1前言
納米材料誕生十多年來，在基礎研究和應用領域均取得了令人矚目的成就，其科學價值和應用前景已逐漸被人們所認識，被譽為2l世紀的三大科技之一。由于在納米尺度內(nèi)物質(zhì)的物理化學特性將發(fā)生顯著的變化，其本身所表現(xiàn)出的表面效應，量子尺寸效應，小尺寸效應和宏觀量子隧道效應等將賦予納米材料許多獨特的性能。近年來關于納米技術和納米材料的文獻報道逐年成幾何級數(shù)增加，其應用的覆蓋領域不斷擴大，納米技術的影響正日益滲透到各個領域。納米技術將給我們帶來數(shù)不盡的新產(chǎn)品、新工藝、新技術和潛在的利益。世界各國都對納米技術和納米材料的研究給予了高度的重視。美國最早成立了納米科技研究中心，日本也制定了龐大的國家計劃開展納米技術的研究。我國政府對納米科技也給予了足夠的重視，并于1991年11月召開了納米科技發(fā)展戰(zhàn)略學術研討會，確立了納米科技發(fā)展的國家戰(zhàn)略對策，并將其列入了“八五”重點研究項目[1]
經(jīng)過近十年的研究，納米科學技術方面已經(jīng)取得了初步的成果，納米技術的應用已在人們的衣食住行各個領域嶄露頭角。由于納米材料的量子尺寸效應，在納米粒子的尺寸與光波波長相當或更小時，會導致光、聲、電、磁等特性出現(xiàn)異常，如光吸收和微波吸收顯著增強，可作為新材料用于化纖上，開發(fā)得到諸如抗紫外線、抗菌、抗紅外線、抗靜電、導電、耐日曬、抗老化等功能性纖維產(chǎn)品。目前納米材料作為紡織中的助劑已經(jīng)逐漸得到應用[2-5]，特別是近年來，納米材料在改性功能纖維領域的應用取得了巨大的成就。應用納米技術開發(fā)功能性紡織品主要有三個途徑：一是纖維超細化，使之達到納米級，以滿足特殊用途領域的需要；二是利用納米材料對傳統(tǒng)材料進行改性，如紡制功能性纖維等；三是對纖維或織物進行納米后整理，使之功能化。目前，納米概念的功能紡織品還沒有達到規(guī)模化生產(chǎn)階段。納米技術剛剛興起，隨著其發(fā)展，將會給紡織品的傳統(tǒng)功能化技術帶來一場變革。在紡織領域，將具有特定功能的無機微
2納米材料在抗紫外紡織品中的應用
太陽光穿透大氣輻射到地面的紫外線按照波長可以分為3個波段(UVA430～320nm)、(UVB320～280nm)和(UVC280～200nm)。UVC穿透力強，可影響白細胞，但大部分被臭氧層和云霧吸收。UVA和UVB是影響人體健康的主要波段，經(jīng)常照射會使皮膚老化，干燥，皺紋增加，產(chǎn)生紅斑和色素沉著，嚴重的會有致癌的危險。
為了防備紫外線對人類健康的危害，抗紫外纖維和抗紫外服裝應運而生。傳統(tǒng)的抗紫外紡織品主要通過添加有機抗紫外添加劑共混熔融紡絲處理或進行表面整理得到，常用的抗紫外添加劑多為有機酚類化合物(水楊酸酯類、二苯甲酮類、苯三唑類和羥基苯基三嗪類等)，它們長期使用后有分解失效可能，且容易產(chǎn)生化學性過敏，不同程度地存在毒性及刺激性等問題。近年來，抗紫外添加劑已逐步發(fā)展為無機紫外線遮蔽劑，隨著尼龍，維尼綸，滌綸和腈綸等化纖品種的發(fā)展，超微粉體材料逐漸作為紡織助劑得到廣泛的應用，特別是多種納米尺度的金屬氧化物顆粒在抗紫外功能纖維中的應用。許多納米微粒對紫外線有強烈的吸收作用，其原因主要是它們的半導體性質(zhì)，即在紫外線照射下，電子被激發(fā)由價帶向導帶躍遷引起的紫外光吸收。
作為紫外線吸收劑的納米無機材料主要有納米氧化鋅、二氧化鈦、氧化鋁、氧化硅等等。這些材料既能與化纖形成良好的結合，又能生成具有各種色彩的織物。特別是這些材料制成超細粉體或納米尺度的顆粒時，其對光的吸收顯著增強，形成穩(wěn)定的抗紫外線吸收劑。考慮到消光、色澤、透明性等使用要求
