1前言
納米材料誕生十多年來(lái)，在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用領(lǐng)域均取得了令人矚目的成就，其科學(xué)價(jià)值和應(yīng)用前景已逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，被譽(yù)為2l世紀(jì)的三大科技之一。由于在納米尺度內(nèi)物質(zhì)的物理化學(xué)特性將發(fā)生顯著的變化，其本身所表現(xiàn)出的表面效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)，小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等將賦予納米材料許多獨(dú)特的性能。近年來(lái)關(guān)于納米技術(shù)和納米材料的文獻(xiàn)報(bào)道逐年成幾何級(jí)數(shù)增加，其應(yīng)用的覆蓋領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，納米技術(shù)的影響正日益滲透到各個(gè)領(lǐng)域。納米技術(shù)將給我們帶來(lái)數(shù)不盡的新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)和潛在的利益。世界各國(guó)都對(duì)納米技術(shù)和納米材料的研究給予了高度的重視。美國(guó)最早成立了納米科技研究中心，日本也制定了龐大的國(guó)家計(jì)劃開(kāi)展納米技術(shù)的研究。我國(guó)政府對(duì)納米科技也給予了足夠的重視，并于1991年11月召開(kāi)了納米科技發(fā)展戰(zhàn)略學(xué)術(shù)研討會(huì)，確立了納米科技發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略對(duì)策，并將其列入了“八五”重點(diǎn)研究項(xiàng)目[1]
經(jīng)過(guò)近十年的研究，納米科學(xué)技術(shù)方面已經(jīng)取得了初步的成果，納米技術(shù)的應(yīng)用已在人們的衣食住行各個(gè)領(lǐng)域嶄露頭角。由于納米材料的量子尺寸效應(yīng)，在納米粒子的尺寸與光波波長(zhǎng)相當(dāng)或更小時(shí)，會(huì)導(dǎo)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(qiáng)，可作為新材料用于化纖上，開(kāi)發(fā)得到諸如抗紫外線、抗菌、抗紅外線、抗靜電、導(dǎo)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(yīng)用[2-5]，特別是近年來(lái)，納米材料在改性功能纖維領(lǐng)域的應(yīng)用取得了巨大的成就。應(yīng)用納米技術(shù)開(kāi)發(fā)功能性紡織品主要有三個(gè)途徑：一是纖維超細(xì)化，使之達(dá)到納米級(jí)，以滿足特殊用途領(lǐng)域的需要；二是利用納米材料對(duì)傳統(tǒng)材料進(jìn)行改性，如紡制功能性纖維等；三是對(duì)纖維或織物進(jìn)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(méi)有達(dá)到規(guī)模化生產(chǎn)階段。納米技術(shù)剛剛興起，隨著其發(fā)展，將會(huì)給紡織品的傳統(tǒng)功能化技術(shù)帶來(lái)一場(chǎng)變革。在紡織領(lǐng)域，將具有特定功能的無(wú)機(jī)微
2納米材料在抗紫外紡織品中的應(yīng)用
太陽(yáng)光穿透大氣輻射到地面的紫外線按照波長(zhǎng)可以分為3個(gè)波段(UVA430～320nm)、(UVB320～280nm)和(UVC280～200nm)。UVC穿透力強(qiáng)，可影響白細(xì)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(huì)使皮膚老化，干燥，皺紋增加，產(chǎn)生紅斑和色素沉著，嚴(yán)重的會(huì)有致癌的危險(xiǎn)。
為了防備紫外線對(duì)人類健康的危害，抗紫外纖維和抗紫外服裝應(yīng)運(yùn)而生。傳統(tǒng)的抗紫外紡織品主要通過(guò)添加有機(jī)抗紫外添加劑共混熔融紡絲處理或進(jìn)行表面整理得到，常用的抗紫外添加劑多為有機(jī)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(zhǎng)期使用后有分解失效可能，且容易產(chǎn)生化學(xué)性過(guò)敏，不同程度地存在毒性及刺激性等問(wèn)題。近年來(lái)，抗紫外添加劑已逐步發(fā)展為無(wú)機(jī)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(yīng)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(yīng)用。許多納米微粒對(duì)紫外線有強(qiáng)烈的吸收作用，其原因主要是它們的半導(dǎo)體性質(zhì)，即在紫外線照射下，電子被激發(fā)由價(jià)帶向?qū)кS遷引起的紫外光吸收。
