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Chapter3FunctionalTextiles功能纺织品ComfortableTextiles舒适功能纺织品OtherFunctionalTextiles其他功能纺织品Hygiene,HealthCareTextiles卫生、保健功能纺织品ProtectiveTextiles防护功能纺织品FunctionalTextiles随着科学技术飞速发展，各种高能射线在军事、通讯、医学、食品加工和日常生活中得到越来越广泛的应用，给人们带来了方便和实惠，但在某种程度上也给人类带来了一些危害。辐射是指物质以电磁波或粒子形式进行能量发射或转移的过程。由于造成人体伤害的辐射源是多种多样的，它们产生射线的能级也各不相同，因而抵抗这些射线辐射的材料也是不尽相同。ProtectiveTextiles防护功能纺织品随着现代科技的发展和人民生活水平的不断提高,高科技的电器产品得到人们普遍的青睐。而大多数电子产品都会不同程度地产生电磁波。电磁波不仅会造成电子产品之间的相互干扰，而且还会污染人类生存的空间，是一种“看不见，闻不到，摸不着”的无形杀手，已成为全球的第四大污染。人们在工作和生活中学会利用微波的同时，也给人类带来了一定的危害。长期受到电磁辐射的工作人员，他们的收缩压、心率、血小板和白血球的免疫功能等都会受到一定程度的影响，并会引起神经衰弱、眼晶体混浊等症状。金属材料是理想的防电磁辐射的材料，因其笨重而很少有人穿着。防电磁辐射纺织品Electromagneticshielding电磁屏蔽机理电磁屏蔽就是以隔离的原理来控制电磁波由一个区域向另外一个区域感应或传播的方法。根据Schelkunoff理论，电磁波传播到屏蔽材料表面时，通常有3种不同机理进行衰减：一是在入射表面的反射衰减，反射损失发生在自由传播空间与屏蔽材料的交界面上，主要是因为电磁波在材料中感受到的阻抗值与在空间中感受到的阻抗值不同，造成阻抗不匹配（Mismatchimpedance）所造成的。二是未被反射而进入屏蔽体的电磁波被材料吸收的衰减，伴随电磁波进入材料的电场与磁场与材料组成粒子产生交互作用，电场产生电压，将能量传递给离子，对负离子而言，电磁波能量使电子在材料中自由运动，此种情况即为能量转移或损失的证据，而电子在材料中运动时，与正离子或杂质碰撞产生的散射，能量也会转化成热能，损耗于材料之中，另一种电场能量的损耗是正离子在平衡位置的振荡运动造成，以上两种情况皆可解释材料对电磁波能量的吸收损失。三是在屏蔽体内部的多次反射衰减，当电磁波进入材料后，电磁波在材料中的感受阻抗与自由空间中不一样，使电磁波局限在材料中传播，电磁波在重复振荡过程中伴随着材料的吸收损耗。目前国内外都对纺织材料的抗电磁辐射处理进行了大量的研究，主要研究成果有：金属丝和服用纱线交织织物：金属是电的良导体，因此金属丝被最早应用到电磁辐射防护材料中。用在电磁屏蔽织物中的金属丝主要是由铜、镍和不锈钢及它们的合金制造的。金属丝和服用纱线交织的织物防护效果尚可，但手感硬，织物厚且重，服用性能差。这种织物主要用作带电作业服，电磁屏蔽防护服，保密室墙布，窗帘，精密仪器屏蔽罩和活动式屏蔽帐等。金属纤维和服用纤维混纺织物：为改善防护织物的服用性能，把金属丝拉成纤维状，与普通纤维混纺，织造成电磁辐射防护织物。织物手感好，克重取决于金属纤维的混纺比例和混纺纱的细度，防护效果和服用性能较好。金属纤维除具有良好的导电性、导热性、耐高温外，还有较高的强度。当前用作防护织物的金属纤维主要有镍纤维和不锈钢纤维两种，一般情况下金属纤维的混纺比例是5％～20％。其直径有2μm，3μm，4μm和10μm。如有特殊要求，还可以低于5％或高于20％，直到金属纤维纯纺。但是金属纤维和普通纤维混纺时，因金属纤维比重大，产生的离心力较大，与普通纤维混合不匀，加捻成纱较困难。化学镀层织物：化学镀银织物于20世纪70年代利用银镜反应原理研制成功，产品质地轻薄、柔软透气，电磁辐射防护安全可靠。