




版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上功能纖維改性的方法 XXX摘要:功能纖維指具有特殊功能的纖維的總稱。簡述了功能纖維的新發(fā)展,重點(diǎn)介紹功能性纖維的種類和改性方法,結(jié)合纖維材料改性的發(fā)展趨勢,分析討論了纖維改性中的問題及關(guān)注點(diǎn)。在纖維的發(fā)展歷史中, 棉、麻、毛、蠶絲是主要的四大天然纖維。直到19 世紀(jì)80 年代, 法國人發(fā)明硝酸纖維, 才開始了人造纖維的發(fā)展歷史。20 世紀(jì)20 年代, 美國人發(fā)明錦綸合成纖維。不久滌綸、腈綸、維綸、丙綸、氨綸等許多產(chǎn)品相繼問世。纖維材料的發(fā)展歷程和技術(shù)進(jìn)步如圖1所示。圖1 纖維材料的發(fā)展歷程與技術(shù)的進(jìn)步隨著纖維技術(shù)的發(fā)展和積累,新技術(shù)與新的基礎(chǔ)理論相結(jié)合,開始形成新纖維
2、品種。近年,纖維科學(xué)界把高分子纖維、材料的高性能化、高功能化作為重要的研究方向,開發(fā)了一批具有高性能、高功能的新一代化學(xué)纖維。高功能纖維就是從高分子原料的合成、反應(yīng)、結(jié)構(gòu)及聚集態(tài),到纖維成型的物理加工、高次結(jié)構(gòu)的控制等方面研究出發(fā),采用新的工藝技術(shù)和后加工技術(shù),從而使纖維具有了某種特殊功能。高功能纖維一般可分為仿真纖維、防護(hù)功能纖維、分離功能纖維、保健衛(wèi)生功能纖維和傳導(dǎo)性纖維五個(gè)大類1。功能纖維是指除一般纖維所具有的物理機(jī)械性能以外,還具有某種特殊功能的新型纖維。所謂的特殊功能,指的是反滲透、分離混合氣體、透析、超濾、吸附、吸油、離子交換、高效過濾、導(dǎo)光和導(dǎo)電等。功能纖維以其各自的特殊功能,在
3、工業(yè)上分別得到相應(yīng)的應(yīng)用。比如說:纖維具有衛(wèi)生保健功能(抗菌、殺螨、理療及除異味等);防護(hù)功能(防輻射、抗靜電、抗紫外線等);熱濕舒適功能(吸熱、放熱、吸濕、放濕等);醫(yī)療和環(huán)保功能(生物相容性和生物降解性)2。功能纖維的發(fā)展是現(xiàn)代纖維科學(xué)進(jìn)步的象征。功能化纖維、差別化纖維和高性能纖維的發(fā)展為傳統(tǒng)紡織工業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新, 向高科技產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)化創(chuàng)造了有利條件, 為人類生活水平的提高作出了貢獻(xiàn)。功能性纖維按照功能主要屬性可分為以下四大類:1. 物理性功能 其中電學(xué)功能有抗靜電性、導(dǎo)電性、電磁波屏蔽性、光電性以及信息記憶性等;熱學(xué)功能有耐高溫性、絕熱性、阻燃性、熱敏性、蓄熱性以及耐低溫性等;光學(xué)功能有光導(dǎo)
4、性、光折射性、光干涉性、耐光耐候性、偏光性以及光吸收性等;物理形態(tài)功能有異形截面形狀、超微細(xì)和表面微細(xì)加工性等。2. 化學(xué)性功能 如光降解性、光交聯(lián)性、消異味功能和催化活性功能等。3. 物質(zhì)分離性功能 如分離性功能有中空分離性、微孔分離性和反滲透性等; 吸附交換功能有離子交換性、高吸水性、選擇吸附性等。4. 生物適應(yīng)性功能 其中醫(yī)療保健功能如防護(hù)性、抗菌性、生物適應(yīng)性等; 生物功能如人工透析性、生物吸收性和生物相容性。功能性纖維按照功能分為六大類:1. 防護(hù)性纖維(主要包括抗靜電、抗輻射、防紫外線、保溫纖維) 防護(hù)功能纖維指利用現(xiàn)代科技手段制造的,在危害環(huán)境中能對人起防護(hù)作用的纖維材料。(1)