作為紫外線吸收劑的納米無(wú)機(jī)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(jié)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(xì)粉體或納米尺度的顆粒時(shí)，其對(duì)光的吸收顯著增強(qiáng)，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(duì)紫外線屏蔽的波段范圍寬，同時(shí)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(guò)程中熱分解引入氧化鋅的方法實(shí)現(xiàn)聚酯的抗紫外性能。首先制備了納米堿式碳酸鋅，并結(jié)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(guò)程中分解生成氧化鋅，實(shí)現(xiàn)聚酯的抗紫外性能。實(shí)驗(yàn)表明，聚酯的抗紫外性能隨氧化鋅用量的增加而增強(qiáng)，當(dāng)氧化鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1％時(shí)，對(duì)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(xué)修飾方法制備了有機(jī)化合物改性的簡(jiǎn)單納米氧化物。通過(guò)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(shí)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(shí)間等因素對(duì)納米氧化鋅分散穩(wěn)定性的影響，通過(guò)復(fù)配得到抗紫外整理劑。通過(guò)調(diào)整適當(dāng)?shù)膹?fù)配條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(jí)達(dá)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(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和非遷移性，且無(wú)味、無(wú)毒、無(wú)刺激性，食用安全，尤其是其吸收紫外線能力強(qiáng)，對(duì)UVA區(qū)和UVB區(qū)紫外線都有屏蔽作用，可見(jiàn)光透過(guò)率大。
采用納米Ti02抗紫外纖維制成的抗紫外織物對(duì)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(zhuǎn)換成熱能或其他無(wú)害低能形勢(shì)，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(yùn)動(dòng)服等產(chǎn)品，在帳篷、野外工作服、訓(xùn)練服等領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景。采用電子計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)，測(cè)得Ti02粒徑和紫外線透過(guò)率的關(guān)系，在波長(zhǎng)300～400nm范圍內(nèi)，微粒粒徑在50～120nm時(shí)，透
韓克清等人[9]將制備了金紅石型Ti02和PET的復(fù)合材料，并紡織成纖維，試驗(yàn)結(jié)果表明，該織物具有優(yōu)異的抗紫外屏蔽效應(yīng)。溶膠-凝膠法(Sol—Gel)法20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種納米材料的制備技術(shù)。利用溶膠-凝膠方法可以對(duì)織物進(jìn)行許多方面的整理。汪青等人[10]利用溶膠-凝膠技術(shù)對(duì)紡織品進(jìn)行了抗紫外整理方面的研究。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)Ti02溶膠處理后的純棉織物，其紫外線透過(guò)率明顯降低，而且屏蔽紫外線的范圍較寬。研究結(jié)果表明，利用溶膠-凝膠法制備的Ti02溶膠對(duì)織物進(jìn)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(qiáng)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(gè)效應(yīng)可制成各種自清潔材料。同時(shí)，使用納米Ti02顆粒處理的紡織品面料會(huì)顯示出特殊的疏水和疏油性，而纖維原有物理化學(xué)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(xí)慣。
3展望
針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外正在興起的納米技術(shù)開(kāi)發(fā)熱潮和我國(guó)新材料領(lǐng)域中納米無(wú)機(jī)材料的不斷研制成功，將納米無(wú)機(jī)材料在功能紡織材料上的應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)列為重點(diǎn)已經(jīng)成為功能性紡織品研究的趨勢(shì)，利用各種納米無(wú)機(jī)材料開(kāi)發(fā)功能性纖維，有希望在不久的將來(lái)向市場(chǎng)推出系列產(chǎn)品。一方面為紡織新面料的開(kāi)發(fā)提供新穎的纖維原料，同時(shí)也有利于擴(kuò)大納米無(wú)機(jī)材料在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)了納米氧化鈦抗紫外纖維，該技術(shù)制成的抗紫外織物對(duì)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(zhuǎn)換成熱能或其它無(wú)害低能形式，予以釋放或消耗，具有防暑，隔熱等性能。預(yù)計(jì)不遠(yuǎn)的將來(lái)，使用納米級(jí)無(wú)機(jī)微粒子對(duì)傳統(tǒng)紡織纖維進(jìn)行改性，將可開(kāi)發(fā)出功能更新、更強(qiáng)的紡織品。
21世紀(jì)紡織科技的發(fā)展趨勢(shì)，是把高科技與時(shí)代經(jīng)濟(jì)和文化發(fā)
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