功能性粘胶纤维研究进展

功能性粘胶纤维研究进展

李阳

新疆中泰纺织集团有限公司

摘要：粘胶纤维具有产量高、生产周期短、成本低等特点，深受消费者青睐。随着纺丝工艺的进步，粘胶纤维也逐渐向功能性方向发展。文章探讨了相变粘胶纤维、除臭抗菌粘胶纤维、驱蚊粘胶纤维、负离子粘胶纤维等4种功能性粘胶纤维的加工机理与应用现状，以为功能性粘胶纤维的开发提供一些参考。

关键词：相变粘胶纤维；除臭抗菌粘胶纤维；驱蚊粘胶纤维；负离子粘胶纤维

1相变粘胶纤维

相变粘胶纤维又被称为“空调粘胶纤维”“调温纤维”，具有一定的温度调节功能，其开发机理是在粘胶纤维纺丝液中加入一定量的相变材料后通过湿法纺丝纺制纤维，可保持相变材料的特性，从而使得粘胶纤维的温度具有可调控性。目前可作为粘胶纤维相变材料的主要有3类，包括以金属、熔融盐类、结晶水合盐类为代表的无机物类，以醋酸、石蜡等为代表的有机物类，以及以无机物与有机物制备的复合相变材料。

相变粘胶纤维在调温方向上可分为单向温度调节和双向温度调节2种，前者指单使温度升高或降低的纤维，后者则是利用2种或以上物质在相变过程中吸收或释放热量（受热时相变材料吸热变成液状，受冷时相变材料又会及时释放热量变成固态），从而使纤维具备调温蓄热功能，德国Kelheim（柯恩）纤维有限公司与美国Outlast技术公司联合研制的Outlast®相变粘胶纤维就属于此类纤维。

现阶段，相变粘胶纤维的加工主要有2种方式：一是将制备的相变微胶囊涂层在织物表面；二是将相变微胶囊植入纤维内部。许颍琦等以相变材料植入纤维内部的粘胶纤维为研究对象，观察测试了纤维的微观形貌、吸湿性能、力学性能与耐酸碱性能，验证了相变粘胶纤维的中空结构及其空腔中所含微胶囊，也验证了纤维吸湿导汗、力学性能、保暖及耐酸性能较差，调控温度与耐碱性能较好的特性。近年来，我国相变粘胶纤维的研制取得了一些进步，如河北吉藁化纤有限责任公司与北京巨龙博方科学技术研究院联合研制了“丝维尔”智能调温粘胶纤维。

2除臭抗菌粘胶纤维

人体产生臭味的原因主要有2方面：一是人体自身新陈代谢产生的代谢物，二是微生物或细菌繁殖分解织物表面污物而产生的臭气（氨气）。根据臭气产生机理的不同，除臭粘胶纤维的设计开发工艺也各异，目前除臭研究的主要方向是抑制细菌活性和破坏细菌内部蛋白酶化学反应，阻断DNA合成，破坏细胞内部能量的释放，从而起到除臭作用。具体加工方法有以下4种：一是光催化氧化法，该法利用粒径较小的氧化物如氧化锌、二氧化钛等在紫外线作用下产生电子移动与正点穴位，使织物表面的吸附水氧化为—OH—，空气中的氧与其进一步还原为过氧离子，利用过氧离子的氧化性能进行除臭；二是生物催化法，该法实质上是一种类似生物催化的方法，即利用恶臭物质与三价铁酞菁衍生物化合后转化成亚铁而引起的氧化作用起到除臭效果；三是化学吸附的方法，该法在除臭抗菌纤维开发设计中最为常用，且效果也最明显，主要是将恶臭物质通过氧化还原、加成、中和、分解等作用后变成无臭物质，如类黄酮化合物、茶多酚类、环糊精、丙烯酸类等均具有化学吸附效果；四是物理吸附法，该法采用孔隙、比表面积较大且具有吸附能力的物质对恶臭进行物理吸附，所用物质包括粒径较小的氧化锌、多孔硅胶、活性炭等。

上述4种除臭机理主要是通过对纤维或织物表面进行后整理，利用织物表面整理剂的作用进行除臭，如刘夺奎利用β－环糊精接枝棉织物进行除臭。随着纺丝工艺的进步，研究者越来越倾向于将除臭物质与粘胶纺丝液进行混合或将除臭物质制备成微胶囊混入纺丝液中以提高除臭功能的持久性，如李钊等将茶多酚等研磨至粒径低于150μm的颗粒后混入粘胶纺丝液中，利用湿法纺丝工艺纺制的纤维具有优异的除臭抗菌功能；青岛大学的郑向华则将蛋白石粉末、凤尾草混入粘胶纤维纺丝液后纺制具有除臭抗菌复合功能的粘胶纤维，实验表明该纤维对金黄色葡萄球菌的抑制率高于70%，对臭味2－壬希醛的降解率为82%，氨气的降解率高达93%，完全符合日本关于纺织品除臭的评价标准。

