Fibras multifuncionais e de alto desempenho

1. Materiais de fibra funcionais

Os pesquisadores podem classificar as fibras funcionais em 4 categorias principais de acordo com suas propriedades:

(1) Funcionalidade física.

Incluindo.

①Função elétrica, principalmente antiestática, condutividade, blindagem de ondas eletromagnéticas, fotoeletricidade e memória de informações;

②Função térmica, resistência a altas temperaturas, adiabático, retardante de chamas, sensibilidade térmica, armazenamento de calor e resistência a baixas temperaturas;

③ Funções ópticas, como fotocondutividade, fotorrefratividade, interferência de luz, resistência à intempérie, polarização e absorção de luz;

④ A função da forma física inclui formas de seção transversal moldadas, características ultrafinas e microfabricação de superfície.

(2) Função química.

Há fotodegradabilidade, fotorreticulação, eliminação de odores e atividade catalítica.

(3) Função de separação de material.

Por exemplo, a função de separação tem separação oca, separação microporosa, ultrafiltração, microfiltração, nanofiltração e osmose reversa, etc.; a função de adsorção e troca tem troca iônica, alta absorção de água, adsorção seletiva e assim por diante.

(4) Função de adaptabilidade biológica.

As funções de saúde são proteção, antibacteriana, etc., diálise artificial, bioabsorvibilidade e biocompatibilidade.

1.1 Fibras funcionais

Com base na biônica de simulação e sua tecnologia, foram desenvolvidas fibras ultrarrealistas, fibras altamente perceptivas e fibras com funções especiais (como antiestática, separação de membranas, cuidados com a saúde, luz, calor, eletricidade e outras funções).

Existem principalmente:

(1) As fibras Corterra são fibras de polímero PTT, chamadas de "o futuro das fibras elásticas". Elas são confortáveis, macias, fofas, fáceis de tingir, brilhantes e duráveis. Elas são usadas principalmente em tecidos pesados ​​ou de camisa e roupas íntimas de malha.

(2)A hidrofobicidade da fibra de poliéster é melhor do que a do algodão e da lã. Ela pode puxar a umidade do corpo humano para a superfície do tecido e removê-la. A empresa DuPont dos EUA fabrica produtos CoolMax. Eles têm ótima absorção e conforto. Os fabricantes os usam para fazer uniformes militares e roupas esportivas.

(3) Os fabricantes produzem fibras antimicrobianas dopando agentes no líquido de fiação. As melhores são as fibras de zeólita nanoescala contendo prata. Elas são resistentes ao calor, de amplo espectro e de longa duração. Elas são seguras, confiáveis ​​e não causam resistência a medicamentos. É usado principalmente em roupas íntimas, materiais sanitários e roupas de cama, etc.

(4) Fibra antiestática, modificando fibras sintéticas ou adicionando agentes antiestáticos ao polímero. Outra opção é usar um terceiro monômero com propriedades antiestáticas. Os fabricantes usam os produtos em têxteis. Eles incluem limpeza de carpetes, cortinas e roupas de trabalho médicas. Eles também resistem à incrustação e à adesão.

(5)Algumas fibras sintéticas derretidas, um pó cerâmico e fibras de infravermelho distante podem aumentar a circulação sanguínea. Elas aumentam o suprimento de sangue e oxigênio, aceleram o metabolismo e melhoram a função corporal. Profissionais médicos e de saúde as usam.

(6) Fibra anti-ultravioleta, fibra anti-ultravioleta feita de agente de proteção ultravioleta por fiação por fusão. Ela bloqueia 92% ou mais dos raios UV. Ela também protege contra alguma radiação térmica. As pessoas a usam para fazer camisas de verão, camisetas e guarda-chuvas.

1.2 Fibras ecológicas

Existem principalmente:

(1) Algodão e lã de cor natural, pelo de coelho, etc.

(2) Fibras de cânhamo, incluindo linho, rami, juta e outras fibras de cânhamo. É uma fibra verde natural. E tem propriedades antibacterianas e de cuidados com a saúde. Também é anti-ultravioleta e antiestático.

