent treatment will be gradually developed.KEY WORDS: poly(p-phenylene-2,6-benzoxazole) fiber; surface modification; interface; composite materials聚对苯撑苯并二 唑(PBO)纤维因其优异的性能,特别是突出的力学性能、热稳定性、低密度,成为一种很有前途的增强先进复合材料的有机纤维之王[1]。
最全面的改性纤维介绍

本文摘自再生资源回收-变宝网()最全面的改性纤维介绍改性纤维又称功能性纤维,它是指借化学或物理的方法使常规化学纤维品种的某些性能(如吸湿性、染色性、抗静电性、阻燃性等)加以改进而派生的一系列新功能纤维的总称。
这类似于通常的橡胶改性,塑料改性等。
通常,人们所穿的衣物是由纤维纺织而成,其原料可能是天然材料也可能来自人工合成,但是原料状态不一定完美,例如可能不太好染色,因此需要通过一系列方法对其进行改造,从而使纤维更加适合使用,此即为纤维改性在生活中最普遍的应用。
传统改性方法有化学法及物理法,近年来亦发展出生物法。
改性纤维的历史纤维材料的应用可追溯到公元前两三千年,当时的人们就知道通过动物的皮毛来进行纺丝,是人类文明发展的一个不可或缺的部分。
后来随着科技的发展,纤维材料在制造、加工、应用方面都得到了革命性的发展,同时新纤维材料也不断被成功开发,各种新型纤维不断出现,给人类的生活带来了翻天覆地的变化。
可是天然纤维的使用开始于古代,而人工合成的化学纤维只是在最近几十年才被开发出来。
虽然化学纤维的历史很短,但其发展速度却非常之快,用途也越来越广泛。
相比之下,天然纤维的发展则相对比较缓慢。
实际上,现在应用于天然纤维上的许多新工艺和新技术首先是在化学纤维领域被开发出来,而后才逐渐被应用到天然纤维上。
天然纤维的使用开始于史前时期。
史前的人类就开始利用亚麻植物上的麻纤维捻成纱线,然后织成面料。
目前,主要有四种天然纤维:棉、蚕丝、亚麻和羊毛。
利用再生纤维(人造纤维)或合成纤维来提高生活质量,开始于粘胶纤维的产生。
粘胶纤维作为第一个化学纤维,于1910年投人生产。
从那时起,就开始有很多种化学纤维被广泛应用于服装、室内装饰和工业用纺织品化学纤维具有很多天然纤维不具有的特性。
每年人们都会在服装、室内装饰、医药卫生、工业用纺织品等领域发现化学纤维的一些新用途。
以前,有很多服装设计师不喜欢使用化学纤维面料,但现在已有一些设计师成了化学纤维的狂热支持者,如:卡尔·拉格费。
芳纶纤维表面改性研究

芳纶纤维表面改性研究芳纶纤维是一种高性能合成纤维,具有优异的热稳定性、阻燃性、力学性能和耐化学性能。
然而,芳纶纤维的表面性质对其应用性能起着重要作用。
因此,进行芳纶纤维表面改性研究,对其进一步提高应用性能具有重要意义。
芳纶纤维的表面改性研究可以从两个角度进行:一是通过表面涂覆或改性剂处理,二是通过化学修饰或活化处理。
首先,表面涂覆或改性剂处理是一种常见的芳纶纤维表面改性方法。
例如,可以利用溶胶-凝胶技术,在芳纶纤维表面形成薄膜。
这种方法可以改善芳纶纤维的亲水性,提高其与其他材料的界面粘结强度,并增强纤维的摩擦性能。
此外,还可以使用改性剂进行表面处理,如硅烷偶联剂和阻燃剂。
这些改性剂可以在芳纶纤维表面形成一层保护膜,提高纤维的耐热性和阻燃性能。
其次,化学修饰或活化处理也是芳纶纤维表面改性的重要方法之一、例如,利用等离子体处理可以在芳纶纤维表面引入官能团,改善其与其他材料的黏附性能。
