功能性防護紡織品技術、市場的分類及研究動態

1功能性防護紡織品的分類

　　功能性防護紡織品具有抗紫外線、防輻射、阻燃、耐高溫、抗油、防酸、防靜電、防惡劣氣候等功能,為危險環境的工作人員提供安全防護,以避兔生命財產的巨大損失。其具體分類如下:

　　1.1按防護對象分類

　　根據防護對象的不同,功能防護紡織品可分為一般作業和特殊作業用防護紡織品。一般作業防護紡織品是指在一般工作環境下為防污、防機械磨損、防絞碾等普 通傷害而穿用的紡織品,如防護手套、護袖、護腿等,可為機械加工領域的工作人員提供安全保護。一般作業防護服面料可供選擇的范圍比較廣,不同檔次的純棉、 化纖、混紡織物等均適宜制作。特殊作業防護紡織品適用于直接危及勞動者安全健康的工作環境,能避免和減輕職業危害,其專用性較強,采用的面料必須符合國家 及行業特種防護功能的技術要求,主要應用于化工、冶金、石油、電子、消防等領域。

1.2按應用領域分類

　　按照應用領域來劃分,功能防護紡織品又可分為公共事業用、軍事用、醫療衛生用、休閑運動用、工業用、建筑業用、農業用等幾大類。公共事業用紡織品如公 交防護服大多采用回歸反光材料和光致發光材料,增加物體(人、道路等)的醒目程度,以避免事故的發生;軍用防護紡織品可分為防彈衣、防核服、防生化服、偽 裝服,其作用是最大限度地幫助士兵有效地抵御、防范和抗擊惡劣的氣候條件及常規、生物和化學戰爭,據資料介紹,具有多功能防生化及有害氣體的防護服己問 世;目前醫用防護紡織品用量較大,要求穿著舒適、操作方便、安全、防毒、防菌、耐磨、抗撕裂,還要防意外切割、免除水洗、減少手術感染等功能。美國戈爾公 司的外科隔離膜類Crosstech EMS織物,既能阻止血液、體液和病毒滲透,又具有透氣性和舒適性。郝新敏等人研制了PTFE復合膜“非典”防護 服,具有耐久的隔離病毒、防血液滲透、防靜電、防水、防油、抗菌、透濕等多功能性;休閑和運動用防護紡織品主要指摩托車手、登山者、滑雪者、溜冰者等所穿 著的防護服,如美國Dow Corning公司研發了一種積極防護系統紡織品,不僅有效保護人體免受傷害,還具備透氣性、柔韌性、靈活性、輕便性、易護理 性等優點。

　　1.3按防護功能分類

　　防護紡織品的功能是針對特殊的作業環境而設計的,這些環境因素大致可以分為物理因素(高溫、低溫、風、雨、水、火、粉塵、靜電、放射源等)、化學因素 (毒劑、油污、酸、堿等)、生物因素(昆蟲、細菌、病毒等)。防護紡織品按功能分類主要有:阻燃隔熱、化學防護、防靜電、防水透濕、輻射防護、防寒保暖、 防紫外線、防蚊蟲、抗菌防臭、拒油防污等各種功能織物。

　　2主要防護紡織品的研究動態

　　2.1阻燃紡織品

　　阻燃紡織品是指在接觸火焰或熾熱物體后,能防止本身被點燃或可減緩并終止燃燒的勞動防護織物,適用于在明火、散發火花或熔融金屬附近操作,或在有易 燃、易爆物質、有著火危險的環境中作業。阻燃織物主要通過兩種方法獲得:一種是對紡織品進行化學改性或阻燃后處理,該方法成本低,但阻燃性一般隨著使用年 限和洗滌次數的增加而逐漸降低或消失,如Yang H等人用含羥基功能性有機磷低聚物對尼龍/棉混紡織物整理,獲得較高的阻燃性;另一種方法是直接生產阻 燃纖維或用耐高溫阻燃纖維制成的織物,具有永久阻燃性。高性能阻燃纖維主要有PBI、Nomex、Kerme1、芳砜綸、酚醛纖維、三聚氰胺纖維等。瑞 士、美國采用C.P法生產的阻燃布達到較理想效果,我國從英國引進PR0BAN生產的純棉織物阻燃性能較好,無熔融滴落現象。最近,蘭精公司采用莫代爾工 藝,將阻燃介質永久地植于纖維內部,生產了一種持久穩定的親膚熱防護纖維,并具有良好的濕氣傳導功能。

