【正文】 維是在高吸水聚合物制備原理基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。該纖維具有一定的物理性能，其紡織加工較粉末或顆粒態(tài)的高分子聚合物方便。（一）高吸水纖維的分類纖維素類　　纖維素是最早開發(fā)的吸濕性纖維之一，應(yīng)用范圍很廣。隨著時間的推移，人們已不滿足于起初的吸濕性，于是用多種方法對其改性。：纖維素的物理改性是從纖維截面的大小、形狀及纖維的平直度、容積等方面進行改性的，通常增加纖維素纖維的內(nèi)外表面積來提高吸水量的。目前已開發(fā)出中空型、充氣型等多種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。中空型纖維是在紡絲液中加入碳酸鈉，當紡絲液擠入凝固液中時，碳酸鈉與酸反應(yīng)，在新生纖維內(nèi)部產(chǎn)生二氧化碳氣體，使纖維充氣而成。超充氣纖維是纖維充氣時形成的空心結(jié)構(gòu)，在干燥時，癟縮而成的一種薄壁扁平纖維，吸濕能力極強。：對纖維素進行化學(xué)改性的方法之一是由纖維素與尿素反應(yīng)生成纖維素氨基酸酯產(chǎn)物甲基化纖維素，控制好，它具有高吸水性。另一種方法是將醚基引入纖維素鏈，形成羧甲基化纖維素，控制好這種纖維的醚化度和交聯(lián)度，能倍以上的液體。使纖維吸收自重20倍以上的液體。 2. 聚羧酸類　　以聚羧酸為原料，添加適量的多羥基醇作為交聯(lián)劑共同制成紡絲液，通過溶液紡絲成纖。常使用的聚羧酸為丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸等單體均聚物。也可以是這些單體和丙烯腈、苯乙烯、丙烯酰胺等的共聚物。把丙烯酸鈉水溶液懸浮在山梨糖醇溶液中進行聚合，則得到丙烯酸自身交聯(lián)的聚合物。 對該類纖維，極性基團的數(shù)量對其吸水能力影響較大。若極性基團含量太少，則吸水能力下降，水不溶性提高。含量太高，又會影響纖維的強度，因此，控制紡絲液中聚羧酸的含量很重要。 ，把丙烯腈、甲基丙烯酸和N羧甲基丙烯酰胺的共聚物紡成絲后，浸漬于濃硫酸中，干燥后即得到高吸水纖維。對纖維的外層進行選擇性的親水交聯(lián)，親水交聯(lián)的外層和未發(fā)生變化的內(nèi)層共同構(gòu)成的皮芯型高吸水纖維，遇水后，該纖維的外層發(fā)生凝膠化，外徑膨脹約為12倍，同時吸收自重100多倍的水?！　【垡蚁┐己杏H水基團，但并不具備短時間內(nèi)吸收大量水分的高吸水性。在聚乙烯醇分子內(nèi)引入羧基后可得到改善，其吸水能力可達自重的100倍以上。（二）高吸水纖維的吸水機理傳統(tǒng)的棉花、紙張、海綿等的吸水作用，是依靠毛細管的吸收原理進行的，屬于物理吸附。而高吸水聚合物的結(jié)構(gòu)是一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中分布著許多的離子基團，水分子進入網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)后，與這些離子形成氫鍵而被牢固地吸附在網(wǎng)狀內(nèi)，由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)本身具有彈性，因此它能容納許多的水分子，外表則成一種透明的凝膠狀態(tài)。因此，高吸水聚合物的吸附作用是一種化學(xué)吸附，吸水量大且吸進去的水分不易壓出。