磁性纺织功能纤维的开发及应用.doc

磁性纺织功能纤维的开发及应用 摘要：本文对磁性纺织功能纤维的开发、制作、应用及发展前景作了比较详细地介绍，期望能对大健康产品产业链中一分支—磁性纺织功能纤维及制品的开发及应用起到抛砖引玉的作用。 关键词：磁性纺织纤维；制作技术；应用，展望 前言　磁性材料在工作状态下，将会产生磁电、磁光、磁热、磁吸收、磁化学、磁弹性、磁致伸缩、磁生物等多种物理效应和信息传递及能量转换功能。人们可以利用这些不同的“效应”和“功能”特性制造出具有各种特殊用途的元器件，以满足不同的需要，因此磁性材料在电子、电力、信息、能源、机械、交通、新材料、生物、冶金、医疗卫生、海洋与空间技术和日常生活等各个领域中得到广泛的应用。 磁性功能纤维是纤维状的磁性材料。它可以分为磁性纺织功能纤维和非纺织功能纤维。磁性非纺织功能纤维及其应用在二十多年前就已有报导，如磁性合金纤维用于制造磁性复合材料、磁性涂层材料；磁性木质纤维素纤维用于制作磁性纸等。用非纺织磁性功能纤维做成的磁制品可在磁记录、记忆、电磁转换、屏蔽、防护、医疗和生物技术、分离纯化等诸多方面对面得到应用。对于纺织工业来说，需要的是一种兼具纺织纤维特性和磁性的磁性纤维功能材料。它具有其他纺织纤维所没有的磁性，又具有一些以往其它磁性材料所没有的物理形态(直径几微米到几十微米，长度一般大于10毫米，长径比一般在500以上)及性能，诸如柔软、有弹性等，还可通过纺织加工做成纱线、织物或加工制成非织造布及各种形状的制品。人体细胞是具有一定磁性的微型体，人体有生物磁场。因此，外磁场影响人体的生理活动，通过神经、体液系统，发生电荷、电位、分子结构、生化和生理功能的变化，可以调整人体的机体功能和提高抗病能力。用磁性纺织功能纤维可以织造出各种塑身磁性保健制品,来调整人体机能和提高抗病能力，达到医疗保健的作用。 1慨况 日本帝人公司1984年成功地开发出磁性功能纤维，他们在热可塑聚合物中加入高纯度磁粉纺织制成了磁性纤维功能材料。所用的磁粉选用的是钴、镍、铁等金属为主要成分的金属氧化物；或是钴、镍、铁和稀土类元素组成的化合物。磁粉粒度直径为3μm以下，粒度分布范围越窄越好。磁粉在纤维中的重量以60～80%为宜。所用热可塑聚合物采用聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚烯烃和橡胶等。为提高磁场和溶融热可塑树酯的相容性，他们用偶联剂对磁粉进行了表面处理，从而使悬浊磁液充分混合均匀。我国北京洁尔爽高科技公司通过改进喷丝头的结构和纺丝方法，成功地制造出了磁性纺织纤维功能材料，在纺丝中，还采用了加大喷丝后冷却效果的方法，在很短的时间和距离内急剧降温，从而比较容易纺出纤维方向一致的丝来。天津市工业大学于2010年采用皮芯复合纺丝法开发出一种新型磁性功能纤维材料。皮层料中会有磁粉，芯层料中有纳合金粉，添加改性剂来改善磁粉、金属粉与聚合物的相容性。这种磁性纤维具有比较高的远红外线发射率，可达到86%左右，并能改善血流动力学状态，较好的X射线屏蔽功能，可达到88%。 2制备方法 磁性功能纤维根据基体纤维的材质可分为金属(或合金)磁性纤维、有机磁性纤维(基体为有机纤维)和无机磁性纤维(基体为无机纤维)。其以超顺磁性为主略带铁磁性，纤维中磁性微粒小，属纳米级复合材料。 金属磁性纤维的机械性质与对应的基体纤维大致相同。无机磁性纤维的机械性能与对应的基体纤维相仿或稍低一些。有机磁性纤维的机械性能如强度等一般比对应基体纤维低，其差异随制备方法不同和纤维中磁性微粒的含量不同而不同。　　从文献和专利报导可知，磁性功能纤维材料(包括纺织纤维和非纺织纤维)的制备大致有两种途径：一是通过直接成形法来制备，二是通过基体纤维的化学、物理改性来制备。　　1）、磁性纤维的直接成形法　　磁性纤维直接成形可应用于制备金属或合金磁性纤维以及各种磁性有机纤维。从纤维成形和加工的方法又可分为以下三种。　　(1)金属纤维传统制造法　　磁性金属纤维或磁性合金纤维的制备起步较早。它们一般是通过类似制造金属纤维某些制造方法，诸如拉伸法、熔融挤出法、射流冷却法、熔融萃出法、切削法、结晶法等方法制备的。金属磁性纤维大多用于制备复合材料，也有用于制备磁性涂料。　　(2)有机金属络合物分解法　　这是制备金属或合金磁性纤维的方法之一。将金属铁、钴等在旋转金属原子反应器中，在高真空中加热使金属原子逸出与低温的甲苯等反应成为甲苯的零价金属络合物，如二甲苯铁［0］的甲苯溶液。然后将置于低温和氮气保护下的二甲苯铁［0］的甲苯溶液流过一置于外加磁场中的加热管道，使二甲苯铁［0］分解，并导致形成含磁铁纤维的淤浆。这种方法制成的磁性金属纤维的直径可控制在0.1～100μm，纤维的长径比可介于100～10000倍，将这种含磁性金属纤维的淤将经球磨和适当处理后可涂在聚酯薄膜上，制成磁记录材料。　　(3)共混纺丝法　　用