第六章-智能纤维.pptx

智能纤维;一、概述(ɡàishù);1989年，高木俊宜将信息科学融于材料物性和功能，首先提出智能(zhìnénɡ)材料(IntelligentMaterials)概念。

智能材料：指对环境具有感知、可响应，并具有功能发现能力的新材料。

;智能纤维(xiānwéi)：指当纤维所处的环境发生变化时，纤维的长度、形状、温度、颜色和渗透速率等随之发生敏锐响应，即突跃性变化的纤维。

能够感知环境的变化或刺激(机械、热、化学、光、湿度、电磁等)，并能做出反应；

具有普通纤维长径比大的特点，其机械性能高，能加工成多种产品。

;智能(zhìnénɡ)纺织品;二、智能纤维(xiānwéi)的制备技术;2.接枝共聚

将具有特殊效应或功能的基团接枝到纤维中聚合物的侧链上或聚合物的一端或两端上。

例1:Karlsson等采用臭氧活化纤维素，接枝丙烯酸单体(dāntǐ)制备了pH响应水凝胶纤维。

例2：Vigo等以锰盐等复合引发剂，将分子量为1000－4000的PEG直接接枝于棉花、麻等的纤维素分子链上，制得了湿致形状记忆纤维。这些纤维湿态时会收缩，收缩率可达35％，干态时恢复到原始尺寸。;例3：聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPA)在水溶液中的最低临界溶解温度(LCST)约为33℃，这种聚合物在LCST以下膨胀(péngzhàng)，在LCST以上收缩。将NIPA接枝于壳聚糖纤维上,

;3.交联

交联反应主要由官能度大于2的单体的聚合过程发生。也可引发大分子链产生可反应自由基和官能团，从而使大分子间形成新的化学键。

例1:日本工业科技机构工程实验室将高浓度(10％-15％)的聚乙烯醇(PVA)溶液与分子量为170000的聚丙烯酸酯类树脂混合，在-25～-45℃冷冻，然后融化，重复10至20次，直至PVA交联，成为(chéngwéi)橡胶状固体。他们将这种固体加工成直径为1.8mm的纤维，这种纤维能根据溶液pH值的变化而迅速膨胀和收缩。;例2:Sun等以NaOH溶液为凝固浴，采用湿法、干湿法纺丝(fǎnɡsī)技术制备了CS-PEG凝胶纤维，通过在凝固浴中加入交联剂环氧氯丙烷和戊二醛形成交联网络。该凝胶纤维在直流电场作用下具有电场响应性，同时具有典型的环境溶液pH响应性。

例3:顾利霞等采用氧化还原体系引发剂，在PVA水溶液中原位聚合AA单体，采用硫酸铵???凝固剂纺制了PVA/PAA纤维。然后，采用热处理方法使PAA发生脱水酸酐化及PVA与PAA之间发生酯化反应，形成大分子之间的交联，制备了热诱导凝胶纤维。;4.共混与添加

将本身具有智能化功能的聚合物、无机物或低分子有机物与成纤聚合物加以混合，然后然后以传统的单组分加工方法制备(zhìbèi)纤维，在尽可能不影响纤维原有性能的情况下，赋予其智能化功能。

是制备光致变色纤维或热致变色纤维常用的方法之一。;例1：Merian将光致变色化合物加入6cm宽、30cm长的聚酰胺长丝。该染色纤维含有15mg/g的偶氮染料(ǒudànrǎnliào)，当暴露在氙灯下时，其长度缩短了0.33cm。它能在分子水平将光能直接转化为机械性能。

例2:日本帝人公司用粒径5微米的热致变色显色剂粉体加入聚酰胺熔体，制成了热致变色纤维。该纤维在20℃显浅兰色，在35℃不显色。

;5.复合纺丝(fǎnɡsī)与杂化

复合纺丝是将两种聚合物流体分别经各自的流道，在喷丝孔入口处混合后一并挤出。由于液流很快固化，所以不会混合，形成界面清晰的复合纤维。

例1：将热致变色或光致变色显色剂通过界面缩聚包含于微胶囊中，然后与低熔点聚合物(例如聚乙烯)混合作为芯部，高熔点成纤高聚物(例如聚酰胺、聚酯等)作为鞘部。;杂化的基本思想是将原子、分子基团在纳米数量级上进行复合。

例2：热反应纤维——一种对温度反应特别敏感的调温型防寒材料

将纳米粉体加入常规纤维，由于纳米粉体的微粒效应，制得的杂化纤维可通过光束控制而在不同温度下进行“逆向补充(bǔchōng)能量平衡”：在高温环境下，纳米粉体控制和削弱原子和分子的运动，使织物更加紧密而产生对热量的屏蔽作用；而在低温情况下，纳米粉体同样可以控制原子和分子的运动造成屏蔽，防止外界低温对人体皮肤的伤害。;6.高分子化学反应(huàxuéfǎnyìng)

通过分子设计，对现有的天然纤维、人造纤维或合成纤维进行高分子化学反应，赋予其智能化功能。;例3：沈新元等以自制(zìzhì)的超高分子量聚丙烯腈为原料，通过凝胶纺丝制得了多孔中空氧化纤维，然后通过皂化制备了多孔中空凝胶纤维。

;7.后处理

用本身就具有智能化