（三）高吸水纖維的應(yīng)用 高吸水纖維及其制品可以應(yīng)用到許多領(lǐng)域，如嬰兒尿布、成人失禁墊、婦女衛(wèi)生巾等?？纱蟠筇岣弋a(chǎn)品的吸水性和壓力下的保水性。另外高效吸血紗布、繃帶可快速吸收體液，粘于傷口。除衛(wèi)生用品外，高吸水性和其他纖維混用制成的膜，可作為農(nóng)、林、園藝等的土壤保水劑，高吸水纖維制品在工業(yè)用脫水布、保鮮膜、微生物培養(yǎng)基及在水中逐漸膨脹的新奇玩具方面也都有發(fā)展前景。八、其他醫(yī)用功能纖維（一）X射線攝影紗X射線攝影紗是一種能擋住X射線的纖維材料，歐美選用硫酸鋇為造影劑，摻入聚氯乙烯紡成長纖，此產(chǎn)品雖已商品化，但紡絲時加入的鈦酸酯增塑劑一直令人擔(dān)心，加熱滅菌會使材料劣化，并有刺激性。進一步發(fā)展，改用粘膠絲作為攝影紗的材料，如日本的新興人化成公司開發(fā)的商品名為XBR 的人造絲攝影紗，該紗無毒、無刺激，對于加熱滅菌沒有材質(zhì)劣化現(xiàn)象，硫酸鋇添加率高達55% ，顯示較高的造影性。（二）磁性纖維 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明，磁療具有調(diào)節(jié)精神和腸胃功能，擴張毛細血管，改善血液循環(huán)，調(diào)整生物電平衡，激活體內(nèi)多種酶，促進新陳代謝的作用。隨著磁療技術(shù)和衛(wèi)生保健事業(yè)的發(fā)展，具有磁療功能的保健服飾已經(jīng)受到社會的重視。據(jù)報道，英國、日本都曾開發(fā)出磁性纖維，將這些具有一定磁場的磁性纖維交織在織物中制成服裝，對于治療高血壓、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等疾病有較好的療效。 磁性纖維是在高聚物中加入高濃度磁性微粉紡絲制成。常用的高聚物中有聚酯、聚酰胺、聚烯烴、聚氨酯、聚碳酸酯、橡膠材料等等。所用磁性微粉可以是任何能賦予磁性的物質(zhì)，最好選用鐵、鈷、鎳等金屬以及這些金屬與鋁、鈦、銅、鉑、碳中一種還可以以上的物質(zhì)組成的合金選用以氧化鐵為主成分的金屬氧化物及鐵、鈷、鎳等與稀土元素的化合物。磁粉的粒徑最好在2um左右，粒度分布越窄越好，粒度過大，不僅纖維磁性會降低，而且纖維強度也受影響。磁性微粉在纖維中的重量比最好為60%85%。制成的磁性纖維還要經(jīng)過磁化處理才具有磁性，處理的方法是將其放在強磁場中，有時也可在紡絲過程中進行磁化。這些磁性纖維可以用作磁療衣料，制成各種磁療服飾，還可以制作磁性拉鏈、磁性罩單、磁性過濾材料等產(chǎn)品。（三）防毒用微孔中空纖維最初的防毒織物是將活性碳浸漬到織物上，通過其物理吸附機理解毒的。用微孔中空纖維制成防毒服性能最佳。該中空纖維的內(nèi)層可以填上至少一種可抑制有毒化學(xué)和生物試劑的解毒劑，由于解毒劑是包在微孔中空纖維的內(nèi)層，因此無論是固體的還是液體的解毒劑，其濃度都比常規(guī)使用的浸漬織物中的解毒劑濃度要高。這種微孔中空纖維一般由相對惰性的聚合物制成，如聚烯烴、聚酰胺、聚酯、聚苯并咪唑聚砜、聚丙烯腈和它的共聚物以及聚異丁烯氧化物等。聚合物的選用由所選的解毒劑決定若解毒劑是很活潑的化學(xué)試劑，如強氧化劑，那么微孔中空纖維應(yīng)選擇抗腐蝕性高的聚丙烯或聚四氟乙烯聚合物。若解毒劑是非常不活潑的化學(xué)試劑，制成微孔中空纖維的聚合物材料來源就很廣了，它包括像醋酸纖維素和再生纖維素那樣的化學(xué)敏感材料。