　　2.2化學防護紡織品

　　化學防護紡織品能夠防止毒性、腐蝕性、可燃性、反應性等危險性化學品引起傷害,一般采用涂層或層壓復合的方法,在織物上涂敷或層壓特種薄膜或橡膠材 料。按照防護對象,化學防護紡織品可分為防酸服、防毒服、防塵服等,依據防護材料是否具有透氣性,化學防護紡織品又可分為隔絕式和透氣式兩類。隔絕式防護 紡織品一般用滌綸織物為基布,選用經特殊處理過的丁基橡膠、合成橡膠、聚氯乙烯、聚乙烯薄膜等材料,并制成相應的防護服,用于在嚴重受污染區內執行專業保 障的人員使用,主要防護有毒氣體和蒸汽,但這種防護服由于缺乏透氣性易引起熱疲勞。透氣式防化服大多使用炭絨織物、噴炭泡沫塑料、復合材料等雙層結構,外 層承擔各種穿著強度,內層材料須經含氟樹脂與活性碳涂層處理,吸附毒液、毒氣并阻滯其通過,以免侵及皮膚。美國杜邦公司研制的紡粘非織造布Tyvek,具 有優良抗張強度、耐化學性、可呼吸性及尺寸穩定性,制備的TYCHEM C型防護服能有效防護有害超細粉塵、高濃度無機酸、堿及鹽溶液。此外,杜邦公司的 saranex防護材料和Viton氟橡膠材料也具有優異的防化學阻隔性能。

2.3防靜電紡織品

　　防靜電紡織品能夠通過電暈放電或傳導使靜電泄漏,從而具有永久抗靜電性能,適用于在易產生靜電的場所工作人員穿用,如電子、航空、航天、石油、煤礦等 行業。現國內己有滲碳型纖維、不銹鋼纖維、改性腈綸纖維等,國網電力科學研究院采用不銹鋼纖維與紡織纖維混紡交織,制備了一種1000kV特高壓交流靜電 防護服,并具有較好的電場屏蔽效能及穿著舒適性。制備抗靜電織物,也可在纖維內部添加導電物質或抗靜電劑,或在紡織時加入導電纖維或超細金屬絲等以獲得抗 靜電效果。近年來,科研人員通過在織物中按一定間隔排列皮芯型導電纖維來進行抗靜電織物的開發,得到滌綸(皮)與碳素纖維(芯)形成的皮芯型復合纖維、錦 綸與碳纖維混合紡絲形成的復合纖維等。日本押田正博以含碘化銅的聚乙烯為芯,聚酯PET為皮,采用復合紡絲法制得的有機導電纖維中導電組分沿纖維軸向連 續,易于電荷逸散。

　　2.4防水透濕紡織品

　　防水透濕紡織品,即水在一定壓力下不浸透織物,而人體散發的汗液等以水蒸汽的形式通過織物傳導到外界,其種類主要有高密織物、引入親水基團涂層織物、 微孔涂層薄膜層壓復合織物、利用整理過的織物等。日本帝人公司利用超細纖維制成了防水高密織物Microft Lectus,耐水壓為 6000-7000Pa,透濕量大于8000g/m2•24h。引入親水基團的涂層織物具有防水透濕性,原因是透濕分子和無孔膜之間存在“吸附-擴散-解 吸”的過程[15],典型產品如英國的Wi1cof1ex Staycoo1和日本的Prooface涂層織物,可較好地滿足防水與透濕相結合的要求。采 用微孔透濕機理己開發出許多防水透濕織物,如濕法PU(聚氨酯)涂層、干法PU涂層及PTFE(聚四氟乙烯)層壓復合織物等。美國于七十年代初推出的 Gore-Tex織物,是由聚四氟乙烯微孔膜與織物層壓而成,防水透濕性能優異,但其價格較高。

