———导言———
我们不能否认,纺织产业是一个具有持久生命力的传统产业,其产品结构是随着社会的进步、人们消费观念和消费水平的改变而改变,同时,也随人类生活习俗的变化而变化。在传统纺织业加速进行结构调整的过程中,积极进行跨行业、跨学科、跨领域的交流,并争取将相关领域的新技术、新发明引进到本行业中来,显得尤为重要。
前不久,记者参加了一个“功能性纺织品及纳米技术应用”的研讨会,这个由纺织行业生产力促进中心、中国纺织科学研究院、北京纺织工程学会联合主办的规模并不很大的小型会议,却着着实实让记者大开了眼界,各路专家、学者、企业代表怀揣“锦囊”台前“献计”,在投影仪交替变幻的展示间,绚丽多彩的功能性纺织品在我们眼前树起了一道无法抗拒的奇异风景……
没有人不相信科学的神奇,也没有人不承认科学的缜密。当普通消费者还只沉醉于纺织品的穿衣、铺盖等基本功能的时候,研究人员们已在夜以继日地研究着它们的另外一些功能———有些你想也想不到。
纺织品是由纤维构成的,业内人都知道。科学家们给“纤维”下了这样的定义:具有足够的细度(小于100微米)和足够的长径比(大于500微米乃至无限大)并且显示一定的力学特性者。具有纤维形态的物质在我们身边随处可见,不管是什么组成的固态物质,比如金属、矿石、生物体、高分子,只要满足上述定义均可视为纤维。
科学家们研究出纤维所蕴藏的秘密出乎人们的预料。他们运用仿生方法已经揭开不少生物的奥秘并且取得了可喜的成果。例如,在探明蜘蛛丝的结构和吐丝机制的基础上仿造的人工蜘蛛丝已经问世,并有望实现产业化。为实现人体再生的梦想,科学家们长期在研究蜗虫、蜥蜴等低级动物机体再生的机制,而近年来组织工程中环境仿生的研究已取得显著成绩。中国康复研究中心的朴东旭、毛立江两位专家长期致力于纤维形貌及其再生医学应用的研究,他们撰文指出:“人体所有构成部分中大量存在着纤维。人体表面覆盖着毛纤维。在构成人体骨架的200多块骨骼上由韧带固定着大约600多块肌肉,每一块肌肉由千千万万的肌纤维组成,在这些肌纤维内有成千上万的肌原纤维(直径约1微米),这些肌原纤维中包含两种类型的肌丝:肌球蛋白丝(粗肌丝)和肌动蛋白微丝(细肌丝)。人体内神经系统的总体形状很像垂柳树,有很多细长的分支;从脊髓分出来的多根肉眼可见的脊神经很像条绳索;而这些脊神经内包含有成千成束的神经纤维,每根神经纤维都包含裹着细而长的神经轴突。神经细胞的轴突长达数十微米至1米以上,直径1至数微米。人体其他组织或器官中同样可观察到类似的纤维现象。当我们‘钻进’细胞的内部进行观察时,会惊讶地发现那里竟是一个纤维网络的世界!在这里构成细胞骨架的都是名副其实的纳米纤维!这些都使我们获得有了益的仿生学启示。”
最近10多年来,随着人体组织工程、克隆技术、干细胞移植、基因组计划等的先后兴起,再生医学逐渐形成为现实的生命科学和医疗技术,在组织工程学形成和发展中,很多成功的实例都反映或者运用了“细胞环境仿生”的思路。这些例子有:著名的Vacanti组织构筑模式(种子细胞+多孔人工支架+生长因子),层状细胞连接体重叠的组织构筑模式,装有多束可降解纤维的神经再生导管,生长因子控释型可降解凝胶纤维支架,借助干细胞移植的角膜再生等,还有人将周围神经再生导管的管壁采用了纤维体和海绵体层状复合的结构。引人注目的是,人们认识到支架材料及其尺度(微米量级,细胞尺寸级)对细胞的组织化过程影响很大,于是形成了“接触向导”概念。科研人员指出,目前对于肝脏、胰脏、多巴胺分泌组织等具有复杂化学功能的组织器官,还不可能采用上述组织再生的方式而只能运用组织替代的方式,即借助具有选择性穿透能力的高分子膜(免疫隔离膜)将异种细胞的特定分泌物安全有效地输送到人体中所需部位。据了解,目前科学家研究中的隔离膜装置形式有微胶囊型、鼓型及中空纤维型,其中,中空纤维型今后实用化可能性最大。
我们不难看出,功能性纤维是功能性纺织品的关键。功能性纤维按其属性可分四类:物理性功能纤维;化学性功能纤维;物质分离性功能纤维和生物适应性功能纤维。目前已经商品化的功能性纺织品采用的导电性、抗静电性、光电性、记忆性、耐高温性、阻燃性、热敏性、蓄热性、蓄光性、光导性、光折射性、光干涉性以及异型截面纤维、超细纤维、表面处理纤维均属物理功能纤维。化学功能纤维有光降解性、光交联性、催化活性等性能。物质分离功能纤维有中空分离性、微孔分离性、反渗透性、离子交换性、高吸水性、高吸油性及选择吸附性等性能。生物适应性功能有抗菌性、芳香性、生物适应性和人工透析性、生物吸收性和生物相容性等性能。对于服用性面料而言,目前主要是应用高分子物理化学改性、异形截面化、超细化、共混、接枝以及纤维的表面处理和整理综合技术制造出具有特殊功能的纺织面料。