若解毒劑是親水的液體，微孔中空纖維就選擇憎水的聚合物，以防止解毒劑泄漏。防毒織物的制備主要是通過空吸的方法，使一種或多種解毒劑填入微孔中空纖維內(nèi) 然后把填滿了解毒劑的微孔中空纖維的端點用熱、聲波或粘合的方法封住，以防止解毒劑從中空纖維中損失掉。封好的微孔中空纖維通過氣流成形、機織、針織、針刺等紡織技術(shù)織成適合的織物。微孔中空纖維由于它具有適合的孔徑、容積、機械強度、重量、滲透性和適用廣泛的解毒劑等綜合特點，使制成的防毒織物在性能上遠遠優(yōu)于其他防毒織物，是用于軍工、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域中極好的材料。 第九節(jié)　高性能纖維制品的開發(fā)高性能纖維是指強度和模量極高，幾乎接近高分子鏈極限值的一類力學(xué)特性高超的纖維，也有的被稱作超級纖維。其開發(fā)動機幾乎都是滿足產(chǎn)業(yè)用紡織品，尤其是國防工業(yè)和軍事領(lǐng)域需要的，其制品的性能達到了史無前例的高度。纖維復(fù)合材料不是簡單的將材料組合，而是一種包括物理、化學(xué)、力學(xué)的相互作用和復(fù)雜的結(jié)合，所以位于復(fù)合材料基體中的纖維表面受到基體的保護，不 容易遭受損傷 在受力過程中不易產(chǎn)生裂紋乃至斷裂，故復(fù)合材料承載能力增強。當復(fù)合材料受到較大應(yīng)力作用時，某些已產(chǎn)生裂紋的纖維可能斷裂，而塑性和韌性好的基體能阻止裂紋擴展，另外，纖維受力斷裂時，它們的斷口往往不出現(xiàn)在同一平面上，所以在這種情況下，要使復(fù)合材料斷裂，則必須將纖維從基體中拔出，需要克服基體對纖維的粘合力，因而復(fù)合材料的斷裂強度得以顯著提高。一、纖維增強復(fù)合材料的開發(fā)纖維增強復(fù)合材料中的增強材料主要是符合要求的各類纖維，尤其是高性能纖維，要求具有高強度、高模量、耐高溫，耐環(huán)境、耐摩擦、耐化學(xué)藥品侵蝕。能滿足這些要求的，目前主要有芳族聚酰胺纖維、芳族聚酯纖維、高強聚烯烴纖維、碳纖維，還有其他無機纖維、金屬纖維。作為復(fù)合材料的基體，一方面要求對纖維有很好的粘接性，另一方面要求其彈性模量和斷裂伸長率與纖維相匹配。另外，則要求有較好基體在與纖維復(fù)合時，與所需各種材料易于混容，有較好的流動性和較好的成型性，以便加工制作。常用的基體材料有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚烯烴、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚砜等熱固性樹脂。二、纖維復(fù)合增強材料的應(yīng)用由于纖維復(fù)合增強材料具有高模量、高強度、相對密度低的特點，用作航天器、飛行器可明顯降低其自身重量，從而顯著改變其動能。復(fù)合材料所制作的主戰(zhàn)坦克、裝甲運輸車、防彈甲板、頭盔、防彈衣也都已投入使用。交通運輸領(lǐng)域中的很多交通運輸工具，如汽艇、巡邏艇、救生艇、潛艇、氣墊船、磁懸浮列車等均開始大部分的使用復(fù)合材料代之以金屬材料，使自重大大下降，運行速度、距離顯著增加，且大大減少了燃料的消耗三、其他高性能纖維在很多場合所需要的纖維材料具有很高的耐熱性、不熔融、耐火、耐低溫、耐化摩擦、防輻射。