紡織材料的性能優化及其在高科技紡織品中的應用

張貝妮，趙艷艷，邵皖燕，孔夢璇

（江蘇省紡織產品質量監督檢驗研究院，江蘇 南京 210000）

近年來，隨著我國社會飛速發展，我國的紡織材料種類不斷增加、性能不斷優化，帶動了高科技紡織品的創新。目前，我國高科技紡織品材料的生產應用依舊存在一定的難度，研究紡織材料性能的優化方法對打破紡織材料性能限制、提高紡織材料對社會市場的適應性具有積極作用。對于高科技紡織品生產來說，不斷優化紡織材料，提高高科技紡織品的強度、安全性、耐久性、耐熱耐寒性等多項性能，對推動相關行業（例如衛生、健康、交通、航天）的發展發揮了關鍵作用。基于此，本研究重點分析了紡織材料的性能優化方法及其在高科技紡織品中的應用，以期為相關行業的建設與發展提供有效參考。

1 紡織材料類型與特點

紡織材料按照狀態可劃分為纖維、紗線和織物3種類型，不同類型的紡織材料具有不同的特征。

1.1 纖維

紡織纖維材料可以分為天然纖維與化學纖維，可以通過化學制造或天然提取兩種形式獲得，具體材料來源和提取來源如表1所示。天然纖維主要從自然界提取，例如彩棉、羊毛等動植物纖維，具有良好的環保性能；化學纖維主要是將化學制品（例如石油）通過一系列化學加工操作獲得的人工制造纖維。按照不同原材料來源劃分，一般將化學纖維分為人造纖維、合成纖維與無機纖維。

表1 紡織纖維材料提取來源分類

1.2 紗線等半成品紡織材料

紗線是指將紡織纖維按照一定規律排列，通過加捻或抱和纏結等方式形成的細長線條，具有強度大、韌性強等特征。根據紗線的長度，可以將其分為短纖維紗線和長纖維紗線，隨后按照一定生產工藝制成成品，具體生產工藝如表2所示[1]。

表2 紗線等半成品紡織材料加工方式

1.3 織物

織物主要是指將紡織材料進行交叉纏繞并連接成片后形成的柔軟片狀物，以紡紗手工藝進行交織或編織，包含有機織物、針織物、無機紡織物等。織物的具體構成及其原材料如表3所示。

表3 織物材料類型劃分

2 紡織材料的性能優化

2.1 紡織纖維性能優化

2.1.1 差別化纖維性能優化

在實際生產紡織材料的過程中，往往存在差別化纖維現象，這是因為紡織纖維的分子結構存在一定差異。對于紡織纖維來說，差別化纖維往往會造成纖維回潮等現象，容易引發靜電繞線，進而嚴重降低紡織產品的生產質量。為了降低差別化纖維給紡織生產造成的影響，往往使用空調對回潮現象進行控制，但并不能達到紡織材料生產要求。為了優化紡織纖維性能，提高紡織纖維的應用效率，有人提出了根據纖維性能及其本身濕熱交換規律控制其回潮現象，對其進行加濕與保濕控制，可有效減少差別化纖維造成的回潮現象，降低靜電集聚現象出現的頻率[2]。

2.1.2 高性能纖維優化

隨著近年來我國高分子材料的飛速發展，高性能纖維由于其高強度、高模量、耐高溫腐蝕性強、耐摩擦性高以及耐化學藥品等優點受到廣大研究人員的密切關注。隨著研究的不斷深入，高性能纖維的發展已經形成一定規模，廣泛應用于汽車、防彈用品和航空制造等領域，具有較強的實用性。高性能纖維主要是具有一定化學穩定性或特殊物理、生物性能的纖維，如耐輻射、高濕高模纖維等，而像碳纖維、芳綸1414、芳綸1313等屬于高功能纖維[3]。

