鍍銀纖維制備工藝及其織物性能的研究進展*

林夢夢 王云儀，2

(1.東華大學服裝·藝術設計學院，上海，200051;2.東華大學現代服裝設計與技術教育部重點實驗室，上海，200051)

隨著科技的進步和人民生活水平的提高，人們越來越重視紡織品的衛生性能和保健性能，各種新型紡織材料不斷涌現。銀纖維具有屏蔽輻射、抗菌除臭等特性，是當代新的功能纖維研究及應用的熱點之一。

銀纖維按照制備方法不同，主要可分為鍍銀纖維和納米銀纖維兩種。鍍銀纖維是利用高分子材料表面金屬化技術在紡織纖維表面鍍銀得到的，而納米銀纖維是通過在纖維成形過程中添加超細銀粒子得到的。因此，鍍銀纖維有天然銀的各種功能特性，而納米銀纖維中的銀微粒因其分布在纖維內部及外表面使其在抗菌除臭、防電磁輻射等特性方面的優勢不如鍍銀纖維［1］。本文介紹了鍍銀纖維的制備工藝，總結了鍍銀纖維織物在防電磁輻射、抗菌性和抗靜電性方面的研究進展，為鍍銀纖維的開發及其織物的優化設計、應用提供參考。

1 鍍銀纖維的制備工藝

1.1 纖維外鍍金屬技術

鍍銀纖維是通過在普通紡織纖維表面進行適當預處理后再對纖維表面實施鍍銀而制得的。除鍍銀外，還可以鍍銅、鎳等。纖維外鍍金屬技術主要分化學鍍、電鍍和真空鍍［2］。化學鍍所需的機械設備及其工藝流程相對于電鍍比較簡單，且能在多種非金屬基材上沉積，得到的鍍層外觀良好［3］，但在化學鍍生產過程中會產生含重金屬離子的污水，會受到環境保護的制約［2］。

按照非金屬材料表面經預處理之后進行化學鍍時反應機理的不同，化學鍍可以分為還原法、置換法和“自組裝法”三種。還原法是利用Ag+和Pd的氧化-還原作用直接在預處理之后的基材表面鍍上銀層，操作簡單，依然是目前研究的重點;置換法是先在非金屬材料的表面鍍一層還原性較強的金屬(如銅、錫等)，之后利用置換反應獲得材料表面的鍍銀層;“自組裝法”是銀鍍層與非金屬表面依靠共價鍵結合，該方法操作復雜，限制條件多［4］。本文主要對化學鍍中還原法鍍銀工藝進行介紹。

1.2 工藝流程及要點

還原法制備鍍銀纖維的流程［3］是：

原絲→除油→水洗→烘干→粗化→水洗→烘干→氧化-還原→水洗→烘干→上油→定型→卷繞→鍍銀纖維。

鍍銀纖維制備工藝的要點包括纖維表面除油處理、粗化處理以及鍍銀液的配制等。

除油是為了除去纖維表面的油劑及污垢，方法包括有機溶劑除油和堿性溶液除油。后者的除油時間比前者長，但無毒、不燃。

粗化是為了使纖維獲得微觀上粗糙不平的表面，進而增大銀層和纖維之間的接觸面，提高結合強度。粗化液可用硫酸、鉻酸、磷酸等配制而成。

硝酸銀是最常用的銀鹽，但其水溶液非常不穩定，易分解產生Ag2O沉淀，加入氨水可避免Ag2O沉淀，形成銀氨絡合物。

還原劑的種類很多，反應速度不一，選擇合適的還原劑非常重要［3］。

1.3 纖維鍍銀前后結構和性能的變化

楊慶等［3］研究了聚酯纖維在鍍銀前后結構和性能的變化，發現鍍銀后纖維強度略有下降，纖維結構基本上沒有改變，但熔點提高。鍍銀前聚酯纖維表面較為光滑、平整，鍍銀后纖維表面覆蓋了一層銀鞘，銀粒子粗糙導致纖維表面呈現出凹凸的形態，且纖維外觀上呈現泛金屬光澤的銀黃色。鍍銀后纖維表面所覆蓋的銀層較為緊密，無斷開的裂痕，纖維的導電性能優良。

張浴暉等［5］測試了聚酰胺-6纖維鍍銀前后的物理性能。結果發現，聚酰胺-6纖維在鍍銀前后的強度和伸長率變化不大。纖維在鍍銀后表面包覆一層金屬銀，銀的導電性非常好，導致纖維的電阻率明顯下降。

2 鍍銀纖維織物的性能

2.1 防電磁輻射

電子、電器設備的大量使用，在給人們帶來便利的同時，也產生了大量不同波長和強度的電磁波，威脅到了生態環境和人們的身體健康，其累積作用會引發各種病變［6］，被稱為“無形殺手”［7］。