由于化学镀银不是自催化反应，一次只能镀一层，如果镀层厚度不够将影响防护性能，需镀多次才能达到理想的防护效果，而且白银资源紧缺，价格昂贵，这就限制了广泛应用的可能性。化学镀铜是自催化反应，利用反应时间和反应速度可控制镀层厚度，于是出现了化学镀铜织物。但是化学镀铜织物耐蚀性差，尤其不利于在潮湿的海洋性气候条件下使用，为此开发了化学镀镍织物。化学镀镍织物的金属镀层不是纯镍而是镍、磷合金，磷的含量在3％～15％范围内，含磷量太多将影响防护效果。随着人们对电磁辐射防护要求的不断提高，合金镀层织物、复合镀层织物、镀铁织物和镀铅织物相继问世。这类织物降具有电磁辐射防护功能外，还具有抗静电、防紫外线或保健功能等。金属喷镀织物：把金属加热熔化后，利用高压气流直接均匀地喷洒在织物表面。该工艺流程短，金属层和织物的结合牢度大于化学镀层织物。多离子织物：多离子织物采用目前国际最先进的物理和化学工艺对纤维进行离子化处理，织物的纤维中含有重量百分比为0.2～0.5％的银离子、1.4～29％的铜离子、0.2～3％的镍离子，0.4～8％的铁离子。多离子织物将有害的电磁辐射能量通过织物自身的特殊功能转变成热能散发掉，从而避免了环境二次污染。多离子织物在10MHz～2.45GHz范围内，屏蔽效能达到12dB～18dB，是目前屏蔽低、中频段电磁辐射最先进的民用防护材料。多离子织物还具有消除静电、平衡人体电位、抗菌和保温等多种功能。后整理织物：将粉体作为固体物质直接加入织物后整理剂中，使粉体均匀分散在织物上；将整理剂在一定的粘合剂存在条件下涂覆到织物表面，形成一种功能性涂层，形成的织物具有涂层簿、附着力强、柔软、透气性好的特点。共混纺丝法：将具有电磁屏蔽功能的无机粒子或粉末与普通纤维切片共混后进行纺丝。防电磁辐射孕妇装是用特殊工艺和专门技术将屏蔽金属纤维、棉纤维等有机结合在一起，屏蔽电磁辐射对人体的危害，从而达到防护、保健功能。穿着舒适、耐洗涤、强度好、防静电、透气性、柔软性好等特点，是工作、生活在电磁辐射环境人群中的理想保健产品。防中子射线NeutronRadiationProtection•中子是一种不带电荷的中性粒子，中子通过物质时与原子核外电子几乎不发生作用，主要与核作用。•中子虽不带电荷，但具有很强的穿透力，它在空气和其它物质中，可以传播更远的距离，对人体产生的危害比相同剂量的X射线更为严重。由防中子辐射纤维制成的屏蔽，其作用就是要将快速中子减速和将慢速（热）中子吸收。通常的中子辐射防护服装只能对中、低能中子防护有效。•氢元素含量较高的石蜡、聚乙烯和聚丙烯等是优良的快中子慢化材料，而含锂元素的氟化锂、溴化锂、氢氧化锂，含硼元素的氧化硼、硼酸和碳化硼等是优良的慢中子吸收物质。快中子慢化材料和慢中子吸收物质微粉混合后使用可以得到优良的中、低能中子屏蔽性能的新材料。在已知的国外各种防中子辐射纤维中，以日本东丽公司的研制水平为最佳。它采用复合纺丝方法制取防中子辐射复合纤维。具体做法为中子吸收物质与高聚物在捏合机上熔融混合后作为芯层组份，以纯高聚物为皮层进行熔融复合纺丝，所得纤维为皮芯结构，经干热或湿热拉伸制得具有一定强度的纤维，如表1。但该纤维纺制设备较复杂，投资较大。表1东丽公司防中子辐射织物屏蔽性能•日本专利还报道了另一种纤维状中子防护物的制取方法。含有中子吸收物质的高聚物溶液在高压下喷射纺制纤维，提高了防中子辐射纤维的热中子屏蔽率。但该种纤维强度低，断裂伸长较大，不易加工。•国内采用硼化合物、重金属化合物与聚丙烯等共混后熔纺制成皮芯型防中子、防X射线纤维。纤维中的碳化硼含量可达35%，纤维强度可达23-27CN/TEX，断裂伸长达20-40%，可加工成针织物、机织物和非织造布，用在原子能反应堆周围，可使中子辐射防护屏蔽率达到44%以上。中子辐射防护服防X-射线纤维X-RayProtection是指对X射线具有防护功能的纤维。