新服装纤维品种满足节能新要求

　　　近十多年来，全球暖化日趋严重，能源危机日益加剧，极端气候条件频现。在这种新的背景条件下，人们对纺织纤维产品有更多和更新的要求，必须顾及纺织纤维制品在生产、使用和废弃三个环节中的节能减排、能源利用和环境保护问题，因此，新世纪功能纤维材料的开发必将出现革命性的变化。 　　新材料、新能源、生物工程、信息技术被认为是未来主流性的高成长高科技产业，其中，新材料则是科技进步和?场拓展的物质基础。 　　功能纤维材料是将现代科技成果应用到纺织产业的物质载体，新型功能纤维材料的开发必将成为纺织业向现代高科技领域发展的重要促进剂。 　　因此，发达国家正在投入大量的人力、物力重点开发新型功能纤维，美国、日本等合纤企业，每年可推出5个左右的新纤维品种，纤维产品的效益中心已由“量”转变为“新品种”。 　　例如，化纤技术在全球都处于领先地位的日本企业，一般都会实施超前10年的技术开发、储备。可以预见，新型功能纤维制造技术必将为纺织产业开拓出全新的发展空间。 　　开发能源纤维应对能源危机 　　人体是一个恒温机体，纺织服装产品的重要作用之一是保温功能，传统的方法是增加着装的厚度，相应的是增加纤维材料的用量。 　　2010年，世界纤维产量高达7258万吨，纤维消耗量达到了7050万吨。可以想象，这样巨量的材料生产导致的温室气体排放和能源消耗是惊人的，每年消耗废弃的纤维制品对环境产生的破坏也是不言而喻的。 　　因此，改善纤维材料的保温功能，减少纤维材料的用量或降低供暖能量，或者改善纤维的传热功能，达到在环境温度较高时可降低温度，减少空调制冷的能耗，这必将是未来纤维材料的发展趋势。 　　红外线反射材料复合纤维 　　人体是一个恒温发热体，大部分的热能以热辐射的形式向环境散发。采用红外材料与纤维材料复合制成的功能纤维服装可吸收人体的热辐射，发射极易被人体吸收的4~14微米的远红外线，促进血液循环，使皮下深层（4~7厘米）温度升高。 　　在相同着装情况下，该功能性产品与常规纤维服装相比，可使体温提高2~4℃，达到明显的保温功效。 　　上世纪80年代，日本尤尼奇卡（Unitika）采用在化纤中混入二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛等远红外线发射功能粉体，制造远红外辐射功能纤维。其后，日本帝人(Teijin)、东丽(Toray)、旭化成(Asahi)以及中国东华大学、清华大学、天津工业大学等均进行了相关技术研究和开发。 　　光热转换材料复合纤维 　　日常生活和工作中，人体大部分时间处于各种光源的照射之中，而光热转换材料的特征就是将太阳光的能量转换成热能，并储存在材料之中。 　　目前所知的具有良好的光热转换的功能材料是碳化锆，这种材料对占太阳光能量95%、波长在2微米以下的光线有很强的吸收作用，并将吸收的光能转换成热能，使体系温度升高。 　　同时，碳化锆还对人体发射出的波长在10微米左右的红外线有强烈的反射作用，因此，还具备良好的保温功效。 　　日本Decent和尤尼奇卡开发出了碳化锆与锦纶复合的芯壳结构长丝，加工而成的服装在有阳光时，服装内的温度比相同的普通服装高5~8℃，即使在阴天也比普通服装高2℃。 　　吸湿放热材料复合纤维 　　吸湿放热是一般材料的共性。纺织材料中，羊毛具有最明显的吸湿放热特征，有主动保暖的功效。选用吸湿放热效果明显的材料与纤维材料复合，可制造吸湿自发热纤维面料。 　　