防電磁輻射紡織面料是目前廣泛使用的一種較為有效的電磁波屏蔽材料，現已大量應用于電子電器設備的遮蓋、軍事裝備的遮障、電磁波屏蔽服等方面。防電磁輻射紡織面料的生產加工技術可分為金屬鍍覆技術、導電纖維混紡技術和化學絡合技術，其中用化學絡合技術制得的織物電磁波屏蔽效能相對較低［6］。目前國內產業化的防電磁輻射紡織面料主要是金屬纖維混紡類面料［6］，例如不銹鋼纖維和普通紡織纖維混紡、導電的合成纖維與普通紡織纖維混紡。不銹鋼纖維混紡紡織品的電磁屏蔽性能一般可以達到30 dB，但手感、風格和染色性能會受到影響。采用導電合成纖維可以實現更優異的電磁屏蔽效果［8］。

防電磁輻射織物的作用原理是限制電磁能量從織物的一側空間傳遞到另一側空間，該種防護原理與傳統屏蔽材料類似。反射和吸收是織物防電磁輻射的主要機理。低頻時，織物屏蔽效能主要由反射決定，因此織物導電性越好，反射越強，屏蔽效能也會越好;高頻時，屏蔽效能主要由電磁波在織物內部傳播時的吸收損耗決定［9］。

銀屏蔽紡織品包括鍍銀纖維紡織品和納米銀纖維紡織品。鍍銀纖維紡織品使用廣泛，其梭織產品防電磁輻射作用較好，其針織產品穿著舒適性更佳;而納米銀纖維紡織品在生產時存在納米微粒團聚等問題，且防電磁輻射性能不如前者［1］。楊惠卿［10］對三種含有鍍銀纖維的面料進行屏蔽性能測試，發現對于同一類型的面料，其鍍銀纖維含量越高，織物的屏蔽效果越好;面料組織結構緊密，則織物屏蔽性能更好。謝勇等［11］研究發現，雙層織物中鍍銀長絲的配置方式對其屏蔽效能有很大影響，鍍銀長絲相互垂直形成網格的織物其屏蔽效能遠遠大于鍍銀長絲平行排列形成的織物。

2.2 抗菌性

織物抗菌整理和使用抗菌纖維是賦予紡織品抗菌性的兩種方法。使用抗菌纖維能夠克服織物抗菌整理功能耐久性差和影響織物舒適性的缺點，是目前開發抗菌紡織品的主要手段［12］。銀是無機抗菌材料，具有安全性高、使用壽命長、無揮發性、對環境無污染和廣譜抗菌等多項優點［13］。阻斷細菌生理過程是金屬銀的殺菌機理。在溫暖又潮濕的環境下，銀離子的生物活性非常高，這使得銀離子很容易與其他物質結合，導致細菌細胞膜內外的蛋白質凝固，進而阻斷細菌細胞的呼吸和繁殖過程。環境條件越溫暖越潮濕，銀離子活性越強［14］。在纖維表面鍍銀制成抗菌銀纖維，具有抗菌除臭、醫療保健等特殊功能，已廣泛應用于紡織服裝、醫療衛生用品等各領域［13］。

李瑞洲等［15］研究發現，單質銀抗菌能力有限，鍍銀纖維具有良好的抗菌性。敖利民等［12］研究發現，由于鍍銀纖維的抗菌溶出性良好，當抗菌纖維用量已經達到織物抗菌性能所需臨界用量之后，含有鍍銀纖維的抗菌紗線可以在一定范圍內以不同比例與其他紗線間隔排列使用，這種方法不會影響織物的抗菌性。余鳳斌等［13］測試了含鍍銀纖維的織物的抗菌性，發現染整工藝會降低織物的含銀量，但對其抗菌性影響不大，織物的抗菌性隨鍍銀纖維含量的增加而增強，含4%鍍銀纖維的織物即可具有優異的抗菌性。劉國華等［16］利用鍍銀纖維/棉混紡紗在單面針織機上開發了幾種抗菌針織面料。經測試，開發的面料具有良好的抗菌效果。

在纖維表面鍍上銀層能賦予織物良好的抗菌性，但鍍銀纖維價格高，大量混用會增加織物成本。只有精確控制鍍銀纖維用量，才能開發出具有市場競爭力的產品［15］。

2.3 抗靜電性

紡織品的抗靜電加工方法主要有三種：①應用抗靜電整理劑;②纖維接枝改性或與親水性纖維混紡和交織;③混紡和嵌織導電纖維。水的導電能力非常好，這使得纖維只要吸附少量水就能夠提高材料的導電性。前兩種加工方法正是基于這種原理，通過提高織物的回潮率，降低材料的絕緣性，從而加速靜電泄漏。第三種加工方法是通過電暈放電來實現消除靜電的目的。靜電荷積蓄在纖維表面，當其累加超過一定限度時會放出火花，于是產生靜電危害［17］。導電纖維的抗靜電機理主要是當導電纖維接近帶電體時，利用電場引起自身電暈放電，使靜電中和，屬于放電效應［18］。