此外,可以使用化学活化剂,如亚硝酸钠和活性氧气体,对芳纶纤维表面进行活化处理,增强其表面活性,提高纤维的亲水性和粘附性。
需要注意的是,芳纶纤维表面改性研究还需要考虑改性后的纤维性能稳定性和使用寿命。
改性剂和表面处理措施可能会影响芳纶纤维的力学性能、热稳定性和耐化学性能。
因此,在进行表面改性研究时,需要综合考虑改性效果和纤维性能的平衡。
总结起来,芳纶纤维表面改性研究可以通过表面涂覆或改性剂处理,以及化学修饰或活化处理两种方法来实现。
这些方法可以改善芳纶纤维的表面性质,提高其应用性能。
但需注意改性后的纤维性能稳定性和使用寿命。
深入研究芳纶纤维表面改性机理,对于进一步提高芳纶纤维的应用性能具有重要意义。
膳食纤维的改性及应用

膳食纤维的改性及应用膳食纤维是指难以被人体消化吸收的一类多糖类物质,主要存在于植物细胞壁中,是一种天然的、不可被消化的碳水化合物。
膳食纤维对于维持肠道健康、预防肠癌、减轻体重、调节血糖和血脂等方面具有重要的作用。
传统的膳食纤维在应用过程中存在一些问题,例如口感差、难以溶解、不易吸收等。
为了克服这些问题,科学家们进行了大量的研究,通过改性手段对膳食纤维进行改良,使其在食品工业和医药行业中得到更广泛的应用。
一、膳食纤维的改性方法(一)物理改性:物理改性是指通过物理手段改变膳食纤维的形态和结构,包括微波处理、超声波处理、高压处理等。
这些方法可以使膳食纤维的颗粒大小更均匀,表面更加光滑,从而改善其稳定性和可溶性。
(二)化学改性:化学改性是指通过化学手段改变膳食纤维的分子结构,包括酸碱处理、氧化处理、酶解处理等。
这些方法可以使膳食纤维的结构更加稳定,提高其吸水性和凝胶性,改善其使用性能。
(三)生物改性:生物改性是指利用微生物或酶类对膳食纤维进行改良,使其具有更好的生物活性和生物安全性。
利用纤维素酶对纤维素进行水解,得到具有较高生物利用率的纤维素衍生物。
二、改性膳食纤维的应用(一)食品工业:改性膳食纤维在食品工业中具有广泛的应用前景,可以用于调理面包、饼干、冷饮、火腿肠、调味品等食品,以增加膳食纤维含量,改善产品的口感和营养价值。
(二)医药行业:改性膳食纤维可以作为药物的载体,用于制备口服片、缓释片、胶囊剂等制剂,以提高药物的生物利用率和稳定性,减少药物的刺激性和毒性。
(三)化妆品行业:改性膳食纤维可以用于制备面膜、洁面乳、护肤品等化妆品,具有良好的吸附性和保湿性,可以帮助肌肤清洁和保湿。
三、改性膳食纤维的发展趋势(一)功能性改性:未来的重点将是提高改性膳食纤维的功能性,包括增加其抗氧化、抗菌、降血糖、降血脂等功能,以满足人们对健康食品的需求。
(二)天然性改性:未来的发展趋势是朝着更加天然、安全、健康的方向发展,尽量避免使用有害化学物质,保持膳食纤维的天然性和生物活性。
纤维素改性处理的研究进展_王天佑

。其中以表面吸附, 液氨改性应用最
刚开始对天然纤维素的物理改性是微粉化和薄 膜化, 后来为了应用于吸附材料, 球化改性及各种球 化改性的方法也慢慢被提出。郝红英等 利用植物 的秸秆,通过高压蒸汽闪爆技术、 稀碱蒸煮等方法制 出有一定 α 纤维素含量的秸秆基纤维素, 对产物进 2+ 行碱化、 醚化和胺基亲核取代, 得到了可以吸附 Cu 和 Cd 等重金属离子的乙二胺螯合植物秸秆纤维 素, 通过研究得出, 可以用蒸汽闪爆来钝化天然植物 秸秆纤维素。