以往的纖維材料或其制品都不能滿足使用，近來，酚醛樹脂纖維、含氟硅纖維、硼纖維、氧化鋁纖維、金屬纖維的出現(xiàn)，為這些高功能產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用提供前景。以此制作的宇宙飛船艙外活動服、焊接飛濺防護服、防火護膜、隔熱材料等，都生產(chǎn)、工作領(lǐng)域中表現(xiàn)了卓越的功能。第9章 紡織產(chǎn)品開發(fā)案例第1節(jié) 超舒適、易保養(yǎng)、多功能環(huán)保型、高附加值毛紡產(chǎn)品的開發(fā)早在20世紀50年代，國外就對羊毛的變性處理進行了深入研究并取得了突破進展，其目的有三：一是改變羊毛的氈縮性和尺寸穩(wěn)定性，使毛紡產(chǎn)品水洗后（甚至機洗）能保持其固有的手感風(fēng)格、尺寸穩(wěn)定性和形態(tài)穩(wěn)定性，這樣既保持了毛紡產(chǎn)品的品質(zhì)、又易于保養(yǎng)；二是使羊毛在化學(xué)處理之后纖維變細，一般可以使羊毛的直徑減小2181。m左右，這樣就可以紡制更細的紗線，織造更輕薄更柔軟酷似絲綢和羊絨的產(chǎn)品，使羊毛的應(yīng)用品味得到提升，產(chǎn)品的附加值提高；三是使羊毛的光澤、吸濕性、透濕性得到改進。具體的處理方法有：脫鱗片處理、脫氯處理、酶處理、柔軟處理。不同品質(zhì)的羊毛和不同要求的羊毛采用不同的處理條件。應(yīng)該指出的是，該處理工藝所使用的氯化處理劑，有可被生物吸收的有機鹵化物排放，對環(huán)境有污染。近期研究開發(fā)了不少取代鹵化物的方法，如酶處理法、氨—鹽處理法、過氧化物處理法、過氧酸處理法、還原劑處理法等，均有十分好的效果，并且實現(xiàn)了環(huán)保。除此之外，用化學(xué)定型劑及樹脂處理能使毛紡產(chǎn)品產(chǎn)生形狀記憶功能，實現(xiàn)機可洗、可水洗，并且免燙，具有耐久定型效果，易于保養(yǎng)。后整理工藝為：縮呢洗呢烘干鋼絲起毛刺果拉毛濕刷毛定型刷毛剪毛燙呢整呢燙呢關(guān)鍵的工藝及條件：(1)濕刷定型：定型劑亞硫酸氫鈉3—5g/L，柔軟劑3％一8％，40℃浸軋，軋液率80％一100％，刷毛要求先粗后細，先短后長，將毛刷順、刷直，打卷存放4—8h；(2) 燙呢：要求將毛燙順、燙直且有很好的耐久定型效果，只有這樣才能有較好的光澤和手感；(3) 蒸呢要輕重適宜，過輕沒有定型效果且手感不好，過重則絨面板硬不豐滿。以60—54支羊毛經(jīng)變性處理后制作仿羊絨粗紡女士呢。以64—66支羊毛經(jīng)變性處理后，紡成16．6tex毛紗，然后用20針以上的針織機織造男女T恤衫，具有柔軟舒適、滑糯涼爽、吸濕透氣、防氈縮性能，面積收縮率可達8％以下，能滿足機可洗要求，具有一系列優(yōu)良的穿著性能；以毛用活性染料進行染色，濕牢度可達到4—5級，從而解決了羊毛制品不能做夏季服裝的問題，有夏季穿的男女毛針織品，也有夏季穿的襯衣，由于脫鱗片處理后的羊毛對皮膚無刺激，并且柔軟滑糯，結(jié)束了毛制品不能貼身穿的歷史。第2節(jié) 納米材料與紡織新產(chǎn)品的開發(fā)1984年，德國Searlands大學(xué)的Gleiter教授利用惰性氣體蒸發(fā)原位加熱法成功研制出具有清潔表面的納米晶體材料，引起了世界各國的關(guān)注。由于納米材料與同組成的體相材料在性能上存在很大差異，但又不同于單個分子，從而使它成為介于分子和體相材料之間的中介相。以此中介相為研究對象形成了一門嶄新的學(xué)科——納米科學(xué)。 