5、抗靜電纖維 不含水分的纖維都是電的絕緣體。天然纖維由于吸濕性好, 水分子的導(dǎo)電性很好, 因此天然纖維的靜電現(xiàn)象并不嚴(yán)重。而合成纖維由于吸濕性差, 在加工和使用過程中容易產(chǎn)生靜電, 既給生產(chǎn)帶來一定困難, 又會(huì)在服裝穿著過程中織物相互粘纏, 影響美觀。為了消除靜電, 從60 年代起開始了開發(fā)抗靜電纖維的工作3。抗靜電纖維主要包括永久性抗靜電纖維和暫時(shí)性抗靜電纖維。暫時(shí)性抗靜電纖維主要是為了防止合成纖維制造和加工過程中的靜電干擾。所用的抗靜電劑多為各種表面活性劑。但這種抗靜電纖維耐洗滌和耐久性差, 加工過程完成后抗靜電性就消失了。永久性抗靜電纖維是通過樹酯整理或特殊紡絲方法制造的具有永久抗靜電性的
6、纖維, 耐洗滌、耐摩擦。其制造方法主要有樹酯整理法、共混紡絲法、復(fù)合紡絲法、共聚法或接枝共聚法。(2)防輻射纖維 輻射是指物質(zhì)以電磁波或粒子形式進(jìn)行能量發(fā)射或轉(zhuǎn)移的過程。輻射對材料的破壞很大, 對人體也有很大危害, 為此, 各種對輻射具有防護(hù)作用的纖維便應(yīng)運(yùn)而生。防輻射纖維有兩種類型: 一種是纖維本身就耐輻射, 稱之為耐輻射纖維;另一種是復(fù)合型防輻射纖維。通過向纖維中添加其他化合物或元素使該纖維具有耐輻射的性能。耐輻射纖維的代表是聚酰亞胺纖維。由于其分子鏈全部由芳香環(huán)組成,而且芳環(huán)中的碳和氧的結(jié)合是雙鍵形式,故有效地增強(qiáng)了結(jié)合能4。因此,聚酰亞胺纖維具有耐輻射、耐熱、分子鏈不易斷裂、強(qiáng)度高等一
7、系列優(yōu)良性能, 廣泛應(yīng)用于宇航、電氣、原子能工業(yè)方面。復(fù)合型防輻射纖維主要有防中子纖維和防射線纖維。(3)防紫外線纖維 防紫外線纖維有兩種類型: 一是自身就具有抗紫外線破壞能力的纖維, 如腈綸。另一類是含有防紫外線添加劑的纖維。它是先在成纖高聚物中添加少量防紫外線添加劑, 然后紡絲制成防紫外線纖維。用添加劑制造防紫外線纖維的途徑主要有: 一是選擇一種合適的紫外線吸收劑與成纖高聚物的單體共聚制成防紫外線纖維。二是將無機(jī)物微粒子與單體混合, 然后聚合制成無機(jī)物均勻分布的高聚物, 經(jīng)紡絲得到屏蔽紫外線的纖維5。(4)保溫纖維 保暖一直是紡織材料的主要功能。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 人們希望不僅保暖而且輕
8、薄, 于是開發(fā)出各種保溫材料, 如超細(xì)、中空纖維等。這些材料能有效提高熱傳導(dǎo)率低的空氣的含有率。為了突破保溫纖維僅用于遮體御寒的觀念, 人們又開發(fā)了一種根據(jù)環(huán)境變化, 在一定溫度范圍內(nèi)可自由調(diào)節(jié)體溫的纖維, 稱為溫控纖維?,F(xiàn)已開發(fā)的溫控纖維有相變物質(zhì)類溫控纖維、塑性晶體類溫控纖維、添加溶劑類溫控纖維、電發(fā)熱溫控纖維等。2. 物質(zhì)分離纖維(主要包括分離纖維膜、離子交換纖維及吸附纖維)隨著人們對物質(zhì)利用的深度和廣度地不斷開拓, 物質(zhì)的分離提純成為一個(gè)重要的課題。常見的傳統(tǒng)分離方法有篩分、過濾、離心分離、濃縮、蒸餾、蒸發(fā)、萃取、重結(jié)晶等。但是,對于更高層次的分離,如分子或離子尺寸的分離,生物體組分的
9、分離等,采用傳統(tǒng)的分離方法是難以實(shí)現(xiàn)的,或達(dá)不到精度。于是,出現(xiàn)了具有選擇性分離功能的高分子材料,這些材料分為以下幾種。(1)分離纖維膜 膜分離技術(shù)既能使混合體按組分不同而分離,又能對流體進(jìn)行凈化和濃縮。膜的類型包括中空纖維膜、平板膜、卷式膜、管式膜等多種型式。各種型式的膜都有其特點(diǎn),可根據(jù)分離的需要而選擇。膜裝置主要用于超純水的制備,海水的淡化和制鹽,多種工業(yè)廢水的處理和回收,食品和生物制品的濃縮、分離、精制和提純,醫(yī)療部門的各種人工臟器、人造皮膚、人造血管等。(2)離子交換纖維 離子交換是以離子為對象,利用同符號(hào)離子交換的物理現(xiàn)象,進(jìn)行離子的補(bǔ)集、除去或分離。在大分子中引入某些活性基團(tuán),如