日本东洋(Toyo)开发的吸湿自发热纤维，吸收人体排出的水分而发热，释放出的热量是羊毛的两倍。 　　上海交通大学的研究证明，1公斤重的吸附剂材料吸湿所放出的热量，在温度为-20℃、湿度为75%的条件下，对静坐者可保暖达两个小时；步行速度为3.2公里/小时，可保暖4小时，可满足部队战士在冬季低温站岗的保温要求。 　　相变储能材料复合纤维 　　物质在固态、液态和气态三相的转变过程中都会伴有能量的吸收储存和释放现象，选用适当的相变材料，与纤维材料复合，可制造调温纤维。原理是：外界升温时，纤维材料通过相变吸收热量并储存在其中，使人体在一定的时间内不受升温的影响；反之，相变材料会放出热量，使人体在一定的时间段内不受降温的影响。 　　上世纪80年代，美国农业部南方实验室采用聚乙二醇相变材料与中空纤维复合，制造出了供宇航、飞行、消费用的纺织纤维制品。其后，美国奥特拉斯（Outlast）研发出微胶囊包覆相变材料技术、微胶囊相变材料复合纤维及涂料，用于调温鞋材和羽绒服，可大大降低供热或空调制冷的能耗，达到节能减排的目的。 　　太阳能电池、温差电池纤维服装 　　能源危机和全球暖化，使得太阳能的利用在纺织纤维材料领域也如火如荼的展开。目前，塑胶太阳能电池和温差电池技术日新月异，而服装是人体接受太阳能的直接表面，因此将塑胶太阳能电池技术与纤维材料技术结合，能制造出太阳能电池服装。 　　同时，服装表面和内部存在温差，给温差电池开发提供了基本前提，业界可结合织物结构和纤维材料设计，达到利用服装温差发电。 　　目前，日本、英国、德国等国家正在开发有机薄膜太阳能电池、有机敏化染料太阳能电池，这些新技术以及新型光电、光热转换材料与纤维材料结合，将会开发出新型的具有太阳能转换、储存功能的纺织纤维制品。 　　疫情防治用生物活性纤维 　　生物活性功能纤维，是指具有保护人体不受有害生物侵害或对人体有保健功能的纤维。 　　全球暖化升温，使得各种病毒、细菌和有害生物滋生加快，人类开始面临着更多的抗菌、防疫任务。 　　同时，极端气候将可能引发更多的疫情，相应的对日用纺织纤维制品的抗菌、防疫功能将会有更多、更高的要求，对在医疗、保健、卫生领域应用的纺织纤维制品也会有更高的要求。 　　日用功能纤维系列 　　抗菌、除臭功能纤维采用无机、有机、生物酶抗菌材料与纤维材料复合制造，其中，目前比较成熟的有银离子抗菌纤维、纳米二氧化钛光触媒抗菌纤维、中草药香料复合抗菌纤维等。目前，银离子抗菌纤维已在美国、日本广泛应用，主要用于内衣、个人卫生用品、床上用品、洗浴用品、鞋材等领域。 　　在中国，也有多家企业在开发银离子抗菌纤维，有的企业还解决了银的氧化变质、变色问题，生产出了没有氧化变色问题的抗菌载银纤维和中草药香料抗菌除臭纤维，产品在针织内衣、鞋材中试用效果良好。 　　特别是中草药抗菌除臭纤维鞋材，对引起脚臭的主要细菌的抗菌率高达80%以上，预期可解决制鞋业长期未能很好克服的“鞋臭”问题，也给具有中国特色的中草药在纺织纤维材料中的应用，开拓出了新天地。 　　采用天然的中草药驱蚊、驱虫制剂或合成的氯菊酯等，与纤维材料复合，制造可释放驱蚊、驱虫药物的功能纤维。如，利用从天然野菊花中提取的除虫菊酯制造的纤维，与棉花混纺制成衬衣，经测试，对蚊虫的驱避率高达90%以上。 　　另一方面，温室效应导致气温升高，有害生物滋生，因而抗菌、防霉、驱虫成家纺产品的必备功能，具有抗菌防霉、释香驱虫功效的纤维将会在地毯、床上用品、汽车内饰、家俱等家纺产品中得以广泛的应用。 　　