新型功能纖維
本文涉及到新型功能纖維包括相變調溫纖維和吸濕排汗纖維。
1、相變調溫纖維
1、概述
相變材料(phase change material，pcm)是一類在外界環境溫度變化情況下，依靠自身可逆相變，以潛熱的形式從環境周圍吸收或釋放熱量的一種新型的環保型材料。當環境溫度公升高時，能夠從周圍吸收熱量；當溫度降低時，能釋放熱量。這類纖維材料可主動地、智慧型地控制周圍的溫度，故又稱為智慧型纖維。
20世紀30年代以來，特別是受20世紀70年代世界行能源危機的影響，相變儲熱的基本原理和應用技術研究在美國、德國、日本、加拿大等發達國家迅速崛起並不斷發展。20世紀80年代中期它最初是由美國航天局(nasa)在研製和發明，計畫用於太空衣中的工作手套。我國自20世紀90年代開始對蓄熱保溫紡織品的研究，現在已取得較大的成績。
現已在運動服、職業服、室內裝飾、鞋襪、醫療用品等方面應用。
2、相變材料的分類
目前常用的相變材料主要包括結晶水合鹽類、熔融鹽類、金屬或合金類等無機物相變材料；以及高階脂肪烴、脂肪酸及其酯類；醇類、芳香烴類及高分子聚合物等有機物相變材料。按相變溫度範圍，可分為：高、中、低溫三類。
按材料組成分：有機和無機類。按相變方式主要有固一液、固一固兩種。
其中固液相變材料用的較多。相變材料通常是由多組份構成的，包括儲熱劑、相變點調整劑、防過冷劑、防相分離劑、相變促進劑等組分陰。
3相變纖維的制法
３.1 浸漬法
早期的相變纖維製作一般通過兩個步驟：先製成中空纖維，然後將其浸漬於pcm(如無機鹽)溶液中，使纖維中空部分充滿pcm；經乾燥再利用特殊技術將纖維兩端封閉。vigo等人自20世紀80年代中期開始研究將中空纖維浸漬於低分子量peg或塑料材料的溶液或液體中，使peg或塑晶進入纖維內部，得到了在-40—60℃溫度範圍內具有相變特性的纖維。
但進一步研究發現，低分子量的peg溶於水，而塑晶材料在反覆公升降溫後，會失去結晶水而從纖維中析出，因此這種方法不具有實用價值。後來，他們又將分子量為500—8000的聚乙二醇和二羥甲基二羥基乙二脲(dmdheu)等交聯劑及催化劑一起加入傳統的後整理工藝中， 使peg與纖維發生交聯而不溶於水，使纖維的蓄熱性更持久。
3.2 復合紡絲法
將聚合物和相變材料熔體或溶液按一定比例採用復合紡絲技術直接紡製成皮芯型相變纖維。但是由於相變材料的可紡性一般較差，同時相變材料在加工過程中的化學穩定性對該工藝路線的實施也有影響，一般通過新增第三組分的方法可以提高相變材料的可紡性。張興祥等人以聚丙烯(pp)和分子量為1000-20000的聚乙二醇(peg)及增稠劑為主要原料， 採用熔融復合紡絲的方法研製出了皮芯復合相變纖維，該纖維加工成490g/㎡的非織造布， 在35.
5℃左右時其內部溫度較純丙綸非織造布低3.3℃，在26.9℃左右其內部溫度較純丙綸非織造布高6.
1℃。[7]20世紀90年代初，日本公司採用紡絲法直接將低溫相變物質（以石蠟為例）紡制在纖維內部，並在纖維表面進行環氧樹脂處理，防止石蠟從纖維中析出。該纖維在公升降溫過程中，石蠟熔融吸熱結晶放熱，使纖維的熱效應明顯不同於普通纖維。
3.3 微膠囊法
微膠囊法是目前加工相變纖維最先進的方法之一。微膠囊法是指通過將相變材料包封在一載體系統(直徑為1.0～10.
