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高性能纤维、织物以及相关科技的最新发展

来源:世界印染网 发布时间:2014年12月27日

()Shape memory polymers

形状记忆材料的基本原理,就是来自复合金属的变形机制,由弹性聚合体与刚性聚合体组合而成的纤维材料,当受热时即能回复到原有的材料形状。日本Mitsubishi公司的产品是以热塑型Polyurethane为主要材料,其变形温度范围由-30℃~100℃,形状记忆PU,是一种含有软硬结构体之块状共聚物,硬链结部位包括交链结及长链结,在足够的分子链长度下,形成连续的结晶相,而由polyetherpolyester diols所形成的软链结交杂其中,适度的用来调节材料的玻璃转移温度(Tg)范围。实际应用上,形状记忆PU属于热可塑型弹性体,而且可以具有各种不同的变形温度,例如环境温度(25℃)、人体温度(37℃)以及沸水温度(100℃)。目前一种基本的雏形设计是以Tg 25℃的形状记忆PU薄膜,与另一种Tg远低于25℃的一般的PU薄膜以热压贴合而成,当温度低于25℃时,形状记忆PU薄膜呈线性收缩约3%而且变硬,而一般的PU薄膜则仍然呈现原有的特性,结果就产生材料的变形,而且是可逆的现象。

()Phase-change materials

一种取名为Out-last,将可相转变材料(Phase-changeable materials)胶曩化,添加于纤维中或者以织物的表面加工方式,来让衣服织物具有温度调节效果的新科技,如今也已经商业化量产,应用范围也愈来愈为广泛。

所谓的可相转变材料(Phase-changeable materials),是一种具有不同分子链长的carbonhydrates,而选用的相转变温度范围,则是界于人体的温度范围附近。微胶曩化的目的是当carbonhydrates由固态转为液态时,不至于扩散到织物表面造成污染。微胶曩的颗粒大小约介于1~10μm之间,同时需具备耐磨耐压耐热以及抗化学腐蚀等特性。表面加工方式是将微胶曩分散于PU发泡基材内,然后进行织物的表面涂层或贴合加工;在纺丝制程应用上,目前为止,这项技术仅只适用于压克力纤维的湿式纺丝制程(wet spinning)

()Photoluminescent materials

主要是由ZnS晶体组成的可发光无机颜料,由于其晶格能够经由不同的电子层级吸收与储存可见光的高能量,而当外界的光能量消失时,颜料晶体即能将储存能量放射出来,产生各种不同颜色的光(Photoluminescence),而且此一源至电子层的转移作用是可以无限次数的反覆进行的,没有使用寿命的问题,同时此类型的无机颜料本身,也不会有辐射与毒性等问题。

()Heat insulative tarpaulin

已经由日本Toray公司提出专利申请的,一种具有陶瓷热反射层以及铝箔内层的聚酯涂层织物(tarpaulin),具有极优良的热阻绝功效,非常适合应用于如食物、饮料以及医药等之包装、储存与运输。

()Light protective sheets

以高强力聚酯纤维织物与聚碳酸酯材料贴合而成的复合材料,具有非常好的阳光(尤其是紫外线)阻绝效果,同时还具有防水、强度高以及质轻等优点。

四、结论

产业用纤维技术开发的原动力,最重要就是来至于其下游应用的发展与扩张。特别是过去这二十年来,由于在包括如防护衣、医疗材料、健康用品、汽车零组件、建材、土木用材料、农业用以及体育用、休闲用、过滤用、环境保护用材料等方面大量的新的应用需求,使得许多功能性(如纤维强度/模数、耐候性或尺寸安定性等)或者机能性(如难燃、亲水性、疏水性或者生物相容性等)优良的纤维需求量急速的增加。

上述各式各样特殊用途的纤维技术开发中,其原材料的发明与合成技术的发展,一直是扮演着火车头的角色,以其为起始点,开始一个阶段一个阶段的往下游发展,往不同的应用领域扩张,从化学合成技术、高分子聚合、纤维纺丝以至于织造、成网等各种不同层级制程技术以及各式各样的应用加工技术,由上到下整体配套而成。至于各个配套制程技术发展的前景与挑战,就得取决于市场需求面的消长与竞争结果,包括如人们对于环境的关心程度、人身安全和舒适要求程度的增减以及各种功能上的需求等。而在纤维材料与制程技术的前瞻发展上,可以预见的是多功能的贴合织物技术,具有特定用途的表面涂层技术以及具有特殊性能与用途的纤维或混纤(fiber-blends)等,都将是极具潜力与前途的研究与发展方向。

 

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