中国纺织科学研究院汪乐江、潘淑娟两位专家对当前纺织品的功能性与舒适性的结合作了专题研究。他们认为,纺织面料具备某些特殊功能的同时,其舒适性指标绝对不能忽视,因为面料裁制成服装要穿在人身上,若没有良好的舒适感,体现不出纺织品的附加值,就会损失其商业价值。从国际动向上看,如美国军队未来要装备的高科技军服目标是“防寒阻热、四季适用、视夜如昼辨敌友”,他们的高科技军服将带有导航、水净化、温度调节、防弹、防红外线等先进装备。“四季适用”的防雨服装能够根据士兵的体温自我调节温度,实际上,从寒冷的北极到炙热的沙漠,士兵都可以穿着同一种服装,无需更换。这种未来军服带有全球定位系统,能够根据周围环境改变军服的颜色,一旦落入敌人的势力范围,它所采用的技术就会自行隐藏,这种研制的技术就象蜥蜴一样会变色,如果士兵靠在大理石墙上,军服就会变成大理石的颜色;如果士兵躺在黑色柏油路面上,军服也会随之变色;如果士兵受伤,这种“智能军服”还能像救护人员一样,在合适的位置向伤口加压止血。美国科学家运用纳米技术研制智能战斗服已经历十多年,该面料除子弹穿不透、红外线瞄不准外,还具有防化学功能。军服上安装了微型计算机和高灵敏度传感器,会及时得到警报,避开射来的子弹;军服内的净化水装置还能保证士兵随时随地有水喝。士兵很长一段时间在野外生活,清洗衣服会有困难,科学家研究出一种功能纤维能利用纳米级大小的海绵体“捕捉”各种难闻怪味,并把它们“锁住”、直到遇到肥皂水时再将怪气味释放。士兵的内衣、裤、袜子都用这类纤维制造,将无疑会大大改善野战士兵的生活条件。“聪明服装”还将监控穿着者的心率和排汗情况,从而根据士兵的生理状态提高他们的生存机会。英格兰足球队员穿上了有特殊防护的球衣,即使赛场温度高至30℃,湿度达90%以上,他们也不会感到闷热,无需担心会患上皮肤癌。由布拉德医院皮肤科医师开发,菌宝公司制作的英格兰球队新队服,会更有效抵挡紫外线的侵害。这种球衣都使用阿迪达斯的“动态分层概念”,与身体接触的里层使用能起到一定的支撑作用并能减轻肌肉的振动的舒适性纤维,而外层织物所使用的功能纤维能减轻外界环境温度升高对球员体温的影响。耐克公司为巴西队设计的球衣使用球形纤维,不至于使衣料紧贴皮肤,该球衣透气性良好,球员穿着感觉凉爽。菲利普公司正在研制一种能感应人体健康指数的电子面料,这对于户外工作人员十分有用,能监视人的心跳频率和血压,并把信息转告微电脑来控制智能面料产生必要的功能,这种整合电子元件和功能面料的衣服是21世纪舒适面料发展方向。日本钟纺公司采用中草药、植物香料和茶叶树茎,经高技术处理开发出健康纤维衣料,可以中和人体的气味和臭气,起到抗菌防臭保健作用。这种健康面料可用在睡衣和床上用品方面,市场潜力已初见端倪。据报道,日本还开发出一种有护肤功能的纤维,他们把从茜草科植物以及菌菇中提取液用胶元蛋白、丝元蛋白、角质蛋白包裹起来,再用交联剂附加在纤维上,对肌肤有收紧、保湿效果和滑爽感觉,纤维风格仍保持不变等等。专家认为,科研工作者应在创造性地开发功能纺织品的同时,密切注意功能性与舒适性的完美统一。
今天,天然纤维和纤维素再生纤维无论在产量还是在质量上已不能满足人们日益增长的需求。合成纤维技术因此得以广泛的研究和发展,化学纤维经过改性后赋予更多的功能,逐渐取代了天然纤维。而涤纶作为第一大合成纤维,开发适合消费者需求的多功能新产品备受人们的关注。
上海石化涤纶事业部结合30多年的生产经验和现在所拥有的技术和装备等,从90年代末期起,研制和开发了包括阻燃、芳香、负离子、抗菌、抗紫外、保暖、抗静电、高阻光、蓄光等多品种功能性涤纶纤维,并形成批量产品规模推向市场,取得了一定的效果。
阻燃纤维———自上个世纪70年代以来,世界各国对聚酯纤维的研究和应用开发非常活跃,聚酯纤维产品不断问世。据专家介绍,涤纶的阻燃改性有共混改性和共聚改性两种方法。共混改性是在聚酯切片制造过程中添加共混阻燃剂制造阻燃切片或在纺丝时添加阻燃剂与聚酯熔体共混成阻燃纤维;共聚改性是在制造聚酯过程中加入共聚型阻燃剂做单体通过共聚方法制造阻燃聚酯。
国外的阻燃涤纶,其性能和功能往往是多元化,即阻燃涤纶往往是阳离子可染和抗起毛起球功能的复合产品。国内阻燃纤维的开发比较早,但是目前工业化的不多。
芳香纤维———是用皮芯复合的方法,在芯层加入由特殊塑料为载体的香料,由于芯层以较低的温度进行纺丝因此香味在纺丝过程中挥发减到了最低限度,纤维成型后香味沿纤维轴向切断的横截面逐渐逸出,达到持久芳香的效果。芳香纤维的主要用途是作为室内床上用品,例如枕头、被套、床垫、被子、坐垫等的填充材料。
负氧离子发生纤维(除臭纤维)———作为高附加值的化纤产品,在涤纶熔体中添加特殊的无机添加剂,可以赋予涤纶纤维4大特性和功能。即可使纤维具有远