中草药制剂和香料的保健功能已为大众熟知，日本、中国台湾的部份企业采用微胶囊包覆技术使香料微胶囊与纤维复合制造释香纤维，用于内衣、床上用品、鞋材、卫生用品等。 　　例如，?场上已出现了采用新型中空纤维装载技术制造的系列天然香料控制释放纤维，如熏衣草、洋甘菊、薄荷、茶树油、艾叶油、香茅草油等控释纤维，可用于内衣、鞋材、床上用品、个人卫生用品等的制造。 　　日本帝人（Teijin）采用纤维装载技术制造酸性物质控释纤维，使着装者皮肤保持微酸性，达到减少有害细菌的滋生，中和汗液中的氨气成分，消除臭味功效，产品在户外服、休闲服、运动服等领域市场应用极好。 　　医用功能纤维系列 　　全球的纤维产业正在快速地从传统?场向高技术、高附加值的医疗、保健、卫生应用领域发展，这一领域也是高技术纺织纤维产品开发最快的部分。这其中，高附加值主要是通过新材料的应用来实现的，并且产品的形式以非织造为主流。 　　采用新技术，可以将各种特殊功能材料或化学药物与纤维材料复合，制造具有特殊功能或治疗作用的纤维及非织造布，保护人体不被有害生物感染，减少病患者痛苦，加速创伤愈合，提高护理效率。 　　产品类别包括：抗菌纤维――用于绷带、手术服、医院床上用品、护理用品、卫生保健用品等；麻醉纤维――用于创伤绷带等；止血纤维――用于创口护理、手术用品等；药物剂型纤维――用于各种化学药物或生物活性物质的控制释放，制造外用药物贴剂、保健卫生用品、防疫用品、美容用品等等。 　　军用功能材料向高技术、高功能、高效率发展 　　纺织纤维材料是军备中仅次于钢铁材料的大宗物资，随着军队装备水平的不断提高，各国军用纺织纤维制品也在向高技术、高功能、高效率方向发展。 　　按现代战争和极端气候条件下军队作训和野战的要求和新型纤维制造技术的发展状况，新技术可开发的功能性纤维及纺织制品包括：阻燃、抗菌、驱蚊驱虫纤维――用于士兵服装、鞋帽、帐篷等；吸湿放热保温、相变调温纤维――用于士兵服装、鞋材、手套、睡袋等；化学药物控制释放纤维――用于医用止血绷带、麻醉绷带、创口快速愈合绷带等。 　　传统纤维技术的瓶颈和新型纤维制造优势 　　功能纤维制造的基本原理是选用适当的“功能材料”，与纤维材料复合，制造具有纤维形态和特殊功能的纤维材料，技术的核心在于“功能材料”的选择和与纤维材料的复合方式。 　　在能源纤维的制造技术中，目前已开发出的“能源材料”多数为纳米粉体形式，与纤维材料复合方法主要是传统的熔融复合纺丝技术，存在着“能源材料”添加太少功能不显着或无功能，“能源材料”添加多又不能纺丝的问题。 　　在生物活性纤维制造技术中，作为“功能材料”的生物活性材料、化学药物或中草药制剂、天然香料，对溶剂和温度极为敏感，高温或溶剂会使“功能材料”变质或破坏，而高温或溶剂是传统纺丝技术（干法、湿法或熔融丝）中必须的工艺条件，限制了生物活性“功能材料”在传统纺丝工艺中的应用。 　　因此，必须开发全新的纤维制造技术，才有可能制造完善的新能源纤维和生物活性功能纤维。 　　新型功能纤维制造技术没有高温条件和特定的溶剂要求，可将广泛种类的生物活性材料、化学药物、中草药制剂与纤维材料复合。 　　同时，改进复合工艺条件或选用大孔径的中空纤维，可将更大量的“纳米粉体功能材料”或“生物活性功能材料”与纤维材料复合，制造功能特征更显着的高性能功能纤维。