0m的微膠囊)中，對織物進行塗層或將微膠囊混入紡絲液中進行紡絲。該方法製成的相變纖維具有材料分散均勻，調溫效能顯著，穿著、洗滌、熨燙等過程中不會外逸等特點。2023年，********公司將正二十一烷和正十八烷雙組分相變材料包封於微膠囊中，製成相變材料微膠囊，用於宇航裝置的降溫處理。
美國outlast公司於2023年將********公司的微膠囊整理織物技術實現了商業化。由這些纖維或織物製成的服裝能夠使身體損失的熱量降到最低，從而使人的身體處於一種舒適的狀態中。[8]美國kansas州立大學的shim等用電腦控制的人體模型與相鄰兩測試室（冷、暖室）對人體模型從較暖環境到較冷環境中的熱效應進行測試，得知人體模型穿著含有相變材料微膠囊的服裝，與未含相變的服裝相對比，其熱阻值比未含相變材料的服裝要高。
相反，當人體模型從冷到熱環境中時，含相變材料的服裝產生平均6.5w的涼效應。[9]
３.1共聚法
主要指一些高分子交聯樹脂：如交聯聚烯烴類、交聯聚縮醛類和一些接枝共聚物：如纖維素共聚物、聚酯類接枝共聚物、聚苯乙烯接枝共聚物、矽烷接枝共聚物等等。
嵌段共聚與接枝共聚改性機理不同，分別得到的是主鏈型和側鏈型的固態相變材料。嵌段共聚是將聚乙二醇分子鏈作為軟段， 另一種化學結構不同的高分子作為硬段， 通過共縮聚反應合成以末端相連的鏈段所組成的大分子聚合物。 在嵌段共聚物中， 軟鏈端和硬鏈段組成具有網路能力的序列結構，即使處於熔體狀態，仍能在一定程度上保持原樣，從而使共聚物表現為良好的固–固相變特徵。
例如，東華大學的周光宇等以不同相對分子質量的聚乙二醇為原料，用酯交換法與聚對苯二甲酸乙材料的優點是 peg嵌段長度可調， 具有智慧型相變功能。接枝共聚法能夠製備固–固復合相變材料，例如利用接枝共聚方法製備以 peg 為工作物質，高分子為骨架材料的復合相變材料系列研究主要有： 聚乙二醇與聚對苯二甲酸乙二醇酯（pet）[15]聚乙二醇與纖維素（cell）、聚乙二醇與聚乙烯醇（pva）、聚乙二醇與氯化聚丙烯等。
姜勇等人把聚乙二醇的端羥基可以和二乙酸纖維素（cda）上的側羥基反應而接枝在cda主鏈上，形成梳狀或交聯網狀結構。通過改變 peg 的含量和分子量，可以得到不同相變焓和不同相變溫度的一系列固–固相變材料。
4.1 相變纖維的用途
相變纖維除做太空服外，還應用於運動性服裝上，製成滑雪服、滑雪靴、手套、襪類。它根據人體頭部或腳部過熱與過冷的情況，吸收環境或運動員劇烈運動產生的大量熱量，使人體避免了過快的體溫上公升而出現的高熱現象。應用在醫療上，製成多種溫度段和適合人體部位形態的熱敷袋、被褥、服裝等，相變材料可以根據環境及人體溫度的變化，吸收儲存的和重新釋放熱量，對病人的病情起到良好的輔助**作用。
相變纖維還用於對溫度變化要求高的儀器、調溫裝置等。
目前，相變材料的開發研究進入乙個新的領域，具有調溫功能的新型紡織品不僅能夠提高服裝的舒適感，而且具有高附加值和高效益。隨著高新技術不斷引入該領域，保溫調溫纖維還會繼續發展並完善。隨著人們對服裝高檔化要求的日益增強和對功能性整理織物要求的提高，在要求保溫效能的同時，還需要具有抗菌，防紫外線，除臭等功能，開發多功能型保溫調溫織物將有良好的發展前途和廣闊的應用前景。
吸濕排汗纖維
1、概述
隨著人們日益對服裝面料的舒適性、健康性、安全性和環保性等要求越來越高，開發吸濕排汗類功能服裝已經成為一大主要發展趨勢。吸濕排汗纖維是指一些不親水的纖維經過改性形成的同時具有吸水性和快乾性的新型纖維。纖維的吸濕排汗效能取決於其化學組成和物理結構。
吸濕排汗纖維使水分發生遷移的過程主要由兩部分組成，其一是氣態水分首先被纖維材料吸收，然後經由纖維表面放濕，這主要與纖維大分子的化學組成有關；其二是**表面的液態水分由纖維內部的孔洞(毛細孔、微孔、溝槽)以及纖維之間的空隙所產生的毛細效應使水分在材料間表面的吸附、擴散和蒸發，這主要與纖維的物理結構形態有關。
2吸濕排汗產品的開發途徑
目前，吸濕排汗織物可以通過下述的五種方法來實現吸濕排汗的特性[61：(1)纖維截面的異形化：如y、+、w字形截面，增加表面積，使纖維表面有更多的凹槽可以提高傳遞水氣的效果；(2)中空或微多孔纖維：