3驱蚊粘胶纤维

雌蚊是传播登革热、丝虫病、疟疾等病原体主要的中间寄主，给人类健康带来巨大的隐患，这种安全隐患在婴幼儿人群与南方地区表现得更为明显。为了达到驱蚊效果，不少学者利用天然植物如艾叶、香茅、青蒿等的提取物测试验证其驱蚊效果。实验表明天然植物提取物具有驱蚊效果好、来源广、毒副作用小的特点。目前驱蚊面料主要采用对纤维或面料进行涂层的方法进行整理加工，整理对象多为化纤织物或天然纤维素纤维织物，对粘胶纤维织物的驱蚊整理研究较少。江西服装学院的杨陈利用青蒿挥发油制成的具有驱蚊效果的微胶囊对粘胶织物进行整理，并测试其驱蚊效果，表明芯壁体积比为2∶1的微胶囊对粘胶织物整理后不仅保持了面料良好的服用性能，且兼具较好的驱蚊效果。林燕萍等则将青蒿精油直接加入粘胶纤维纺丝液中纺制驱蚊复合粘胶纤维，得出纺丝液中青蒿精油质量分数低于10%时纺制的复合粘胶纤维不仅保证了纤维的力学性能与可纺性，还可达到89.42%的驱蚊效果。虽然现阶段对驱蚊粘胶纤维的开发尚处在起步与探索阶段，但其所表现出来的市场前景却不容忽视。

4负离子粘胶纤维

据研究，空气负离子对冠心病、溃疡病、心绞痛、支气管炎等具有一定的缓解作用。依据负离子产生的机理可以将负离子产生技术分为无源负离子技术与有源负离子技术。前者是利用无机非金属矿物本身晶格与分子结构不对称性导致自发极化而产生负离子的特点，将其纳米化后直接用于服装面料的功能性整理，从而起到预防、治疗及保健的作用；后者则是利用高压放电技术电离水分子或者空气中的其他分子而产生负离子，或利用其它方法将粒子进行碰撞从而使粒子表面产生负电荷，该方法主要使用在一定密闭的环境中，提高环境中的负离子含量。目前，负离子粘胶纤维开发主要采用无源负离子产生技术。

从工艺角度来说，负离子粘胶纤维的制备主要有2种方法：一是在粘胶纺丝液中混入能够产生负离子的矿物质，如硅藻土或电气石等，利用复合纺丝法、注射法或者母粒法等制备负离子粘胶纤维；二是经过涂层或浸轧等对粘胶纤维进行负离子功能性整理。如中原工学院与河南新乡白鹭化纤集团合作研发的“永久性抗菌负离子粘胶纤维防护面料”即是在粘胶纤维纺丝液中加入电气石微粉纺制而成，并通过了ISO9002－2000质量体系与国际环保纺织协会（OEKO-TEX）的认证；东华大学与上海博瑞保健品有限公司合作首创了利用负离子纳米材料共混母粒制备负离子粘胶纤维的方法；日本的KomatsuSeiren公司则利用后整理方法在纺织品上固着特定天然矿物质产生负离子；崔元凯在总结前人的基础上，将利用纳米级电气石与纺丝液共混制备的负离子粘胶纤维与利用负离子整理液制备的Iorina产品进行耐水洗性对比测试，发现前者制备的服装具有更持久的负离子发射性能。

5结语

除上文阐述的相变粘胶纤维、除臭抗菌粘胶纤维、驱蚊粘胶纤维、负离子粘胶纤维外，阻燃粘胶纤维，防辐射、抗静电粘胶纤维等也是目前的研究热点。粘胶纤维良好的服用性能、较低的生产成本和较短的生产周期，兼具优异的功能可塑性，这使其成为服用纤维材料重要的开发对象，具有良好的市场前景。

参考文献：

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[2]季柳炎．中国粘胶短纤产业安全现状及应对策略探讨[J]．纺织科学研究，2018（4）：18－23．

[3]赵青．氧化石墨烯整理对粘胶织物性能的影响[J]．毛纺科技，2018，46（4）：23－26．