10、磺酸基、羧基、胺基、磷酸酯基或硫基等,纖維就具有進(jìn)行離子交換或捕捉重金屬離子的功能。離子交換纖維主要用于:凈化分離氣體( 如制成防毒面具或防護(hù)服裝等) ,凈化水溶液;水的脫鹽和軟化,從海水中吸鈾,從廢液中提取稀土元素和貴重金屬等。還可根據(jù)用途不同而制成不同的紗線、織物或非織造布。(3)吸附纖維 吸附纖維是具有分離功能的另一類纖維。纖維結(jié)構(gòu)中含有眾多的微細(xì)孔隙。吸附纖維沒有離子交換基團(tuán),它與被吸附物質(zhì)之間的作用力是微弱的,因此解吸和再生都較方便?;钚蕴坷w維是這一類的代表。它具有多微孔結(jié)構(gòu),表面有很強(qiáng)的吸附性,可用于某些氣體液體的吸附、回收、脫臭、脫色、精制、分離的濾材和人工內(nèi)臟器材等,也可用作某
11、些化學(xué)反應(yīng)觸媒的載體。3. 生物醫(yī)學(xué)纖維(主要包括甲殼素、聚乳酸等纖維)(1)醫(yī)用縫合線 聚酯類生物降解材料紡絲制得的縫合線的研究和應(yīng)用較為廣泛。聚乙- 丙交酯( PGLA)作為可吸收醫(yī)用縫合線,在人體內(nèi)可保持強(qiáng)度三、四個(gè)星期,吸收周期根據(jù)縫合線的成分和大小型號(hào)約為兩、三個(gè)月,使得外科手術(shù)刀口有足夠時(shí)間愈合。此外, 高分子合成材料聚丙烯膠原可吸收性縫合線、改進(jìn)的再生膠原纖維固載金屬離子吸附纖維也在積極投入使用中。(2)醫(yī)用傷口敷料 近年來,隨著“濕療”概念在傷口治療中的建立及外科手術(shù)和傷口治療實(shí)踐的發(fā)展, 已開發(fā)了許多高技術(shù)的傷口紗布、傷口繃帶, 可為傷口提供微濕的條件, 有利于傷口的愈合,
12、同時(shí)降低了成本。而這些高技術(shù)傷口敷料基本上都是由生物可降解纖維制成, 海藻酸鈣纖維用作敷料時(shí), 它與傷口之間相互作用, 會(huì)產(chǎn)生海藻酸鈉、海藻酸鈣凝膠, 這種凝膠是親水性的,可使O2 通過而細(xì)菌不能通過, 可促進(jìn)新組織的生長。例如止血紗布是采用粘膠纖維針織物經(jīng)特殊的氯化處理而制成, 所生成的氯化纖維素構(gòu)成羧基, 具有凝集血小板的化學(xué)止血作用, 進(jìn)入人體后能降解為低分子物質(zhì)排出體外6-7。(3)醫(yī)用纖維紙 甲殼質(zhì)類纖維,因其良好的透氣性和吸水性,非常適合做醫(yī)用纖維紙。在日本已經(jīng)有人提出了甲殼質(zhì)紙的制造方法,并且在美國申請了專利8。(4)緩釋藥物纖維 日本一家公司于90 年代初開發(fā)了一種以纖維型制劑
13、形式經(jīng)皮膚透入作為用藥方式的緩釋藥物纖維。開發(fā)該纖維所用基材是尼龍、聚酯、聚丙烯腈等熱塑性線型聚合物,其工藝方法是將藥物摻加到這種聚合物中共混紡絲,使藥物含入纖維內(nèi)。為了達(dá)到均勻分散,藥物多為粉劑, 粒徑在5m以下。為了形成藥物的緩釋性, 藥物粉粒上要涂敷一層有逐漸分解或升華性質(zhì)的高分子化合物薄膜。這種涂層后的藥物粉??梢灾苯犹砑拥饺廴诘某衫w聚合物中, 添加量為基材重量的10%。這種紡絲液在充分混煉之后進(jìn)行紡絲, 紡出78dtex 纖維。成纖在牽伸方向上形成大量微細(xì)孔隙, 纖維中的藥物可以經(jīng)過微細(xì)孔隙緩慢散出, 可使長時(shí)間具有醫(yī)療效果9-12。4. 衛(wèi)生保健纖維(主要包括抗菌、防臭、調(diào)溫、遠(yuǎn)紅