納米技術(shù)及納米材料1． 納米材料的結(jié)構(gòu)特征納米微粒是由數(shù)目較少的原子和分子組成的原子群和分子群，其中占很大比例的表面原子是既無長程序又無短程序的非晶層，而在粒子內(nèi)部，存在結(jié)晶完好的周期性排布的原子，不過其結(jié)構(gòu)與晶體樣品的完全長程序的有序結(jié)構(gòu)不同。正是由于納米微粒的這種特殊結(jié)構(gòu)，使其在性能上與同組成的體相材料存在非常顯著的差異，導(dǎo)致納米微粒奇異的表面效應(yīng)和體積效應(yīng)，并由此產(chǎn)生了許多納米材料與常規(guī)材料不同的物理化學(xué)性質(zhì)。2．納米材料的表面效應(yīng)(表面和界面效應(yīng))所謂納米材料的表面效應(yīng)，即納米微粒表面原子與總原子數(shù)之比。因納米微粒尺寸的減小而使表面效應(yīng)大幅增長，粒子的表面能及表面張力隨之增加，從而引起納米材料性質(zhì)的變化。高的表面能，納米材料具有新的光學(xué)及電學(xué)性能，如對紅外線的吸收和發(fā)射作用，對紫外線的屏蔽作用等：納米材料的高表面活性亦能使其具備某些光催化氧化殺菌作用。3． 納米材料的體積效應(yīng)納米材料的體積效應(yīng)又稱小尺寸效應(yīng)或量子尺寸效應(yīng)：納米材料的體積效應(yīng)是指納米微粒尺寸減小、體積縮小、粒子內(nèi)邰的原子數(shù)亦相應(yīng)減少而造成的效應(yīng)。研究表明，當超細粒子的尺寸小到與光波的波長、傳導(dǎo)電子的德布羅意波長或透射深度等物理特征尺寸相當或更小時，周期性的邊界條件將被破壞，粒子的聲、光、電、磁和熱、力學(xué)性質(zhì)均會呈現(xiàn)出新的特征：如光吸收，微波吸收顯著增加。并產(chǎn)生吸收峰的等離子共振頻移；由磁有序向磁無序狀態(tài)轉(zhuǎn)變，超導(dǎo)相向正常相的轉(zhuǎn)變，金屬熔點的降低等。 納米技術(shù)和納米材料在紡織工業(yè)上的應(yīng)用納米材料的奇特性質(zhì)為其廣泛的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。例如納米材料具有特殊的抗紫外線、吸收和反射幻：外線，抗老化，高強度和韌性；、良好的導(dǎo)電和靜電屏蔽效應(yīng)，強的抗菌、消臭和吸附能力等。因此，納米材料和技術(shù)在紡織業(yè)的應(yīng)用包括開發(fā)功能性紡織品(如抗紫外線、遠紅外輻射、抗菌消臭和導(dǎo)電紡織品)以及紡織工業(yè)廢水的凈化處理。(1) 抗紫外線功能紡織品的開發(fā)1． 抗紫外線功能紡織品開發(fā)的意義太陽光中能穿過大氣層輻射到地面的紫外線占總能量的6％。紫外線具有殺菌作用并能促進人體內(nèi)維生索D的合成，但同時亦會加速人體皮膚老化及產(chǎn)生癌變的可能。紫外線根據(jù)其波長可分為：UV—A(400—314nm)，對皮膚的穿透力強、能穿透表皮和真皮層，導(dǎo)致黑色素和褐斑生成，使皮膚老化、干燥和皺紋增加；UV—B(315—280mn)，能使皮膚表面細胞內(nèi)的核酸或蛋㈠噴變性，產(chǎn)生紅斑和色素沉著，經(jīng)常照射，有致癌危險；2． 納米材料對紫外線的屏蔽作用陶瓷粉對紫外線有屏蔽防護作用，如Al2O3，、MgO、ZnO、TiOCaCO3和SiO2等。將這些材料制成超細粉體，使微粒的尺寸與光波波長相當或更