高分子化合物在衣服中的應用

唐睿

（西安市第六十六中學，陜西 西安710000）

1 概述

衣服最初是指動物和人類用來遮掩身體的物體，在原始社會就已出現，原始人類把身邊能找到的各種材料做成粗陋的“衣服”用以遮擋身體。最初的衣服是用獸皮或者麻類纖維和草制等成。現在國家標準中衣服定義為，縫制、穿于人體起保護和裝飾作用產品。在各種衣服中，羽絨服，運動服，消防服，作戰服，宇航服和其它特種工作服等都用到了高分子材料，本文重點闡述它們的應用。

2 高分子材料簡介及其特點

2.1 高分子材料的簡介

高分子材料以高分子化合物為基礎，包括橡膠，塑料，纖維，涂料，粘合劑和高分子基復合材料，可應用于建筑、汽車、服裝、以及印刷包裝業等領域。高分子化合物是相對分子質量較高的化合物，分子量一般10000 以上。高分子化合物又叫聚合物，由小分子重復單元聚合而成，如聚乙烯，聚酰胺，聚丙烯，聚苯乙烯，聚乙炔等。

2.2 高分子材料的特點

在衣服中使用的高分子材料具有許多優異的性能。高分子化合物能夠紡絲成纖維。紡絲是將高分子溶液或者熔融態的高分子化合物，由噴絲頭細孔壓出形成化學纖維的過程。高分子化合物能夠進行化學和物理改性。物理改性是在聚合物基體中加入其它的填料，包括各種添加劑，通過混合、混煉的方法而制成的性能突出的新材料。化學改性通過化學反應改變材料原有性能的方法，包括引入功能性基團，交聯提高分子量等。提高分子量，交聯等使得材料的拉伸強度，沖擊強度增大。

3 高分子材料在衣服中的應用

3.1 高分子材料在運動服中的應用

狹義的運動服是指專用于體育運動競賽的服飾，廣義的運動服還包括從事戶外體育活動所穿用的服裝。運動服通常是按照運動項目的特定要求設計制作，主要分為水上服、冰上服、田徑服、體操服、登山服、球類服、舉重服、摔跤服、擊劍服九類。

胡金蓮等人[1]論述了智能熱敏形狀記憶聚合物（聚氨酯、聚降冰片烯、反式1，4- 聚異戊二烯）在運動服中的應用，形狀記憶高分子材料具有質量輕、形狀記憶溫度易于調節、成本低廉、易于上色、形變量尺寸大、賦形容易，且易于在預定溫度下被激發等特點。謝富春等人[2]論述了幾種防水透氣聚氨酯薄膜及涂層結構、防水透氣原理和成型加工工藝，列舉了在運動服中的應用。李福秀[3]在介紹高科技運動服飾時提到，在尼龍塔夫綢上涂覆氨基酸系聚合物，制成一種具有類似“皮膚呼吸”的吸濕和排濕功能的運動服。

3.2 高分子材料在消防服中的應用

消防服是保護應急管理第一線的消防隊員人身安全的重要裝備品，它不僅是火災救助現場必需的服飾，也是保護消防隊員身體免受傷害的防火用具。消防服必須具備一些特點，如耐火性、耐熱性，隔熱性和強韌性。特殊的消防服還具有軍用化學毒劑防護性能。

曹永強[4]論述了消防防化服材料對于軍用化學毒劑防護的基本原理和材料，防護服骨架材料主要是錦絲綢布，外層表面材料主要有聚氯乙稀，熱塑性聚氨酯、丁腈橡膠和氯丁橡膠等。張玉雙等人[5]論述了消防服的新材料，包括芳綸、芳砜綸、不含鹵族元素的新型阻燃黏膠纖維、相變材料、氣凝膠。徐田慧等人[6]選擇聚四氟乙烯薄膜在聚苯硫醚織物表面覆膜，使得服飾具有耐化學品滲透性能，從而制備消防員化學防護服。漆政昆等人[7]研究表明，黑色芳砜綸為外層材料、戈爾特斯面料為防水透氣層材料、芳綸1313 針刺氈為隔熱層材料的消防服熱濕舒適性最好。

3.3 高分子材料在宇航服中的應用

航天服是保障航天員的生命活動和工作能力的密閉裝備，可防護空間的超高低溫、真空、微流星和太陽輻射等環境因素對人體的危害。在真空環境中，由于低壓環境，溶于人體血液中的氮氣會逸出，使體積膨脹。宇航員如果不穿加壓氣密的航天服，就會因體內外的氣壓差懸殊而出現生命危險。