14、外、負(fù)離子等纖維)(1)抗菌防臭纖維 20世紀(jì)80年代起,抗菌防臭纖維的開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)取得較大進(jìn)步,它通常是將抗菌劑以共混改性的方式加入到化學(xué)纖維中, 制得持久性抗菌纖維??咕莱衾w維具有抑制和殺死細(xì)菌, 防止因細(xì)菌分解人體分泌物而產(chǎn)生臭氣, 阻止疾病傳播等功效。隨著國內(nèi)超微細(xì)技術(shù)的發(fā)展, 已能夠批量生產(chǎn)多種纖維, 用無機(jī)抗菌劑, 通過共混或復(fù)合引入化纖之中, 實(shí)現(xiàn)了抗菌纖維的產(chǎn)業(yè)化。目前開發(fā)的抗菌防臭纖維主要是在滌綸、錦綸和腈綸上施以抗菌防臭劑制成的, 而在眾多抗菌防臭劑中, 含金屬氧化物(陶瓷微粒)的抗菌效果比較突出。在滌綸、錦綸和腈綸中混入抗菌性沸石制成的抗菌防臭纖維, 它對許多細(xì)菌和霉
15、菌具有消毒作用, 尤其是對綠濃菌、耐藥性金黃色葡萄球菌的抑制和預(yù)防效果較好2。(2)負(fù)離子纖維 負(fù)離子纖維產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代末期,由日本首先發(fā)表相關(guān)專利。其主要的生產(chǎn)方法有表面涂覆改性法、共混紡絲法、共聚法等,表面涂覆改性法是在纖維的后加工過程中,利用表面處理技術(shù)和樹脂整理技術(shù)將含有負(fù)離子無機(jī)物微粒的處理液固著在纖維表面,因該礦物原液中含有樹脂粘合劑成分,可得到耐久性良好的負(fù)離子纖維;共混紡絲法采用化學(xué)和物理方法將負(fù)離子發(fā)生體制成與高聚物材料具有良好相溶性的納米級(jí)粉體,經(jīng)表面處理后,與高聚物載體按一定比例混合,熔融擠出制得負(fù)離子母粒,再進(jìn)行干燥,按一定配比與高聚物切片混合,采用共混紡絲法進(jìn)
16、行紡絲。5. 傳導(dǎo)纖維(主要包括超導(dǎo)、導(dǎo)電、光導(dǎo)纖維)傳導(dǎo)性纖維是指具有傳導(dǎo)電、光、超導(dǎo)等功能的纖維,主要有導(dǎo)電纖維、光導(dǎo)纖維、超導(dǎo)纖維。導(dǎo)電纖維的種類很多,有金屬纖維、碳纖維以及有機(jī)復(fù)合纖維等。最早的導(dǎo)電纖維是利用金屬的導(dǎo)電性而制成的。這類纖維的導(dǎo)電性優(yōu)良,且耐熱,耐化學(xué)腐蝕,但制造困難。隨后出現(xiàn)了碳素纖維和非金屬合成纖維。光導(dǎo)纖維是用折射率不同的兩種透明材料通過特殊復(fù)合技術(shù)制成的芯鞘型復(fù)合纖維。這種纖維具有導(dǎo)光性能,使光在芯部沿其界面折射傳導(dǎo)。多用作光通信、數(shù)據(jù)傳遞、各種光照明和數(shù)字顯示等?,F(xiàn)有無機(jī)光導(dǎo)纖維和有機(jī)光導(dǎo)纖維兩大類。6. 智能及其他纖維(主要包括仿生、超高吸水纖維等)(1)仿生
17、纖維 仿生纖維是模仿生物的精巧結(jié)構(gòu)而開發(fā)的能逼真地模擬自然生態(tài)的特殊纖維。例如, 人們發(fā)現(xiàn)夜間活動(dòng)的昆蟲的角膜上, 整齊地排列著微細(xì)圓錐狀的突起結(jié)構(gòu), 能防止夜晚微弱光線的反射損失14。模仿這種結(jié)構(gòu)可制成超微坑纖維。這種纖維由于減少光的反射, 提高黑色感, 使色澤的深色感強(qiáng), 鮮明度提高。日本帝人公司模仿自然界中富有防水性的荷葉, 開發(fā)了著名的Microft Lectus。其01484dtex 的微細(xì)卷曲長絲足以封住紗線內(nèi)部的空氣, 由此而具有良好的防水作用。雨點(diǎn)落在織物表面時(shí)僅形成噴灑狀的珠滴, 在織物表面上滾動(dòng)而不會(huì)潤濕織物。(2)超高吸水纖維 基于纖維材料吸濕、吸水機(jī)理,以及水分在纖維和
