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纳米技术在化纤开发中的应用

作者: 发布时间:2020-02-03 15:12:04 阅读: 43 次

摘要:文中主要分析了纳米技术在化纤开发中的应用,包括抗紫外线纤维、抗静电化纤、扰电磁波辐射纤雄以及红外功能纤维等方面。

关键词:纳米技术;化纤开发;扰电磁波辐射;红外功能

通过使用纳米技术,经过人们不断的研究以及开发了很多具备高强度、模量以及耐高温的较强的特征、同时还具备了防水性强、抗静电与导电、离子交换、抗菌性等的多方面强功能的新型化学纤维,利用这些好的特性,成功的生产了具有多种功效、多附加值的纺织品,具有很大的经济效益。本文基于这一背景主要探讨了纳米技术在化纤开发中的应用,其中化纤主要研究了功能性化纤。

1纳米技术与材料在化纤开发中的应用

利用纳米技术可以生产出较强功能性的化纤,有下面三种途径可以实现:

l)将纤维细化,让其细化到纳米级的程度,这样才能够达到特殊用途领域的要求,例如:超细化纤维被用作为复合形式的增强材料;

2)通过采用纳米材料来对以往使用的传统材料改变其性质,例如湿法纺丝中的溶液一起混合使用,就是把纳米粒子溶解后的高聚物进行均匀的搅拌,在经过聚合反应以后才可以加工纺丝;在融纺的过程中,把熔融的聚合物中均匀的分散纳米粒子,这样才能够配制功能性纤维;

3)把纤维按照纳米进行处理并且让其实现功能化。

1.1抗紫外线纤维

化纤纺丝的时候,不仅要增加抗紫外线剂,而且也要在纤维的表面的上抹上抗紫外线剂,这样就能配制成抗紫外线纤维。使用的添加剂有一种是具有反射紫外线的物质,比如说紫外线屏蔽剂,在一般情况下,大多选择使用类似Al2O3MgO、高岭土等金属氧化物的粉状物质;另外的一种是具有强烈的选择性的将紫外光进行吸收,而且还可以为减少透过性的物质从而将能力进行转换,人们已经约定俗成的称作是紫外线吸收剂,常见的都是某些无机物,除了上面所说的几种金属氧化物质,还有TiO2、纳米云母等物质;另外还有为数不多是有机化合物,通常容易见到的是水杨酸醋类、金属离子聚合物等。在太阳发射出的紫外线中,能够对人造成伤害的波段是200400纳米之间。具有吸收紫外线的特点并且属于这个波段范围内的有纳米TiO2、纳米云母等。如果把微量的纳米微粒放到化学纤维里去,那么就会出现把紫外线进行吸收的现象。这样就能够有效的保护人体不会受到紫外线的伤害。在目前比较常用的大部分的抗紫外线功能添加剂的主要是由纳米TiO2、纳米ZnO以及其它化学助剂组成的,通常情况下把细度调制到30500nm的范围内。有些化纤是经不住日晒的,其原因是有机高分子材料经过紫外线的照射就会发生分子链的降解,从而有很多的自由基出现,影响了纤维和纺织品的颜色、色泽、强度等。然而纳米ZnO粒子却是具有十分稳定性能的紫外线吸收剂,把它很均匀的分散在高分子材料中,通过它对紫外线能够吸收的特性,可以阻止分子链发生的降解,这样就能够实现防日晒耐老化预期目的。

1.2抗静电化纤

衣物和化纤地毯等由于静电效应.摩擦产生放电效应.同时易吸灰尘.给使用者带来诸多不便;另外一些操作平台、船舱焊接等一线工作.静电易产生火花而引起.炸。

因为静电效应,所以一些衣物和化纤地毯等物体会因摩擦而产生物理上的放电效应。另外,化纤类的物质还容易吸收灰尘,这样一来会给造成使用者一些不必要的麻烦;还有某些需要操作平台、船舱焊接等方面的工作环境下,很容易产生静电,继而因为静电容易产生火花很可能造成爆炸的后果。

考虑到安全性,为解决十分关键的静电问题,必须提高纤制品的质量,然而纳米微粒正好为解决这个困难指出了一种新的方式方法。把少量的纳米微粒放入到化纤制品里,把具有半导体的属性的粉状物质比如0.1%0.5%的纳米TiO2、纳米ZnO等,加到树脂里面,这样就能够产生很好的屏蔽静电的功效,从而很大程度上降低了静电效应,使得生成的制品在表面上的电阻值高达108109欧姆,这样一来在很大程度上就提高了安全系数。

1.3扰电磁波辐射纤雄

由于目前的微波通讯技术以及电子信息技术的飞速发展,对于像电子、电器这样的很多产品都已经走进了广大居民的生活。这些产品虽然使得人们的生活变得快捷、方便、高效;但是也产生了一些类似如电磁干扰《EMI)以及电磁污染等负面问题。这些电磁辐射会损坏人们的身体,使得人体的健康受到严重的威胁。如果在化纤加时,能够增添一些如纳米Fe2O3、纳米NiO等这样的纳米微粒;那么就可以制出能够抗电磁波辐射的纤维,从而可以强烈的将电磁辐射进行吸收;这样一来,就能够防护人们的身体。

1.4红外功能纤维

远红外线是具有热效应的,它是一种波长是在2.51000微米的电磁波辐射,超强的穿透力是它最为显著的一个特质。正是因为纳米材料的尺寸比红外和雷达波的波长要小得多,所以对于红外这种波在透过率上的要求比普通的材料高很多。然而纳米材料的表面积又比普通粉状物质大到34个数量级,另外在对于红外线以及电磁波的吸收率也比常规资料大,于是就使得波的反射率降低了很多,同时也让红外探测器以及雷达能够接受到的反射信号变得微弱了。将某些如Al2O3TiO2等多种纳米微粒的复合型粉状物质和高分子纤维进行结合,会使得其具有非常强的吸收中红外波段的能力,这样就可以用来制作战服。另外像氧化锆的纳米微粒,还具有吸收外界的能量,以及能够辐射出和人体生物波一致的远红外线。辐射出这样的红外线,与人接触后,具有一些很好的卫生保健作用如维持人体温度、抑制细菌滋生、增强人体的免疫力。

参考文献:

[1]刘义,张增强. 纳米技术在功能性化纤开发中的应用[J]. 纺织导报,2005,(08):58+60-62+95.

[2]郑敏,陈军,卢红蓉,吴佳卿. 纳米功能性纺织品开发以及安全性研究现状[J]. 印染助剂,2009,(04):5-9+13.