　　荷葉表面存在著無數微小的乳頭狀突起,并附有蠟質,具有高度拒水自潔的織物,使表面具有基本的拒水性和納米級的粗糙度。Xu B,等人首先在棉織物上 制備ZnO納米棒,再用十二烷基三甲氧基硅烷進行拒水改性,構筑了超疏水表面,Geun Y.B.等人采用納米SiO2與拒水整理劑同時處理棉織物,使其 達到超拒水效果。另外,Qi H.J.等人利用離子束磁控濺射法在織物表面生成一層含氟高分子拒水膜,制備了防水透濕織物。

　　2.5輻射防護紡織品

　　輻射可分為粒子輻射和電磁波輻射。粒子輻射中比較難防護的是中子,中子輻射防護服主要由防中子輻射纖維制成,其作用是將快速中子減速和將慢速中子吸 收。日本將鋰和硼的化合物粉末與聚乙烯樹脂共聚后,采用熔融皮芯復合紡絲工藝研制了防中子輻射纖維材料。國內采用硼化合物、重金屬化合物與聚丙烯等共混后 熔紡制成了皮芯型防中子纖維。

　　電磁波輻射包括微波輻射、紅外線、紫外線、X射線、Υ射線等,電磁輻射對人體的危害較大而又難以防護。依據原材料及加工方式的不同,電磁輻射防護織物 大致有兩種研發途徑:一是采用具有電磁屏蔽功能的纖維加工成紡織品;二是在織物上施加具有電磁波屏蔽性的功能整理劑,如織物鍍覆金屬加工和電磁波吸收劑涂 層整理。電磁波屏蔽功能纖維包括本征型導電聚合物纖維、復合型高分子電磁屏蔽纖維、金屬纖維碳纖維以及鍍金屬纖維。東華大學周兆懿等人在滌綸織物上采用原 位聚合法制備滌綸/聚苯胺本征導電復合織物,賦予滌綸織物良好的導電性能。日本Anebo公司開發了X-Akge微波防護服,將銀鍍到錦綸纖維上,制成的 織物手感柔軟、耐洗性好,可以完全屏蔽移動電話發出的微波。

2.6防寒保暖紡織品

　　人們一直期望質輕、舒適的防寒保暖服。近年人們曾研究一種隔熱性能超過禽類羽絨的材料,并己取得一定的成功,如柔軟而能包含靜止空氣的絮填產品。為了 能在纖維體積與重量最小的條件下,制成能容納最大量空氣的纖維,最新又制成了各種不同截面形狀的纖維,以及中間有不同形狀空隙的中空纖維。針對高寒的環 境,叉研制出了將電能轉化為熱能的蓄熱保暖服。防寒保暖服的發展方向是以功能性保溫、調溫纖維作為保暖內層,以透氣防水織物作防風、防雨且透濕外層。較為 成功的防寒保暖制品是3M公司的Thinsu1ate,該產品為烯烴微細纖維與滌綸纖維的混合體,隔熱效能非常優異。美國Arthur D Litt1e 公司設計了一種適合在南極使用的多層服裝,內層是經親水整理的聚酯絨毛內衣,中間層是刷狀的高蓬松聚酯絨毛隔熱層,外層是PTFE涂層整理的防水防風透氣 芳綸針織物。

      開發節能環保、健康舒適、安全防護的多功能防護紡織品,利于提高紡織品的附加值,適應市場發展的需要,同時對保障人們的健康安全具有重要的現實意義。