X射线常用于医疗器械来检查人体内脏的某些疾病或用于工业产品的质量检测，有关工作人员长期接触X射线对人体的性腺、乳腺、红骨髓等都会产生伤害，若超过一定的剂量还会造成白血病、骨肿瘤等疾症，给人的生命带来严重的威胁。防X射线的材料一般是含铅的玻璃、有机玻璃及橡胶等制品。采用这些防护产品，不仅笨重，而且其中的铅氧化物还有一定毒性，会对环境产生一定程度的污染。新型的防X射线的纤维是利用聚丙烯和固体X射线屏蔽剂材料复合制成的。成品纤维的线密度在2.2dtex以上，纤维的断裂强度可达20-30CN/tex左右，断裂伸长率约为25%-45%，由防X射线纤维制成的具有一定厚度的非织造布对X射线的屏蔽率随着X射线仪上管电压的增加而有所下降；而它的屏蔽率又随非织造布平方米重量的增加而有一定程度的上升。由聚丙烯为基础制成的防X射线纤维做成的非织造布，对中、低能量的X射线具有较好屏蔽效果。当用于防护服的非织造布的定重在600g/平方米以上时，对中、低能X射线的屏蔽率可达到70%以上。可以通过调节织物的厚度或增加它的层数来提高防护服的屏蔽率。防X射线纤维X射线防护套裙抗紫外纺织品Ultravioletprotectivetextiles1紫外线的基本概念及对生物体的危害紫外线辐射(UVR)按其波长范围可分为：UVC(波长200～280nm)；UVB(波长280～315nm)；UVA(波长315～400nm)。•抗紫外纤维所谓抗紫外纤维，即是指对紫外线有较强的吸收和反射性能的纤维，其制备和加工原理通常是对纤维添加能屏蔽紫外线的物质，进行混合和处理，以提高纤维及其织物对紫外线的吸收和反射能力。这里的能屏蔽紫外线的物质指的是两类：⑴紫外线屏蔽剂：起反射紫外线作用的物质。通常选用一些金属氧化物的粉体，如：Al2O3、MgO、ZnO、TiO2、SO2、CaCO3、炭黑、金属、高岭土等，将这些材料制成纳米级的超细粉体。具有无毒、无味、无刺激性、热稳定性好、不分解、不挥发、紫外线屏蔽性好等⑵紫外线吸收剂：对紫外线有强烈选择吸收，并能进行能量转换而减少它的透过量的物质。常用的有水杨酸酯类化合物、金属离子螯合物、二苯甲酮类以及苯并三唑类等。水杨酸酯类：金属离子螯合物：苯酮类：可用于纤维素、聚酯、聚酰胺、聚丙烯等纤维苯并三唑类：一些水溶性的这类化合物适用于锦纶、羊毛、蚕丝和棉织物。抗紫外纤维生产方法共混纺丝法•这是生产抗紫外纤维的主要加工方法。•优点：能够将紫外线屏蔽剂或紫外线吸收剂均匀分布在相应的纤维上，纤维抗紫外线功能稳定、持久。共混纺丝方法分两类：•⑴直接共混纺丝：对化纤品种，紫外线屏蔽剂的加入可采用两种途径，既可以在聚合中加入，也可以在纺丝熔体中加入。•⑵母粒与切片共混纺丝：将紫外线屏蔽剂或吸收剂、分散剂、热稳定剂等助剂与载体混合，经熔融挤出、切粒、干燥等工序制成抗紫外母粒，将母粒按一定的添加量加到聚合物切片中，通过混合、纺丝、拉伸等工序制得抗紫外纤维。该法生产抗紫外纤维的优点是灵活性大，添加量高(可达10％以上)。•织物的抗紫外线加工•--后整理加工技术•染色-同浴吸尽法对于化纤类织物，抗紫外整理可与染色同浴进行。•树脂整理法对于棉、麻等天然纤维，由于紫外线吸收剂大多不溶于水，且与纤维缺乏亲和力，因此可采用紫外线吸收剂与树脂同浴整理，此法需要开发与紫外线吸收剂相配套的树脂。•热溶法涤纶及涤棉混纺织物的抗紫外整理可以采用热溶法，选用分解温度较高的紫外线吸收剂与分散染料同浴，使抗紫外整理与热溶染色同时进行。•涂层法在涂层中加入紫外线屏蔽剂或紫外线吸收剂的方法，适用的纤维种类广泛，且整理效果的耐久性要优于其它整理方法，处理成本也相对较低，但织物的手感相对差，影响织物的服用性能。•抗紫外纺织品的应用•抗紫外辐射纺织品主要应用于夏季服装。还用于诸如具备抗紫外线功能的遮阳帽、长筒袜等。•在户外进行作业所需要的工装如野外作业服、渔业作用服、农业作业服等同样需要具有抗紫外线的功能。•其它诸如窗帘布、广告布、篷布等都对抗紫外线有着较高的要求。一、Chemical&BiologicalProtection（生化防护）生化防护服大体