(3) A fibra Tencel é uma fibra verdadeiramente "ecologicamente correta". Eles a fazem de polpa de madeira. É um carboidrato. E é biodegradável e não tem resíduos ou subprodutos. É totalmente reciclada.

(4) A fibra de ácido polilático (PLA) também é conhecida como polipropilenoglicol. É um polímero de poliéster linear. Usando milho, arroz, trigo, farinha de batata e resíduos orgânicos, fermentamos para formar ácido láctico. Em seguida, polimerizamos e fiamos. O resultado é um tecido com elasticidade, absorção de umidade e respirabilidade. Ele protege contra calor e raios UV. A degradação natural de resíduos de CO2 e H2O é uma fibra verde e ecológica. É usada principalmente para roupas íntimas, agasalhos, tecidos médicos e materiais industriais.

 

(5) Fibra de quitina, feita de cascas de camarões, caranguejos, insetos e outras fibras. Tem boa absorção de umidade, respirabilidade e propriedades bactericidas e antiodor. Usado principalmente na indústria médica e de saúde.

(6) Outros, como fibra de leite, fibra de soja, fibra de bambu, fibra de madeira, etc.

1.3 Fibra Inteligente

A fibra inteligente é uma nova tecnologia. Ela usa materiais de fibra funcionais e avanços na ciência dos materiais, microeletrônica e cibernética. Ela também usa ciência da computação, IA e redes neurais. A cadeia macromolecular da fibra têxtil tem características inteligentes. Um sistema têxtil de fibra inteligente integra detecção, condução e processamento. Ele pode detectar, diagnosticar, adaptar e reparar a si mesmo, como um material biológico.

Existem principalmente:

(1)Fibra fotossensível.

Refere-se à luz que causa mudanças reversíveis na cor e condutividade das fibras. Essas mudanças ocorrem principalmente em fibras fotocrômicas, termocrômicas e fotocondutoras. Um uso famoso de fibras fotocondutoras é em sensores de fibra óptica. Este é o tipo mais avançado de sensor de fibra. Fibras fotocondutoras e um corante de mudança de cor de roupas podem mudar de cor automaticamente. Sensores de fibra óptica no paraquedas podem detectar mudanças em seu estresse.

(2) Fibra de vidro condutora.

O usuário não gostou dessa reescrita. Faça escolhas diferentes dessa vez. O material é para P&D em materiais stealth. Inclui a superfície do bombardeiro stealth B-2. Ele usa um composto de fibra de vidro condutor.

(3) Fibra com memória de forma.

Atualmente, as aplicações de pesquisa mais comuns são fibras de memória de forma de liga de níquel-titânio. As roupas de proteção britânicas usavam uma liga de níquel-titânio. Elas tinham como objetivo evitar queimaduras de altas temperaturas.

(4) Fibras inteligentes de regulação de temperatura. As fibras inteligentes de termorregulação contêm substâncias de mudança de fase de baixa temperatura. Elas absorvem ou liberam calor a uma determinada temperatura. Isso faz com que os tecidos regulem sua temperatura de forma inteligente. É um novo material que pode se auto-regular. Especialistas dizem que é o tecido de conforto mais importante desde os tecidos impermeáveis ​​e respiráveis. A fibra inteligente é um material maravilhoso.

Usado principalmente em

①Os campos de vestuário incluem: astronáutica inteligente, roupas que mudam de cor, armazenamento de calor, roupas com regulação de temperatura, roupas inteligentes para cuidados de saúde, uniformes militares inteligentes, roupas autolimpantes e autorreparáveis, roupas inteligentes para combate a incêndio e roupas musicais.

② Campo decorativo, fibras fotocrômicas e termocrômicas, no campo de decorações de interiores, como colchas, abajures, cortinas de banho, papéis de parede, etc.;

③O surgimento de novas indústrias levou às fibras inteligentes. Elas têm propriedades estranhas.