2.2 紗線及半成品性能優化

2.2.1 高強耐磨紗線

提高紗線的耐強、耐磨性有利于優化紗線的耐磨損、抗拉伸、抗撕裂、抗斷裂等方面的性能，廣泛應用于戶外設備、戶外服裝以及戶外工業生產等方面。高強耐磨紗線（如高強錦綸、高強滌綸材料）成本較高，因此，也可以從紗線的生產結構方向進行創新，例如雙絲單粗紗包芯包纏復合紗結構，首先對棉包錦綸長絲進行首次復合，其次將復合后的成品與錦綸長絲進行二次復合，最后將二次復核后的成品與包纏紗進行倍捻合股，以此提高成品紗線結構的穩定性。經過復合后的紗線兼具高強耐磨性與柔軟性，可廣泛應用于軍服、戶外運動設備等制造中。

2.2.2 滑爽涼感紗線

滑爽涼感紗線能進一步提高紡織材料的舒適感，廣泛應用于夏季服裝或戶外設備生產，主要由萊賽爾纖維、醋酯短纖維、錦綸短纖維等具有涼感纖維性能的材料生產出來，面料舒適、垂墜、有光澤[4]。要想保證其能廣泛應用于生活與生產，需要針對其性能進行優化。例如醋酯短纖維的纖維強力不夠大，使紡紗難度增大。通過改造設備，以柔性生產或短流程清梳聯等方式，將醋酯短纖維與莫代爾纖維進行混紡，有效提高其柔軟性能。

2.2.3 抑菌防螨紗線

抑菌防螨紗線廣泛應用于母嬰童裝等領域。較為常見的抑菌防螨紗線有麻纖維、竹原纖維、羚基丁酸-羚基戊酸共聚酯（PHBV）纖維等。在復合紗線中均勻鑲嵌靜電紡亞微納米纖維，以此保護內部的功能性纖維，通過該技術，抑菌防螨紗線能在多次洗滌后維持其良好的性能。如在精梳棉生產工序中利用靜電紡功能性亞微米纖維生產出亞微米纖維/棉復合紗線，提高多重復合功能性紡織紗線的生產創新可能性。

2.3 織物性能優化

2.3.1 多功能織物

多功能織物是指通過一定生產工藝賦予織物更多的使用功能，有效拓寬織物的應用范圍。具體實踐如層壓織物利用高聚物薄膜和多層織物粘合形成具有多種功能的復合型織物，例如靜電紡納米纖維具有直徑小、長徑大、孔隙率高、透氣性強、舒適柔軟、質地輕盈等優勢。由于其具有極強的實用性，靜電紡復合織物受到廣大研究人員的密切關注，當前已經生產出靜電紡聚偏二氟乙烯（PVDF）/滌綸防水透濕織物、含氟聚氨酯防酸透濕復合織物、銀錦綸復合織物傳感器、“防消一體化”生化防護材料等多功能織物成品，具有極大的發展潛力[5]。

2.3.2 生物拋光

生物拋光能提高織物表面的平整性，主要利用生物纖維素酶對織物表面進行清潔處理，有效提高織物表面的平整光潔度，增強織物抗起毛起球性能，保證織物具有良好的手感以及撫摸蓬松舒適等。例如應用絲素蛋白處理羊毛紡織品表面，絲素蛋白能被羊毛紡織品吸附，一部分逐漸進入羊毛纖維內部，另一部分附著在羊毛纖維表面，形成的絲素薄膜能有效減小羊毛纖維與纖維之間的作用力，避免羊毛出現氈縮現象[6]。

3 紡織材料在高科技紡織品中的應用

3.1 功能性紡織品

功能性紡織品是高科技紡織品的重要組成部分，其不僅涉及民用服裝或家居行業，還與工業制造產業息息相關。功能性紡織品都能有效應用于高科技紡織品中，具體應用優勢如表4所示。常見的功能性材料有碳纖維材料和芳綸纖維材料，其中，碳纖維材料可以分為丙烯腈碳纖維和瀝青基碳纖維兩種類型。碳纖維的質地輕、強度大，化學性能十分穩定，具有極強的耐腐蝕性，同時具有較強的耐高溫和耐低溫性能，能減少外部的輻射，消除臭味異味，廣泛用于制造防爆衣、面罩、防護手套與防護服等防護用品。芳綸纖維的性能和強度較高，常用于日常生活中，具有耐高溫、耐酸堿、阻燃率高、韌性強等優勢，適用于飛行服、降落傘、賽車服等特殊紡織品的生產[7]。