18、纖維集合體中傳遞方面研究所取得的成果,開發(fā)高吸濕、吸水纖維具有二個(gè)方面應(yīng)用目的: 一是為了提高合成纖維織物的吸濕、導(dǎo)濕性,改善其服用舒適性;二是為了開拓紡織纖維新的應(yīng)用領(lǐng)域,如醫(yī)療、衛(wèi)生用紡織品,農(nóng)用紡織品,過濾、透析材料或其他工業(yè)用紡織品等。(3)變色纖維 利用微膠囊技術(shù)、涂層技術(shù)和液晶材料制造的變色織物已應(yīng)用于服裝、絨線、窗簾等領(lǐng)域。將無數(shù)內(nèi)貯因溫度或光線等作用而變色的液晶材料和染料的微膠囊分散于液態(tài)樹脂粘合劑或印染漿中,再用合適的方法涂敷于纖維或織物上,變色微膠囊在光、熱、壓力、輻照等外界因素刺激下而顯色、消色或變色。當(dāng)外部刺激源為光時(shí)稱光致變色,遇熱時(shí)變色稱熱致變色,此外還有電致變色、
19、壓致變色等。如果將變色微膠囊引入纖維內(nèi)部,或通過涂層技術(shù)施以織物表面,則制成的紡織品在外界因素刺激下會(huì)產(chǎn)生變色效果13。功能纖維,既有單一功能纖維,又有多功能一體化的纖維,它們在防護(hù)、物質(zhì)分離、生物醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生保健、傳導(dǎo)及智能調(diào)節(jié)方面發(fā)揮著重要的作用4。功能性纖維的開發(fā)利用對化纖行業(yè)的未來發(fā)展產(chǎn)生著巨大的影響。首先,功能性纖維的發(fā)展是紡織服裝、產(chǎn)業(yè)用紡織品等領(lǐng)域的要求。其次,高新技術(shù)的發(fā)展為開發(fā)功能性纖維提供了有利條件,企業(yè)院校的聯(lián)合開發(fā)增加了功能性產(chǎn)品的附加值,提高了企業(yè)的競爭力。目前,單一功能的化纖產(chǎn)品已不能滿足市場需求,多功能、高性能的復(fù)合是未來化纖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向。纖維改性(fiber
20、 modification),指通過一定的化學(xué)或物理方法對某些的性能進(jìn)行改造,從而獲得一種新性能的纖維。這類似于通常的,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(tài)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(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(如共聚或接枝共聚等方法)及物理法(如共混),近年來亦發(fā)展出生物法。經(jīng)過物理變性的纖維有異形纖維、變形纖維和復(fù)合纖維,使用化學(xué)方法改性的纖維則有接枝纖維、共聚纖維和經(jīng)化學(xué)后處理變性的纖維等。纖維改性與不同,改形只是改變纖維的形態(tài),例如將纖
21、維改形成和等15。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16。例如,對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。而對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。為此,必須對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單再現(xiàn)其組織結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu)與性能錯(cuò)
