改性纖維又稱功能性纖維,它是指借化學或物理的方法使常規化學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自人工合成,但是原料狀態不一定完美,例如可能不太好染色,因此需要通過一系列方法對其進行改造,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用。
傳統改性方法有化學法及物理法,近年來亦發展出生物法。
改性纖維的歷史
纖維材料的應用可追溯到公元前兩三千年,當時的人們就知道通過動物的皮毛來進行紡絲,是人類文明發展的一個不可或缺的部分。
后來隨著科技的發展,纖維材料在制造、加工、應用方面都得到了革命性的發展,同時新纖維材料也不斷被成功開發,各種新型纖維不斷出現,給人類的生活帶來了翻天覆地的變化。
可是天然纖維的使用開始于古代,而人工合成的化學纖維只是在最近幾十年才被開發出來。雖然化學纖維的歷史很短,但其發展速度卻非常之快,用途也越來越廣泛。相比之下,天然纖維的發展則相對比較緩慢。實際上,現在應用于天然纖維上的許多新工藝和新技術首先是在化學纖維領域被開發出來,而后才逐漸被應用到天然纖維上。
天然纖維的使用開始于史前時期。史前的人類就開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)或合成纖維來提高生活質量,開始于粘膠纖維的產生。粘膠纖維作為第一個化學纖維,于1910年投人生產。
從那時起,就開始有很多種化學纖維被廣泛應用于服裝、室內裝飾和工業用紡織品化學纖維具有很多天然纖維不具有的特性。每年人們都會在服裝、室內裝飾、醫藥衛生、工業用紡織品等領域發現化學纖維的一些新用途。以前,有很多服裝設計師不喜歡使用化學纖維面料,但現在已有一些設計師成了化學纖維的狂熱支持者,如:卡爾·拉格費.
時裝界的“凱撒大帝”也難掩對功能強大的化學纖維的熱愛
改性的思路
纖維材料改性的基本思路大都以最終目標性能為指導,充分利用或開發與之相適應的加工、改性方法,再進行設計和制備。
例如,對于天然纖維及生物質纖維材料,出于其本身的良好服用性能及特性,改性目標大都針對其某些弱點或拓展其功能化應用。原則上是要在保持其原有優異性能的前提下,賦予新的性能。
而對于合成纖維改性的主要目標是賦予其天然纖維的性能,或滿足特殊性能的需要,如高強、高模、高彈、耐熱及各種特殊功能等。
簡單點說就是給纖維加技能點。
為此,必須對天然纖維及合成纖維的結構與性能的關系有系統而深刻的了解。然而,模仿天然纖維并不是簡單再現其組織結構,更重要的是通過對纖維的改性,模擬天然纖維的功能。
然而,出于纖維結構與性能錯綜復雜的關系,當采用某種方法改善某一種性能時,不可避免地會引起其他性能的變化。
如用共聚合改進疏水性合成纖維的吸濕性或染色性時,往往伴隨熔點降低或強度下降。因此,在改性中必須防止纖維有價值的性質受到過多的影響.應在相互矛盾的效應中求得綜合平衡或“加合效應”,使纖維材料獲得更高的使用價值和更廣泛的用途。
改性的方法
化學法
聚合物的化學改性是通過聚合物的化學反應,改變大分子鏈亡的原子或原于團的種類及其結合方式的一類改性方法。經化學改性,改變了已有大分子的化學結構,從而改善纖維的性能或賦予其新的性能。化學改性的效果具有耐久性,但化學結構的改變,在一定程度上也會引起結構的某些變化,從而引發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構的情況下,通過改變纖維的聚集態結構、形態結構、表面成分等達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構的轉變,通常與熔法紡絲及燒結方式的調控有關,而這都是物理改性及加工方法的結果。
生物法
這是近年來才出現的一種新的改性方法,它運用生物技術,如基因工程和生物合成技術等,這樣不僅能增加纖維產品改性的途徑和提高現有纖維的性能,而且能創造一些全新的“生物纖維”。這就是化學學科與生物學科的綜合。
我國功能性紡織新材料發展現狀
當前我國功能性纖維材料已達到國際先進水平,其特點是常規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、聚丙烯腈預氧化纖維、阻燃滌綸、阻燃錦綸,導電滌錦復合纖維、導電間位芳綸纖維,銅碳納米聚酰胺6生態抑菌纖維、聚乳酸生態抑菌纖維、超細旦多孔再生聚酯生態抑菌纖維、異形聚酰胺6生態抑菌纖維等,主要應用于特種軍服和消防服、飛機和高鐵內飾材料、高檔紡織品、醫用衛材等領域。
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