納米氧化鋅對紫外線屏蔽的波段范圍寬，同時具有抗菌、防霉和消臭的功能，是比較理想的抗紫外線屏蔽劑。張建新等人[6]采用在聚酯聚合過程中熱分解引入氧化鋅的方法實現(xiàn)聚酯的抗紫外性能。首先制備了納米堿式碳酸鋅，并結合聚酯的制備條件，在聚酯的聚合前加入納米堿式碳酸鋅。在聚合過程中分解生成氧化鋅，實現(xiàn)聚酯的抗紫外性能。實驗表明，聚酯的抗紫外性能隨氧化鋅用量的增加而增強，當氧化鋅質(zhì)量分數(shù)大于1％時，對聚酯的抗紫外線性能影響已不很明顯。沈勇等人[7]采用化學修飾方法制備了有機化合物改性的簡單納米氧化物。通過接枝或交聯(lián)的方法施加到棉纖維上。紡織品的耐久性整理效果理想，手感良好。同時雙組分改性納米氧化鋅和二氧化鈦具有良好的紫外吸收屏蔽作用，屏蔽效果明顯優(yōu)于單一組分。張永文等人[8]研究了多種表面活性劑、酸堿度、超聲時間等因素對納米氧化鋅分散穩(wěn)定性的影響，通過復配得到抗紫外整理劑。通過調(diào)整適當?shù)膹团錀l件獲得了最佳的分散效果，制備的整理劑粒徑分布均勻(平均粒徑11．4nm)，整理后的純棉織物UPF等級達到50+，且手感柔和，耐久性良好。
納米二氧化鈦具有較高的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和非遷移性，且無味、無毒、無刺激性，食用安全，尤其是其吸收紫外線能力強，對UVA區(qū)和UVB區(qū)紫外線都有屏蔽作用，可見光透過率大。
采用納米Ti02抗紫外纖維制成的抗紫外織物對紫外線輻射不僅具有反射作用，而且還有特殊的選擇、吸收性能，可將紫外線能量轉換成熱能或其他無害低能形勢，予以釋放或消耗，因此具有防暑、隔熱、觸感涼爽的性能，可用于制作高檔T恤衫、運動服等產(chǎn)品，在帳篷、野外工作服、訓練服等領域有廣闊應用前景。采用電子計算機模擬設計，測得Ti02粒徑和紫外線透過率的關系，在波長300～400nm范圍內(nèi)，微粒粒徑在50～120nm時，透
韓克清等人[9]將制備了金紅石型Ti02和PET的復合材料，并紡織成纖維，試驗結果表明，該織物具有優(yōu)異的抗紫外屏蔽效應。溶膠-凝膠法(Sol—Gel)法20世紀80年代發(fā)展起來的一種納米材料的制備技術。利用溶膠-凝膠方法可以對織物進行許多方面的整理。汪青等人[10]利用溶膠-凝膠技術對紡織品進行了抗紫外整理方面的研究。實驗中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過Ti02溶膠處理后的純棉織物，其紫外線透過率明顯降低，而且屏蔽紫外線的范圍較寬。研究結果表明，利用溶膠-凝膠法制備的Ti02溶膠對織物進行后整理是一種可行的抗紫外整理途徑。納米微粒Ti02不僅能夠吸收紫外線，使紡織品具有抗紫外輻射的特性，而且其本身具有較強的光催化性能。在光照條件下，可以催化附著在顆粒表面的污物氧化降解。利用這個效應可制成各種自清潔材料。同時，使用納米Ti02顆粒處理的紡織品面料會顯示出特殊的疏水和疏油性，而纖維原有物理化學性能影響不大。納米Ti02顆粒的上述特性將賦予紡織品特殊的性能，從而改變?nèi)藗冇孟礈靹┣逑捶b的傳統(tǒng)習慣。
3展望
針對當前國內(nèi)外正在興起的納米技術開發(fā)熱潮和我國新材料領域中納米無機材料的不斷研制成功，將納米無機材料在功能紡織材料上的應用技術開發(fā)列為重點已經(jīng)成為功能性紡織品研究的趨勢，利用各種納米無機材料開發(fā)功能性纖維，有希望在不久的將來向市場推出系列產(chǎn)品。一方面為紡織新面料的開發(fā)提供新穎的纖維原料，同時也有利于擴大納米無機材料在紡織領域的應用。目前國內(nèi)已經(jīng)成功開發(fā)了納米氧化鈦抗紫外纖維，該技術制成的抗紫外織物對紫外線具有反射作用，而且還有特殊的選擇、吸收性能，可將紫外線能量轉換成熱能或其它無害低能形式，予以釋放或消耗，具有防暑，隔熱等性能。預計不遠的將來，使用納米級無機微粒子對傳統(tǒng)紡織纖維進行改性，將可開發(fā)出功能更新、更強的紡織品。
21世紀紡織科技的發(fā)展趨勢，是把高科技與時代經(jīng)濟和文化發(fā)
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