鄧傳明[8]報道了太空環境中艙外航天服的外層防護問題，指出了目前外層防護基布材料一般是高性能纖維，以芳綸1313 和芳綸1414 及其混合紗為主。如果采用這兩種纖維共混交織，就能提高力學性能，便于成型加工、有較好的光學性能、熱穩定性好。謝木香[9]將聚氯乙烯管編織在尼龍纖維層中，作為具有冷卻功能的內服。覆蓋了氯丁橡膠的尼龍約束層，具有氣密性，能夠作為氣密服。用薄鋁片和聚四氟乙烯絲織品等材料制成了保護服。

3.4 高分子材料在作戰服中的應用

作戰服就是軍人在執行軍事任務，特別是作戰等特殊環境下穿的制式服裝，也稱為作訓服、野戰服、迷彩服、特種軍服等，包括防彈衣。它的主要特點是具有良好的防護性能，輕便耐用，適應戰場活動和平時訓練的需要。

薛敏敏[10]報道了一種AK47 隨意掃射都沒事的最強防彈衣，由聚氨酯脲材料制備而成，它的最大的特點是強度比鋼鐵還要高15 倍，同時像纖維一樣柔軟。胡金蓮[1]報道了具有智能熱敏形狀記憶的聚合物聚氨酯，除了能夠作為運動服外，還能夠作為作戰服使用。王丹[11]研究了以芳砜綸纖維為基體，添加有氫氧化鎂取向膜，提高衣服的熱穩定性能和輻射熱的防護性能，能夠作為作戰服使用。王書勤[12]報道了一種由50%羊毛、表面鍍鎳的丙烯腈纖維和導電性纖維混紡共混而成的衣服。其特點是能夠屏蔽電子儀器發出的電磁波。

3.5 高分子材料在羽絨服中的應用

羽絨服是內部充有羽絨填料的上衣，外形龐大圓潤。羽絨服有很高的保暖性，人們在天氣寒冷的時候穿著能夠保暖。羽絨服相對宇航服，作戰服而言，使用范圍較廣，是普通人常用的服飾。

方鵬[13]將納米礦物能改性劑與高分子單體共聚，形成固態粒子再抽絲，形成納米礦物能纖維，作為羽絨服的材料。徐敏[14]講述了一種丙烯酸樹脂的涂層膠，涂在羽絨服的表面可以起到防水，防風，防羽絨外鉆，保暖等性能。陳玉波等人[15]提到羽絨服的填充材料即羽絨，是鵝鴨腹部的絨毛，化學成分是天然的動物蛋白纖維，相比于比植物類纖維（棉花），動物蛋白纖維保溫性略高，其具有輕柔保暖、吸濕發散的良好性能。除了羽絨外，還可以用到腈綸和羊毛絨作為防寒保暖的服飾。蘇姿冰[16]將80%的遠紅外中空滌綸纖維與20%的粘膠纖維混紡，所織面料和服裝具有優異的保暖功能。

3.6 高分子材料在其他衣服中的應用

本文所指的其他衣服是，除了羽絨服，運動服，消防服，作戰服，宇航服之外的特種工作服，如防靜電工作服，潛水服，無塵服。

防靜電工作服一般指用導電布裁剪制作成的特殊環境下的工作服飾，所有材質是導電纖維，可中和或者泄漏已經產生積聚的靜電荷, 同時通過靜電感應使操作者附近帶電體的靜電電位下降[17]。

潛水服是用于防止潛水時體溫散失過快，同時也能保護潛水員免受礁石或有害動物植物的傷害的潛水用品。傳統的潛水服材料一般是雙面黏結有聚酰胺的閉孔泡沫氯丁橡膠海綿[18]。

無塵服主要應用于電子、醫藥、食品、光學、航天航空、環保等行業潔凈車間，適用于不同的潔凈環境。無塵服的面料有兩種，一種是導電稠布料，一種是T/C 布。T/C 布材質就是滌綸絲和棉絲，二者在機器上按照一定規律交織而成。

4 結論

羽絨服，運動服，消防服，作戰服，宇航服和其它特種工作服中涉及的高分子材料能夠紡絲成纖維，能夠進行物理和化學改性，力學強度高。特定的衣服需要具有特定功能的高分子，故需要進行物理化學改性，然后紡絲成纖維，紡絲過程中的應力取向可以提高其強度。

關于未來高分子材料在衣服中的應用，本文提出以下建議：

（1）使用質量輕但又隔熱效果好的材料，如氣凝膠作為羽絨服的材料，增加保暖效果又不會增加質量。

（2）在作戰服中增加羽絨服的保暖功能，使得在寒冷環境中既保暖又輕便。

（3）宇航服使用儲氧材料，使得在低氧無氧環境下，宇航服能夠為宇航員自供氧。