Lidija 等 在纤维表面通过吸附 CMC 来引进羧基, 从而制备出了一种新的吸附材料, 试验 结果表明, 相对分子质量高的 CMC 首先被吸附, 并 , 50% 且棉纤维总电荷量会大幅度地提高 可以提高 左右, 从而使产品的吸附性能大大提高 。 液氨整理后纤维的天然转曲基本消除, 截面变 圆, 内腔变小, 表面平滑且光泽感强, 结晶结构略疏 散。液氨加工 克 服 了 其 他 抗 皱 整 理 加 工 的 诸 多 缺 点, 使纤维的性能得到全面提升, 并具有明显的“形 , 状记忆性” 是多年来纤维改性的一大突破 。Dor[18 ] nyi 等 研究表明黄麻纤维经过液氨处理以后结晶 度有所下降。纤维素的晶型由纤维素 Ⅰ 转变为纤维 素Ⅲ。通过液氨处理黄麻纤维的表观结构有了很大 的改善, 纤维表面光滑圆润、 粗细均匀, 并且改善了 提高了织物表面平整度等。 纱线粗细的均匀性,
[11 ] [9 ]
首先, 在天然纤维素原料中, 表面经常被半纤维 素和木质素包裹着。 因此必须要先使纤维素能够纯 净地提取出来, 把这三种组分分离开来 。 其次, 虽 然在天然纤维素的分子链 上 存 在 着 大 量 的 活 性 羟 在一定条件下可以发生氧化、 酯化、 醚化、 接枝共 基, 聚等反应, 但是由于自身的羟基之间会形成大量的 且具有较为复杂的结晶性原纤结构, 其中结晶 氢键, 区封闭了大部分的活性羟基, 也就导致了纤维素改 性反应中呈现不均一性, 产物性能的不确定性。 为 一般在改性反应前进行各 了避免这种情况的发生, 种预处理, 可以降低纤维素的聚合度、 结晶度, 让纤 从而提高纤维素的反应 维素的 可 及 度 有 所 增 加, 。 活性 1. 1 物理方法 现在试验中常见的物理预处理方法主要包括闪 爆处理、 干法、 机械粉碎、 超声波及微波处理、 蒸汽爆 炸、 氨爆炸、 溶剂交换等。 物理预处理的主要目的是 让纤维素外观结构形态变化, 例如聚集纤维的解体、 膨胀等。就目前而言, 较新且用得较多的物理方法 [4 ] 有闪爆处理、 超声波处理等。 张袁松等 采用闪爆碱煮联合对天然竹纤维进行脱胶处理, 在闪爆压力 NaOH 质量浓度为 保压时间为 15 min, 为 0. 8 MPa, 4 g / L, 碱煮 90 min 的条件下, 得到纤维素的占有率为 77. 16% , 其中纤维中的半纤维素含量和木质素含量 分别下降了 41. 61% 和 31. 94% , 而纤维素的含量却 [5 ] 从 40. 51% 提高到 63. 59% 。殷祥刚等 对大麻纤维 进行闪爆处理, 得出闪爆处理后的麻纤维不仅其密 其中的纤维素含量从 度和 聚 合 度 会 有 所 下 降, 52. 94% 增加 到 84. 37% 。 闪 爆 处 理 具 有 处 理 时 间 短、 无毒、 无污染、 能耗低、 效率高等优点, 受到了纺 织、 轻工、 化工等行业的关注。 唐爱民等
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功能纤维改性的方法——XXX摘要:功能纤维指具有特殊功能的纤维的总称。
简述了功能纤维的新发展,重点介绍功能性纤维的种类和改性方法,结合纤维材料改性的发展趋势,分析讨论了纤维改性中的问题及关注点。
在纤维的发展历史中, 棉、麻、毛、蚕丝是主要的四大天然纤维。
直到19 世纪80 年代, 法国人发明硝酸纤维, 才开始了人造纤维的发展历史。
20 世纪20 年代, 美国人发明锦纶合成纤维。