22、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。纖維的改性方法主要有以下幾種:1. 化學(xué)法聚合物的化學(xué)改性是通過聚合物的化學(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?;瘜W(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
23、而引發(fā)纖維一系列性能的變化。包括有:(1)接枝和共聚改性:接枝和嵌段共聚物都是多織分聚合物,并可能是多相。通過接枝和嵌段共聚,可以將親水的和親油的、酸性的和堿性的、塑性的、高彈性的以及互不相容的兩種鏈段鍵接在一起,賦予其特殊的性能。因此,聚合物的接枝和嵌段改性,已成為擴(kuò)大聚合物應(yīng)用領(lǐng)域、改善聚合物材料性能的一種簡單而又行之有效的方法。(2)共聚改性:通過在聚合物主鏈上引入第三、第四組分,從而部分或全部破壞聚合物的結(jié)晶性能,改變大分子鏈的剛性提高分子鏈間的相互作用力,或是在大分子結(jié)構(gòu)引入一定的極性基團(tuán),改善聚合物對染料的親和力。由于這種改性是在大分子結(jié)構(gòu)中進(jìn)行的,因此相對于其他的纖維改性而言其效
24、果具有明顯的持久性。(3)化學(xué)反應(yīng)改性:化學(xué)反應(yīng)改件是利用聚合物大分子上的反應(yīng)性基團(tuán)按分子設(shè)計(jì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),從而改善聚合物的性能或提供特殊功能。例如,聚丙烯脂(PAN)大分子的側(cè)基是氰基(一CN),其極性強(qiáng),較活潑,可進(jìn)行各種化學(xué)反應(yīng)。PAN纖維在受熱時(shí)相鄰氰基間發(fā)生縮合反應(yīng),脫氫形成由萘啶環(huán)構(gòu)成的梯形大分子。此時(shí)PAN纖維具有優(yōu)良的阻燃件和耐熱性,稱為預(yù)氧化纖維。經(jīng)進(jìn)一步熱處理脫去雜原子,形成碳纖維17。(4)改性:纖維交聯(lián)的目的主要是為了改善纖維的水溶性和力學(xué)性能。例如利用酸酐及醛與殼聚糖纖維表面的一NH2反應(yīng)可對殼聚糖纖維交聯(lián),酸酐交聯(lián)的殼聚糖纖維不溶于水且強(qiáng)度也可提高而醛交聯(lián)的纖維在提
25、高纖維強(qiáng)度的同時(shí),往往易使纖維變脆。(5)表面化學(xué)處理改性:表面處理改性是通過化學(xué)方法,改變已有成纖高聚物大分子的表面化學(xué)結(jié)構(gòu)及粗糙程度,以達(dá)到改善纖維的表面性能的目的。例如表面氧化處理、表面涂層處理改性等。2. 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。包括有:(1) 等離子體改性:早在20世紀(jì)60年代木,等離子體技術(shù)就被用在有機(jī)材料的改性上,如今,作為一種表面改性技術(shù)
26、,其應(yīng)用也越來越廣。等離子體技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):較之傳統(tǒng)的化學(xué)處理,等離子表面改性是一種干式工藝,不需要水和化學(xué)試劑,因此只有節(jié)能、無公害的優(yōu)點(diǎn),是一種更經(jīng)濟(jì)更環(huán)保的處理技術(shù);與同為于式工藝的放射線處理、電子束處理、電暈處理等相比,其獨(dú)特之處在于等離子體表面處理的作用深度僅為表面極薄的一層,一般在離表面50100m的表層發(fā)生物理或化學(xué)變化,因而能使界面物性顯著改善而纖維的本體性能不受影響18。(2) 射線照射改性:通過射線的照射來改變分子結(jié)構(gòu)從而引發(fā)性能轉(zhuǎn)變的改性方法。(3) 電暈處理:是一種電擊處理,它使材料表面具有更高的附著性。(4) 共混改性:通過與其它材料共混或者在制備過程中添加助劑而使
