納米材料在保健功能尼龍纖維中的應(yīng)用探討

摘要：筆者結(jié)合當(dāng)前的研究現(xiàn)狀，在閱讀文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上分析介紹了納米材料的特性，探討了納米材料在防電磁波輻射纖維、抗紫外線纖維、抗菌纖維等方面的應(yīng)用，并對(duì)其在保健功能纖維中的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：納米材料；保健功能纖維

隨著材料科學(xué)的發(fā)展，納米材料在材料領(lǐng)域成為寵兒。與此同時(shí)，納米材料在紡織行業(yè)的應(yīng)用也越來(lái)越普遍，特別是在尼龍纖維的改性中的應(yīng)用日趨頻頻。比如，納米材料在加強(qiáng)尼龍纖維的耐燒蝕高強(qiáng)度高韌性等性能方面有著很多的研究。隨著這些研究的深入，納米材料改善尼龍纖維的保健功能的研究也開始成為熱點(diǎn)。這些研究充分說(shuō)明了納米材料在尼龍纖維領(lǐng)域有著巨大的前景，正如那句預(yù)言所說(shuō)：這種人們?nèi)庋劭床灰?jiàn)的極微小的物質(zhì)很可能給各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)革命。

1.納米材料的性能分析

粒子尺寸本身具有的相關(guān)特性，如宏觀量子隧道效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)及小尺寸效應(yīng)在粒子進(jìn)入納米量極時(shí)會(huì)展現(xiàn)更多的功能。

1.1納米材料的力學(xué)特性分析：由于納米材料具有比較大的自身表面面積，所有者導(dǎo)致了雜志在其表面具有相對(duì)較小的濃度。從而對(duì)納米材料的力學(xué)性能優(yōu)很大的提高。與此同時(shí)，納米材料晶界原子之間的距離加大和有氣孔的存在導(dǎo)致其楊氏模量的減少。此外，由于納米材料的晶粒在納米級(jí)別，相比粗晶材料，這至少把納米材料的硬度提高了4—5倍。

比如有粗晶制作的陶瓷材料通常易碎，而由納米材料制作的陶瓷材料則具有非常好的柔韌性，個(gè)中原因是因?yàn)槟敲吹某⒘Ｐ源嬖谥薮蟮慕缑妫@導(dǎo)致其原子混亂，在外界的壓力下，原子能自由遷徙從而展現(xiàn)了良好的韌性，這就是納米陶瓷材料的全新力學(xué)功能。

1.2納米材料的熱學(xué)功能分析

同樣由于納米較大的界面的特性導(dǎo)致納米材料的比熱較大，有文獻(xiàn)報(bào)道，對(duì)比粗晶材料，納米材料的比熱會(huì)高出10％—80％于同類的粗晶材料。由于材料的比熱主要來(lái)自于品格的震動(dòng)的變化，在溫度適中的情況下，電子對(duì)比熱的幫助幾乎微乎其微。如前所述，納米材料表面的原子排列混亂，密度低，這樣原子之間較少耦合，這是其比熱增加的主要原因。對(duì)比常規(guī)的粉體，納米材料的熔點(diǎn)和燒結(jié)溫度等會(huì)低很多。

1.3納米材料的電學(xué)功能分析

由于電阻的溫度主要是有其晶粒的大小所決定，而同時(shí)納米材料的晶體原子的分?jǐn)?shù)的體積較大，對(duì)比同類的粗晶體材料，納米材料的電阻高很多。同時(shí)，納米材料的磁場(chǎng)中電阻減小的現(xiàn)象比較突出，通常的情況下，粗晶材料可能電阻下降1％—2％，而納米材料這個(gè)數(shù)據(jù)可能會(huì)達(dá)到50％—80％。

2 鈉米材料在保健功能尼龍纖維中的應(yīng)用

2.1利用納米材料制備保健功能尼龍纖維的方法應(yīng)用納米材料開發(fā)保健功能尼龍纖維的方法主要有以下幾種：

2.1.1混合紡絲法所謂混合紡絲法是指在化合纖維的聚合階段，熔融階段和紡絲階段加入功能性的納米材料粉體，從而改變化合纖維聚合物的特征，生產(chǎn)出合成的尼龍纖維。混合紡絲法是當(dāng)前應(yīng)用很廣泛的功能行尼龍纖維的方法。如前文所述，納米材料表明的界面大，化學(xué)活性很高，比起一般的微粉體，納米材料粉體這樣的特性導(dǎo)致其很容易結(jié)合高分子材料。同時(shí)，由于納米材料的粉體體積小，這使得紡織設(shè)備對(duì)添加物顆粒直徑的要求很容被滿足，在化學(xué)纖維的生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生磨損設(shè)備、堵塞、斷絲等現(xiàn)象。同時(shí)也不會(huì)對(duì)化學(xué)纖維的色澤和使用等功能產(chǎn)生不好的影響。混合紡絲法的優(yōu)點(diǎn)在于其生產(chǎn)出來(lái)的化學(xué)纖維的耐久性非常的好。