不久涤纶、腈纶、维纶、丙纶、氨纶等许多产品相继问世。
纤维材料的发展历程和技术进步如图1所示。
图1 纤维材料的发展历程与技术的进步随着纤维技术的发展和积累,新技术与新的基础理论相结合,开始形成新纤维品种。
近年,纤维科学界把高分子纤维、材料的高性能化、高功能化作为重要的研究方向,开发了一批具有高性能、高功能的新一代化学纤维。
高功能纤维就是从高分子原料的合成、反应、结构及聚集态,到纤维成型的物理加工、高次结构的控制等方面研究出发,采用新的工艺技术和后加工技术,从而使纤维具有了某种特殊功能。
高功能纤维一般可分为仿真纤维、防护功能纤维、分离功能纤维、保健卫生功能纤维和传导性纤维五个大类[1]。
功能纤维是指除一般纤维所具有的物理机械性能以外,还具有某种特殊功能的新型纤维。
所谓的特殊功能,指的是反渗透、分离混合气体、透析、超滤、吸附、吸油、离子交换、高效过滤、导光和导电等。
功能纤维以其各自的特殊功能,在工业上分别得到相应的应用。
比如说:纤维具有卫生保健功能(抗菌、杀螨、理疗及除异味等);防护功能(防辐射、抗静电、抗紫外线等);热湿舒适功能(吸热、放热、吸湿、放湿等);医疗和环保功能(生物相容性和生物降解性)[2]。
功能纤维的发展是现代纤维科学进步的象征。
功能化纤维、差别化纤维和高性能纤维的发展为传统纺织工业的技术创新, 向高科技产业的转化创造了有利条件, 为人类生活水平的提高作出了贡献。
功能性纤维按照功能主要属性可分为以下四大类:1.物理性功能其中电学功能有抗静电性、导电性、电磁波屏蔽性、光电性以及信息记忆性等;热学功能有耐高温性、绝热性、阻燃性、热敏性、蓄热性以及耐低温性等;光学功能有光导性、光折射性、光干涉性、耐光耐候性、偏光性以及光吸收性等;物理形态功能有异形截面形状、超微细和表面微细加工性等。
2.化学性功能如光降解性、光交联性、消异味功能和催化活性功能等。
3.物质分离性功能如分离性功能有中空分离性、微孔分离性和反渗透性等; 吸附交换功能有离子交换性、高吸水性、选择吸附性等。
4.生物适应性功能其中医疗保健功能如防护性、抗菌性、生物适应性等; 生物功能如人工透析性、生物吸收性和生物相容性。
功能性纤维按照功能分为六大类:1.防护性纤维(主要包括抗静电、抗辐射、防紫外线、保温纤维)防护功能纤维指利用现代科技手段制造的,在危害环境中能对人起防护作用的纤维材料。
(1)抗静电纤维不含水分的纤维都是电的绝缘体。
天然纤维由于吸湿性好, 水分子的导电性很好, 因此天然纤维的静电现象并不严重。
而合成纤维由于吸湿性差, 在加工和使用过程中容易产生静电, 既给生产带来一定困难, 又会在服装穿着过程中织物相互粘缠, 影响美观。
为了消除静电, 从60 年代起开始了开发抗静电纤维的工作[3]。
抗静电纤维主要包括永久性抗静电纤维和暂时性抗静电纤维。
暂时性抗静电纤维主要是为了防止合成纤维制造和加工过程中的静电干扰。
所用的抗静电剂多为各种表面活性剂。
但这种抗静电纤维耐洗涤和耐久性差, 加工过程完成后抗静电性就消失了。
永久性抗静电纤维是通过树酯整理或特殊纺丝方法制造的具有永久抗静电性的纤维, 耐洗涤、耐摩擦。
其制造方法主要有树酯整理法、共混纺丝法、复合纺丝法、共聚法或接枝共聚法。
(2)防辐射纤维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。
辐射对材料的破坏很大, 对人体也有很大危害, 为此, 各种对辐射具有防护作用的纤维便应运而生。