表4 功能性紡織品的應用優勢

3.2 環保型紡織品

環保型紡織品是指紡織品在生產制造以及后期使用中對環境影響小、可循環使用的無害紡織物材料，能實現材料再生以及廢棄物有效降解，主要包括可再生纖維、甲殼素纖維、聚乳酸纖維、天然彩棉、紅麻等材料。例如，將綠色紡織品作為室內陳設擺放，有利于環保和人體健康；使用彩棉制作夏季涼被或冬季棉被，能兼具保暖性和彈性，觸感柔軟；使用竹炭纖維制作室內衣柜，能達到防蟲、防潮濕的效果。除了衣柜外，竹炭纖維還適用于墻板、書架、門框等的制造[8]。

3.3 智能紡織品

智能紡織品是指綜合利用生物、化學、化纖、紡織工程以及電子工程等學科開發的高智能紡織產品，在實際生產中可以根據天氣的變化調整織物厚度、溫度等，實現音樂自動播放、移動通信以及全球化定位等功能。以智能調溫紡織品為例，通常可以分為被動熱調節紡織品（例如保溫、升溫、降溫紡織品等）和主動熱調節紡織品。相變智能調溫紡織品不需要外力協助，直接對冷熱感應進行升溫、降溫操作，在滑雪服、保暖內衣、智能枕頭等方面具有較大的應用潛力。

4 推動紡織材料的性能優化、實現高科技紡織品發展的有效措施

4.1 注重產業融合發展

“十三五”規劃明確指出未來我國應該持續推動國防、軍工、航天、水利、交通等基礎設施建設，為人們的生活提供良好的保障。這一系列政策的提出推動了我國紡織行業的發展，實現了紡織產業與多個產業的有效融合，已經成為行業必然發展趨勢。在具體實踐中，促進產業融合發展首先需要合理布局紡織品產業，充分利用高科技紡織品的發展優勢，提升紡織產品性能，打造良好的紡織品品牌；其次應該強調產品的技術性服務，為服務對象提供設備安裝以及施工工藝指導等，帶動高科技紡織品的發展；最后政府還應該鼓勵紡織產品創新，并采取有效措施鼓勵產品創新成果轉化，推動高科技紡織品持續發展。

4.2 重視對高科技紡織品知識產權的保護

加強對高科技紡織品知識產權的保護有利于維護紡織品市場秩序。當前，紡織品市場中的部分企業為了獲取更多利益，對產品進行虛假宣傳，例如減肥衣服、消炎襪子等，不僅嚴重損害了消費者的利益，還影響了高科技紡織品在消費者心中的形象，給高科技紡織品市場發展造成了不良影響。因此，為了維護高科技紡織品在消費者心中的良好形象，必須重視對高科技紡織品知識產權的保護，正確宣傳紡織產品，激發消費者對高科技紡織品的購買熱情，推動紡織品的發展。

4.3 加大對高科技紡織品的市場監督力度

為了有效規范生產企業和產品銷售渠道的生產經營行為，國家相關部門必須重視對高科技紡織品的監督管理。和普通紡織品相比，高科技紡織品的使用價值以及影響范圍更廣，要求相關監督和管理部門密切關注紡織品的研究開發、生產管理以及銷售等環節，排查存在于企業原材料、輔料生產管理、生產關鍵工藝控制、成品檢測等環節的隱患，嚴格排查甲醛含量超標、pH超標以及使用偶氨染料等問題，促進企業生產經營標準化，維護企業和消費者的合法正規權益。

5 結語

近年來，我國經濟飛速發展，推動了社會生產和需求的變革。紡織材料作為各行各業常見的材料，其性能優化和技術升級對高科技紡織品發展具有極其重要的意義。隨著科技的不斷發展，高科技紡織品應用領域逐漸拓展。因此，必須加大對紡織材料的科學研究力度，推動紡織材料性能不斷優化，進一步加強高科技紡織品在生產技術、生產材料方面的創新。此外，為了打造良好的紡織材料生產銷售市場，優化高科技紡織品市場結構，實現紡織材料產業升級，還需要采取措施積極推動高科技紡織品與其他行業的融合，重視知識產權保護，加大對高科技紡織品市場的監督力度，實現我國高科技紡織品材料的突破，促進紡織行業的持續發展。