2.1.2后期整理法由于天然的尼龍纖維的生產(chǎn)過(guò)程中很難添加納米材料粉體，后期整理法就應(yīng)用而生。

后期整理法的具體做法是通過(guò)分散劑等助劑將納米粉體涂抹在化學(xué)纖維上，再通過(guò)相應(yīng)的工藝加工，使得化學(xué)纖維的功能特性得到改變。

2.1.3接枝法接枝法的具體做法是在納米粉體和化學(xué)尼龍纖維之間，建立化學(xué)鍵和其他的組合形式，這樣的做法有2個(gè)功效：(1)改變后期整理法帶來(lái)的色澤易改變的不良特性。(2)加固尼龍纖維的耐久實(shí)用性。

2.1.4復(fù)合紡絲法為擴(kuò)大功能尼龍纖維品種，降低功能型添加劑的使用量，可采用復(fù)合紡絲方法來(lái)實(shí)現(xiàn)功能化。

2.2納米材料在保健功能尼龍纖維中的應(yīng)用由于納米材料的奇特性能，納米材料對(duì)紫外線、可見(jiàn)光和靜電等具有非常好的屏蔽功能，這導(dǎo)致納米材料在和尼龍纖維級(jí)聚合物復(fù)合，可以制備保健功能尼龍纖維。

2.2.1遠(yuǎn)紅外尼龍纖維具有遠(yuǎn)紅外功能的超細(xì)添加劑及其尼龍纖維是保健功能尼龍纖維中的重要一部分。遠(yuǎn)紅外超細(xì)添加劑是一種白色或淺白色的粉體，它吸收人體所發(fā)出的遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)后，又反射回人體表皮，并且再向人體輻射一定波長(zhǎng)的遠(yuǎn)紅外線，增加了皮膚下的微循環(huán)速度，使人體皮下組織中的血流量增加，促進(jìn)血液循環(huán)和新陳代謝。目前具有遠(yuǎn)紅外功能的尼龍纖維的制造方法主要有3種：遠(yuǎn)紅外粉體與聚合物切片共混后紡絲法；無(wú)機(jī)化合物高溫熔融后的熔融紡絲法；在纖維表面涂覆含有遠(yuǎn)紅外粉體的粘合劑進(jìn)而改變纖維的遠(yuǎn)紅外發(fā)射性能的涂覆法。

2.2.2防電磁波輻射尼龍纖維防電磁波輻射尼龍纖維大多數(shù)情況下主要是指防無(wú)線電波，或者說(shuō)頻率低于300GHz的電磁波。納米材料由于其特殊的結(jié)構(gòu)引起的量子尺寸效應(yīng)及隧道效應(yīng)，導(dǎo)致它產(chǎn)生許多不同于常規(guī)材料的特異功能。有資料表明，納米材料對(duì)電磁波的透射及吸收率比微米粉末要大得多，而且具有更大的磁感應(yīng)強(qiáng)度，因而作為防電磁波輻射劑得到了較多的重視。

2.2.3抗紫外線尼龍纖維許多納米微粒，例如納米氧化鋅、納米三氧化二鐵等對(duì)紫外線有強(qiáng)烈的吸收作用。這些納米氧化物對(duì)紫外線的吸收主要來(lái)源于它們的半導(dǎo)體性質(zhì)，即在紫外線照射下，電子被激發(fā)由價(jià)帶向?qū)кS遷引起的紫外光吸收。抗紫外線尼龍纖維包括的品種很多，涉及滌綸、維綸、錦綸和丙綸以及與氯綸或醋酸尼龍纖維交織、混紡等。主要用來(lái)制作的品種有：運(yùn)動(dòng)衫、制服、工作服、游泳衣、休閑服和童裝等，也用于制作帽子。利用超微粉體抗紫外線功能來(lái)開發(fā)多種尼龍纖維，較之某些抗紫外線化學(xué)藥劑所整理的織物安全，有利于人體健康。

2.2.4抗菌尼龍纖維納米材料的抗菌機(jī)理主要來(lái)源于其金屬離子溶出和光催化性。因此將超細(xì)抗菌粉加入到尼龍纖維中或用后整理法加入到紡織品中，將對(duì)各種細(xì)菌、真菌和霉菌起到抑制作用。目前，多數(shù)用接觸性抗菌劑如銀、銅、鋅的離子及其化合物等，或催化抗菌劑如二氧化鈦、氧化鋅、納米硅基氧化物等。如用二氧化鈦、硫酸鋇、氧化鋅的納米顆粒做核，外包覆銀，可抗細(xì)菌，若包覆氧化銅、硅酸鋅，可抗真菌。一般在尼龍纖維中加入1％這種微粉，即可起到抗菌作用。

3 結(jié)語(yǔ)

納米材料的發(fā)展開拓了尼龍纖維的很多功能領(lǐng)域，也為其保健功能的提升提供了新的思路。將納米尼龍纖維或納米微粒加入到尼龍纖維中，可賦予該產(chǎn)品某種保健功能。隨著納米技術(shù)的發(fā)展和對(duì)其研究的不斷深入，納米技術(shù)與紡織工業(yè)將更好地結(jié)合，將給傳統(tǒng)的紡織業(yè)以新的活力和生機(jī)，將會(huì)生產(chǎn)出更多的保健功能性尼龍纖維。

參考文獻(xiàn)：

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