27、各自性能互補(bǔ)從而最終材料性能變化的一種方法。(5) 超聲波改性:與電磁波不同的是,超聲波傳遞時(shí)會(huì)使彈性介質(zhì)中的粒子發(fā)生振蕩,并通過介質(zhì)按超聲波的傳播方向來傳送能量。超聲波對纖維結(jié)構(gòu)的影響不是來自聲波與纖維分子的直接作用,而是聚集聲能的超聲空化作用。利用超聲波技術(shù),通過增加纖維表面極性基團(tuán)的含量和纖維表面的粗糙度來提高界面性能是一種對纖維無損害、能夠提高材料機(jī)械性能的有效方法。(6) 成型后處理改性:改變紡絲和后處理?xiàng)l件,可制備干熱收縮率小的纖維,這也算是一種改性方法。如在紡制滌綸短纖維時(shí),前紡提高噴絲頭拉伸,增加吹風(fēng)風(fēng)速,后面降低拉伸溫皮和拉伸倍數(shù)。低收縮纖維的制備原則和制備高收縮纖維的相反,
28、要求纖維的結(jié)晶度比常規(guī)纖維高、非晶比例小,可采用共縮聚改件,也可改變紡絲和后處理工藝。3. 生物法這是近年來才出現(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。常見改性實(shí)例有以下幾方面:1. 吸水性改性 (1) 聚乙烯醇纖維的改性,將聚乙烯醇纖維加至順丁烯二酸酐的有機(jī)溶劑中,混合加熱,聚乙烯醇上的羥基和酸酐上的羧基發(fā)生縮合反應(yīng),聚乙烯醇分子的側(cè)鏈部分酯化,引入了羧基,提高了纖維的親水性,同時(shí)使分子間形成了交聯(lián)結(jié)構(gòu),制得了高吸水性聚乙烯醇纖維。(2)
29、 人造絲纖維的改性,將人造絲短纖維加至氫氧化鈉、丙烯酰胺、雙丙烯酰胺、乙酸組成的混合溶液中,在室溫中浸漬5min,過濾后,加熱至120,干燥后再用鹽酸中和,過濾,用甲醇洗凈,干燥得吸水性纖維狀物。(3) 聚丙烯腈絲的改性,將聚丙烯腈絲在10的氫氧化鈉溶液中加熱至沸騰,這時(shí)吸水性較弱的腈基與氫氧化鈉反應(yīng)生成吸水性較強(qiáng)羧基鈉,用鹽酸中和、甲醛處理,形成了交聯(lián)結(jié)構(gòu),迸一步提高吸水性,得到高吸水性纖維。2. 強(qiáng)度改性拉伸是提高化學(xué)纖維強(qiáng)度的一個(gè)重要方法。常規(guī)的熔體紡絲及溶液紡絲法紡出的初生纖維和度都較低,拉伸工序首先破壞初生纖維的自然結(jié)晶,在拉伸應(yīng)力和熱效應(yīng)的作用下,大分子鏈段的活動(dòng)性增加,各種結(jié)構(gòu)單
30、元沿著纖維軸向取向聚集,重新排列,增加新的結(jié)合點(diǎn),使纖維中更多的分子鏈處于最佳的應(yīng)力承受狀態(tài),提高了纖維的結(jié)晶度和取向度,從而提高纖維強(qiáng)度。例如(PAN)纖維沿分子軸無序而分子鏈側(cè)向卻因很強(qiáng)的氰基的相互作用而形成有序結(jié)構(gòu),整個(gè)大分子璉形成螺旋狀立體,高倍拉伸可使PAN纖維分子鏈沿纖維軸取向,強(qiáng)度提高。在工業(yè)生產(chǎn)中,因一次牽伸的倍數(shù)有限,常采用兩次或多次牽伸來達(dá)到要求16。3. 染色性改性難染色的關(guān)鍵是由纖維本身的結(jié)構(gòu)與性能所定。從這個(gè)角度來看,要解決這一問題大致有兩種途徑,一是對纖維表面進(jìn)行改性,另一種方法是加入其他組分,進(jìn)行共混改 性或在聚合時(shí)加入其他單體進(jìn)行共聚改性,通過纖維結(jié)構(gòu)的疏松化(