防辐射纤维有两种类型: 一种是纤维本身就耐辐射, 称之为耐辐射纤维;另一种是复合型防辐射纤维。
通过向纤维中添加其他化合物或元素使该纤维具有耐辐射的性能。
耐辐射纤维的代表是聚酰亚胺纤维。
由于其分子链全部由芳香环组成,而且芳环中的碳和氧的结合是双键形式,故有效地增强了结合能[4]。
因此,聚酰亚胺纤维具有耐辐射、耐热、分子链不易断裂、强度高等一系列优良性能, 广泛应用于宇航、电气、原子能工业方面。
复合型防辐射纤维主要有防中子纤维和防γ射线纤维。
(3)防紫外线纤维防紫外线纤维有两种类型: 一是自身就具有抗紫外线破坏能力的纤维, 如腈纶。
另一类是含有防紫外线添加剂的纤维。
它是先在成纤高聚物中添加少量防紫外线添加剂, 然后纺丝制成防紫外线纤维。
用添加剂制造防紫外线纤维的途径主要有: 一是选择一种合适的紫外线吸收剂与成纤高聚物的单体共聚制成防紫外线纤维。
二是将无机物微粒子与单体混合, 然后聚合制成无机物均匀分布的高聚物, 经纺丝得到屏蔽紫外线的纤维[5]。
(4)保温纤维保暖一直是纺织材料的主要功能。
随着科学技术的发展, 人们希望不仅保暖而且轻薄, 于是开发出各种保温材料, 如超细、中空纤维等。
这些材料能有效提高热传导率低的空气的含有率。
为了突破保温纤维仅用于遮体御寒的观念, 人们又开发了一种根据环境变化, 在一定温度范围内可自由调节体温的纤维, 称为温控纤维。
现已开发的温控纤维有相变物质类温控纤维、塑性晶体类温控纤维、添加溶剂类温控纤维、电发热温控纤维等。
2.物质分离纤维(主要包括分离纤维膜、离子交换纤维及吸附纤维)随着人们对物质利用的深度和广度地不断开拓, 物质的分离提纯成为一个重要的课题。
常见的传统分离方法有筛分、过滤、离心分离、浓缩、蒸馏、蒸发、萃取、重结晶等。
但是,对于更高层次的分离,如分子或离子尺寸的分离,生物体组分的分离等,采用传统的分离方法是难以实现的,或达不到精度。
于是,出现了具有选择性分离功能的高分子材料,这些材料分为以下几种。
(1)分离纤维膜膜分离技术既能使混合体按组分不同而分离,又能对流体进行净化和浓缩。
膜的类型包括中空纤维膜、平板膜、卷式膜、管式膜等多种型式。
各种型式的膜都有其特点,可根据分离的需要而选择。
膜装置主要用于超纯水的制备,海水的淡化和制盐,多种工业废水的处理和回收,食品和生物制品的浓缩、分离、精制和提纯,医疗部门的各种人工脏器、人造皮肤、人造血管等。
(2)离子交换纤维离子交换是以离子为对象,利用同符号离子交换的物理现象,进行离子的补集、除去或分离。
在大分子中引入某些活性基团,如磺酸基、羧基、胺基、磷酸酯基或硫基等,纤维就具有进行离子交换或捕捉重金属离子的功能。
离子交换纤维主要用于:净化分离气体( 如制成防毒面具或防护服装等) ,净化水溶液;水的脱盐和软化,从海水中吸铀,从废液中提取稀土元素和贵重金属等。
还可根据用途不同而制成不同的纱线、织物或非织造布。
(3)吸附纤维吸附纤维是具有分离功能的另一类纤维。
纤维结构中含有众多的微细孔隙。
吸附纤维没有离子交换基团,它与被吸附物质之间的作用力是微弱的,因此解吸和再生都较方便。
活性炭纤维是这一类的代表。
它具有多微孔结构,表面有很强的吸附性,可用于某些气体液体的吸附、回收、脱臭、脱色、精制、分离的滤材和人工内脏器材等,也可用作某些化学反应触媒的载体。
3.生物医学纤维(主要包括甲壳素、聚乳酸等纤维)(1)医用缝合线聚酯类生物降解材料纺丝制得的缝合线的研究和应用较为广泛。