王學芹［7］研究發現，鍍銀纖維含量是織物抗靜電性的主要影響因素。織物表面電荷面密度隨鍍銀纖維含量增加而下降，當鍍銀纖維的含量達到一定值時，織物抗靜電性的提升就沒有那么明顯。敖利民等［19］也發現，織物電荷面密度隨鍍銀纖維含量增加而減小，但間隔嵌織非功能性紗線會影響其變化趨勢。當鍍銀纖維含量相同時，短纖混紡織物的抗靜電性能優于長絲交捻、交織織物，在設計抗靜電織物時可優先考慮短纖混紡紗線。

3 鍍銀纖維的應用

鍍銀纖維是導電纖維的一種，既具有導電性又具有一般紡織纖維的性能。此外，因其表面鍍有銀層，鍍銀纖維還有防電磁輻射、抗菌、抗靜電等功能，現已應用于多個領域。如可用于制備醫療用品，其安全、高效、廣譜和持久的抗菌性能在高致病環境中有助于抵御病菌侵害人體，還可作為電磁屏蔽紡織材料應用在電子、通信、軍工等領域［2］。

若單獨使用鍍銀纖維，在織造、整理時需要小張力，否則容易產生斷頭。目前市場上的鍍銀纖維都呈銀灰色，設計時要注意色彩的搭配［20］。此外，銀易氧化，鍍銀纖維織物在染整加工中應采用溫和的工藝。建議洗滌后的熨燙溫度應在80℃以下，且不宜蒸汽熨燙，保存時需注意防潮、密封和避免陽光照射［1］。

4 結語

隨著人們生活質量的提高，對于紡織品的清潔、健康等方面日益受到重視，鑒于鍍銀纖維有諸多特性，人們對于該種材料的需求必將與日俱增，但鍍銀纖維應用成本較高。隨著相關研究的深入，應進一步準確把握鍍銀纖維織物的防電磁輻射、抗菌、抗靜電等性能，并以此為依據設計最低混用比例等最優工藝參數，在保證紡織品性能的前提下降低成本，使得鍍銀纖維制品更具有市場競爭力。對鍍銀纖維織物進行工藝創新與優化設計之后，未來將會有更多鍍銀纖維制品出現，其市場前景也將更加廣闊。

［1］任海舟，黃翔，顧維鈾，等.屏蔽紡織品的開發［J］.針織工業，2012(2)：40-42.

［2］葉卉，李東平，夏芝林.鍍銀纖維的研發進展及應用［J］.紡織導報，2006(6)：54-56.

［3］楊慶，沈新元.鍍銀導電纖維的研制與開發［J］.國際紡織導報，1999(4)：10-14.

［4］王政，趙炯心.鍍銀聚氨酯纖維的導電性能研究［J］.合成技術及應用，2007，22(3)：21-24.

［5］張浴暉，鄭廣澤，劉明福.制備尼龍－6鍍銀纖維的實驗研究［J］.實驗技術與管理，2009，26(10)：35-38.

［6］陳蘭，周儀.抗菌、防電磁波輻射鍍銀纖維系列產品的開發［J］.產業用紡織品，2012，30(4)：10-13 .

［7］王學芹.鍍銀纖維織物的抗靜電抑菌性及防輻射性研究［D］.青島：青島大學，2010.

［8］青島亨通偉業成功推出高科技鍍銀纖維［J］.上海紡織科技，2008，36(2)：60.

［9］李瑞洲，張麗娟，敖利民.鍍銀長絲嵌織方式對織物屏蔽效能的影響［J］.棉紡織技術，2010，38(4)：205-208.

［10］楊惠卿.鍍銀纖維屏蔽面料屏蔽性能影響分析［J］.針織工業，2012(4)：34-35.

［11］謝勇，杜磊，鄒奉元.緯向嵌織鍍銀長絲機織物的電磁屏蔽效能分析［J］.絲綢，2013(1)：37-40.

［12］敖利民，鄭元生.鍍銀纖維分布均勻性與織物抗菌性的關系［J］.棉紡織技術，2011，39(1)：26-29.

［13］余鳳斌，陳瑩.抗菌鍍銀纖維的制備及其性能［J］.電鍍與涂飾，2012，31(11)：36-38.

［14］劉麗英.新型纖維介紹［J］.紡織服裝周刊，2007(39)：20.

［15］李瑞洲，鄭元生.鍍銀纖維抗菌性試驗研究［J］.棉紡織技術，2009，37(5)：287-289.

［16］劉國華，陳朱捷，敖利民.鍍銀纖維/棉混紡紗抗菌針織產品的開發［J］.產業用紡織品，2013，31(8)：15-17.

［17］伏廣偉，賀顯偉，陳穎.導電纖維與紡織品及其抗靜電性能測試［J］.紡織導報，2007(6)：112-114.

［18］潘宇明，候慶華.導電纖維和抗靜電纖維的區別［J］.產業用紡織品，1989(3)：1-6.

［19］敖利民，權全.鍍銀纖維含量與分布對織物靜電性能的影響［J］.棉紡織技術，2012，40(6)：369-372.

［20］張志清，朱紅，王進美.鍍銀纖維抗電磁輻射休閑面料的開發［J］.毛紡科技，2013，41(9)：21-23.