31、但要保持原有的力學(xué)性能)或使纖維內(nèi)部具有染色性,例如改進(jìn)染色性的常用方法是在聚丙烯中加入可染性組分,使聚丙烯纖維中產(chǎn)生染料的接受體,給予一定的染色位置。纖維材料的改性與其加工方法、技術(shù)發(fā)展密切相關(guān),直接影響到產(chǎn)品的功能/性能。設(shè)計(jì)改性產(chǎn)品時(shí),綜合分析其改性方法及加工的難易程度、性能、附加價(jià)值等,把握技術(shù)發(fā)展的趨勢及用途需求,準(zhǔn)確定位,有利于產(chǎn)品的創(chuàng)新并取得預(yù)期成果。將纖維加工/改性與功能化動(dòng)向的關(guān)系概略分類19,如圖2所示。圖2 纖維材料改性與功能化的關(guān)系19隨著人類生活水平的提高,新型纖維所起到的作用已經(jīng)不再是簡單替代,而是在保持原有纖維性能的基礎(chǔ)上賦予特殊功能,即功能性纖維。功能性纖維的出
32、現(xiàn),既是纖維產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的趨勢,又滿足人類在新技術(shù)時(shí)代的需求。功能纖維是高科技纖維的重要品種,對緩解和解決水資源短缺、環(huán)保、節(jié)能、提高工作效率、維護(hù)身體健康、開發(fā)紡織品的新領(lǐng)域等有著極其重要的作用。多功能、高性能復(fù)合是發(fā)展方向,功能纖維,既有單一功能纖維,又有多功能一體化的纖維,它們在防護(hù)、物質(zhì)分離、生物醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生保健、傳導(dǎo)及智能調(diào)節(jié)方面發(fā)揮著重要的作用。功能性纖維的開發(fā)利用對化纖行業(yè)的未來發(fā)展產(chǎn)生著巨大的影響。首先,功能性纖維的發(fā)展是紡織服裝、產(chǎn)業(yè)用紡織品等領(lǐng)域的要求。其次,高新技術(shù)的發(fā)展為開發(fā)功能性纖維提供了有利條件,企業(yè)院校的聯(lián)合開發(fā)增加了功能性產(chǎn)品的附加值,提高了企業(yè)的競爭力。目前,單一功能的化纖產(chǎn)品已不能滿足市場需求,多功能、高性能的復(fù)合是未來化纖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向。然而需要得到功能化纖維,往往需要改性處理。通過對纖維結(jié)構(gòu)
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 新年書籍活動(dòng)策劃方案
- 老舊老小區(qū)改造項(xiàng)目建設(shè)管理方案
- 舊貨交易活動(dòng)方案
- 無錫夜晚活動(dòng)方案
- 新店咖啡活動(dòng)方案
- 明星別墅欣賞活動(dòng)方案
- 春游活躍氣氛活動(dòng)方案
- 文具展會(huì)活動(dòng)方案
- 新鄉(xiāng)酒店五一活動(dòng)方案
- 數(shù)字媒體活動(dòng)方案
- 中國凈菜行業(yè)市場深度研究及發(fā)展趨勢預(yù)測報(bào)告
- 糖尿病飲食治療講課件
- 輸液反應(yīng)急救護(hù)理流程講課件
- 鋼結(jié)構(gòu)倉庫施工組織設(shè)計(jì)
- 變電站電氣設(shè)備管理制度
- 中國農(nóng)田水利行業(yè)發(fā)展前景及發(fā)展策略與投資風(fēng)險(xiǎn)研究報(bào)告2025-2028版
- 50篇短文搞定高考英語3500單詞
- 江蘇省2025年中職職教高考文化統(tǒng)考數(shù)學(xué)試題答案
- GB/Z 27021.13-2025合格評(píng)定管理體系審核認(rèn)證機(jī)構(gòu)要求第13部分:合規(guī)管理體系審核與認(rèn)證能力要求
- 八年級(jí)上冊物理教案全冊
- 《ROHS知識(shí)培訓(xùn)》PPT課件.ppt
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論