利用毛細管作用和增加表面積的原理將汗液迅速擴散出去；(3)纖維表面化學改性：增加纖維表面的親水性基團(接枝、交聯)，達到迅速吸濕的目的；(4)親水劑整理：利用親水性助劑在印染過程中賦予織物或者紗線親水性能；(5)採用多層織物結構：
利用親水性纖維作為織物內層結構，將人體產生的汗液迅速吸收，再經外層織物空隙傳導散發至外部，從而達到舒適涼爽的效能。
1．2．1纖維截面的異形化
幾乎所有的天然纖維都屬於非標準圓形截面。在化學纖維生產中，採用改變噴絲板孔形及紡絲工藝條件等方法製造各種非圓形截面形狀的纖維，統稱異形纖維。由於纖維的截面形狀與纖維的特性密切相關，借助於纖維截面形狀的改變可獲得人們所需要的各種特性。
由於異形孔噴絲板加工技術不斷發展和完善，噴絲板的種類不斷增加，據不完全統計到目前為止已有近百種，用於工業生產的主要有三角形、四葉形、三葉形、多葉形、菱形、中空形和異形中空型。由於纖維截面異性化之後，吸濕導濕性有所增加，南韓、日本、美國和中國等一直致力於研究開發具有吸濕排汗等功能的異性截面滌綸纖維。日本恆川昭夫等在2023年的兩份專利中稱具有ⅱ形截面的滌綸纖維具有吸濕性和抗起球性，吸水高度分別為63cm和102cm，而相對應普通圓形截面滌綸纖維吸水高度分別為l lcm和25cm[8，9】。
aerocool@是南韓曉星公司開發的具有良好吸濕排汗功能的新型聚酯纖維【101。參照「苜蓿草」的四葉子形吸濕排汗程式，利用纖維表面的細微溝槽和孔洞，將肌膚表層排出的濕氣與汗水經由芯吸、擴散、傳輸的作用，迅速排出體外，使肌膚保持乾燥與清涼。南韓東國**株式會社利用纖維表面異型截面的毛細管現象以及比表面積大的特點，研發出i．cool系列吸濕排汗纖維【l¨。
該原絲表面的水分可以很快被吸收和乾燥，從而使織物具有吸濕排汗的功能，讓肌膚保持乾爽和舒適感。，其機織物具有乾燥手感和良好吸濕性能，、吸水性和快乾性【l 21。美國杜邦公司於2023年推出商品名為coolmax@的異性截面滌綸新品，不僅具有四管狀截面，又是中空纖維，而且纖維的管壁還可以透氣【13】。
這種纖維的獨特物理結構使得它具有吸濕、排汗和透氣等特性，其製成的面料有很好的毛細效應：可隨時將**上的汗濕抽離**，傳輸到面料表面從而迅速蒸發，使**保持乾爽和舒適。通過coolmax@功能性纖維面料與其它面料乾燥率進行比較發現，無論在短時間或較長時間內，coolmax@功能性纖維面料的乾燥速率都明顯好於其它面料【141。
將coolmax@功能性纖維面料應用於牛仔織物上，其較強的透氣性和良好的吸濕控制，將使穿著者的**保持乾燥，減少體能消耗，使出汗不再成為乙個擾人的問題。該產品的纖維外表有四道溝槽，可以隨時將**上的汗濕排出體外新：快速蒸發，使**隨時隨地和衣服之間保持清新、乾爽的舒適接觸【15l。
台灣也在吸濕排汗纖維方面進行了大量的投入開發。這其中包括：南亞公司推出異性截面delight，新光推出十字形截面bamboo．1ion，遠東推出h形截面eastlence，力鵬企業股份****推出seco tcc纖維，中興開發的十字型截面溝槽纖維coolplus@等【161。
碳纖維材料效能及應用
碳纖維目前在替代採暖材料核心發熱體上也有新的貢獻，國外，在很多節能採暖裝置的核心發熱體上已經由以前普遍採用的金屬材料逐步公升級到碳纖維材料，碳纖維材料在採暖方面的應用主要考慮利用了材料的耐腐蝕，抗氧化 金屬容易氧化造成區域性擊穿 高穩定性，壽命更長 很多產品在300攝氏度下普遍能夠達到穩定工作100...
紡織常見纖維材料鑑別方法
使用燃燒法鑑別服裝的面料成分 鑑別面料成分的簡易方法是燃燒法。方法 在服裝的縫邊處抽下一縷包含經紗和緯紗的布紗，用火將其點燃，觀察燃燒火焰的狀態，聞布紗燃燒後發出的氣味，看燃燒後的剩餘物，從而判斷與服裝耐久性標籤上標註的面料成分是否相符，以辨別面料成分的真偽。一 棉纖維與麻纖維 棉纖維與麻纖維都是剛...
碳纖維材料在結構加固中的運用
一 高強碳纖維材料的特性 碳纖維是一種由有機母體纖維 例如粘膠絲 聚丙烯腈或瀝青 採用高溫分解法在1000 3000度高溫的惰性氣體下去除碳以外的所有元素製成的新型非金屬材料。具有高比強 高比模 耐疲勞 抗蠕變 比耐熱鋼還耐高溫 比不鏽鋼還耐腐蝕 耐磨損 尺寸穩定 導電 導熱 熱膨脹係數小 自潤滑和...