聚乙- 丙交酯( PGLA)作为可吸收医用缝合线,在人体内可保持强度三、四个星期,吸收周期根据缝合线的成分和大小型号约为两、三个月,使得外科手术刀口有足够时间愈合。
此外, 高分子合成材料聚丙烯胶原可吸收性缝合线、改进的再生胶原纤维固载金属离子吸附纤维也在积极投入使用中。
(2)医用伤口敷料近年来,随着“湿疗”概念在伤口治疗中的建立及外科手术和伤口治疗实践的发展, 已开发了许多高技术的伤口纱布、伤口绷带, 可为伤口提供微湿的条件, 有利于伤口的愈合, 同时降低了成本。
而这些高技术伤口敷料基本上都是由生物可降解纤维制成, 海藻酸钙纤维用作敷料时, 它与伤口之间相互作用, 会产生海藻酸钠、海藻酸钙凝胶, 这种凝胶是亲水性的,可使O2 通过而细菌不能通过, 可促进新组织的生长。
例如止血纱布是采用粘胶纤维针织物经特殊的氯化处理而制成, 所生成的氯化纤维素构成羧基, 具有凝集血小板的化学止血作用, 进入人体后能降解为低分子物质排出体外[6-7]。
(3)医用纤维纸甲壳质类纤维,因其良好的透气性和吸水性,非常适合做医用纤维纸。
在日本已经有人提出了甲壳质纸的制造方法,并且在美国申请了专利[8]。
(4)缓释药物纤维日本一家公司于90 年代初开发了一种以纤维型制剂形式经皮肤透入作为用药方式的缓释药物纤维。
开发该纤维所用基材是尼龙、聚酯、聚丙烯腈等热塑性线型聚合物,其工艺方法是将药物掺加到这种聚合物中共混纺丝,使药物含入纤维内。
为了达到均匀分散,药物多为粉剂, 粒径在5μm以下。
为了形成药物的缓释性, 药物粉粒上要涂敷一层有逐渐分解或升华性质的高分子化合物薄膜。
这种涂层后的药物粉粒可以直接添加到熔融的成纤聚合物中, 添加量为基材重量的10%。
这种纺丝液在充分混炼之后进行纺丝, 纺出78dtex 纤维。
成纤在牵伸方向上形成大量微细孔隙, 纤维中的药物可以经过微细孔隙缓慢散出, 可使长时间具有医疗效果[9-12]。
4.卫生保健纤维(主要包括抗菌、防臭、调温、远红外、负离子等纤维)(1)抗菌防臭纤维20世纪80年代起,抗菌防臭纤维的开发与应用技术取得较大进步,它通常是将抗菌剂以共混改性的方式加入到化学纤维中, 制得持久性抗菌纤维。
抗菌防臭纤维具有抑制和杀死细菌, 防止因细菌分解人体分泌物而产生臭气, 阻止疾病传播等功效。
随着国内超微细技术的发展, 已能够批量生产多种纤维, 用无机抗菌剂, 通过共混或复合引入化纤之中, 实现了抗菌纤维的产业化。
目前开发的抗菌防臭纤维主要是在涤纶、锦纶和腈纶上施以抗菌防臭剂制成的, 而在众多抗菌防臭剂中, 含金属氧化物(陶瓷微粒)的抗菌效果比较突出。
在涤纶、锦纶和腈纶中混入抗菌性沸石制成的抗菌防臭纤维, 它对许多细菌和霉菌具有消毒作用, 尤其是对绿浓菌、耐药性金黄色葡萄球菌的抑制和预防效果较好[2]。
(2)负离子纤维负离子纤维产生于20世纪80年代末期,由日本首先发表相关专利。
其主要的生产方法有表面涂覆改性法、共混纺丝法、共聚法等,表面涂覆改性法是在纤维的后加工过程中,利用表面处理技术和树脂整理技术将含有负离子无机物微粒的处理液固着在纤维表面,因该矿物原液中含有树脂粘合剂成分,可得到耐久性良好的负离子纤维;共混纺丝法采用化学和物理方法将负离子发生体制成与高聚物材料具有良好相溶性的纳米级粉体,经表面处理后,与高聚物载体按一定比例混合,熔融挤出制得负离子母粒,再进行干燥,按一定配比与高聚物切片混合,采用共混纺丝法进行纺丝。