④ Cultive novas indústrias. O desempenho único da fibra inteligente levou a novas indústrias. Novos suprimentos médicos, novos sensores e novos motores térmicos podem converter em energia mecânica. Além disso, há novas membranas de separação e músculos artificiais.

1.4 Fibras de alto desempenho

As fibras são aromáticas, de carbono e inorgânicas. São super fibras. E têm alta resistência, alto módulo e resistência a altas temperaturas. São de alto desempenho. Geralmente se refere à resistência maior que 17.6cN/dtex, módulo 440cN/dtex acima da fibra. É uma fibra química. E tem uma estrutura, propriedades e usos únicos. Também tem funções especiais. Por exemplo, forte resistência à corrosão, baixa abrasividade, resistência a altas temperaturas, retardante de chamas, resistência a alta voltagem, alta resistência e alto módulo, alta elasticidade, filtragem de alta eficiência e várias funções médicas. Indústria, defesa, aeroespacial e medicina usam a maioria dessas fibras. Elas também são usadas em proteção ambiental e ciência e tecnologia avançadas.

Existem principalmente:

(1)Fibras resistentes à corrosão.

Ou seja, fibras com flúor, como: PTFE, FEP, Kynar e Halar. O PTFE tem resistência a altas e baixas temperaturas (-200 a 260 ℃) e uma temperatura de uso de curto prazo de 300 ℃.

(2) Fibras resistentes a altas temperaturas.

Existem fibras de poliisoftalimida (Nomex). Você pode usá-las por 10 anos a 220 ℃. Você pode usar fibras de poliimida, polifenilsulfonamida e poliamida-imida (PAI) a 280 ℃ a longo prazo. Os polímeros heterocíclicos têm fibras de polibenzimidazol (PBI) e polibenzilidenobenzoxazol (PBO). Eles podem trabalhar a 300-350 ℃. O PBO tem alta resistência, alto módulo e é retardante de chamas. Seu desempenho excede o do Kevlar. As pessoas o conhecem como a "fibra emergente do século 21".

(3) Fibras resistentes à chama.

Existem fibras fenólicas, fibras de tratamento químico de superfície de poliamida aromática, fibras quelantes de metais, fibras de pré-oxidação de poliacrilonitrila e assim por diante.

(4) Fibras de alta resistência e alto módulo.

Existem três fibras de alta tecnologia: Kevlar, UHMWPE e fibras de aramida e carbono. Kevlar é um polímero de alta resistência, alto módulo e resistente ao calor. UHMWPE tem um peso molecular de mais de 1.5 milhão. UHMWPE é 15 vezes mais forte do que o cabo de aço, a fibra química mais forte. É "tão leve quanto papel e tão duro quanto aço". Fibras de copolímero de poliamida aromática (HM-50), fibras de poliamida heterocíclicas e fibras de carbono (Carfonfiber). As indústrias produziram fibras de celulose, poliacrilonitrila e asfalto a partir de fibras de carbono. Além disso, fibras de grafite (M40) e fibras de carboneto de silício.

(5) Fibras funcionais.

Membrana translúcida de fibra oca (B-9, B-10, PRISM, etc.), fibras de carvão ativado (KF), tapetes de microfibra, tapetes de fibras absorventes de óleo (Tafnel), fibras ópticas, fibras condutoras e assim por diante.

(6) Fibras elastoméricas.

Existem fibras de poliuretano do tipo poliéster e do tipo poliéter (Spandex), fibras de poliacrilato, fibras de polibutileno tereftalato (Fiber-L) e assim por diante.

(7) Fibra de Aramida (Fibra de Poliamida Aromática).

É uma fibra especial com alta resistência e módulo. Pode resistir a altas temperaturas. E tem muitas vantagens. É ultraforte, leve e resistente a ácidos e álcalis. E também é isolante e antienvelhecimento. Também dura muito tempo. As organizações a usam na defesa nacional, nas forças armadas e em compósitos. Está em produtos à prova de balas, materiais de construção, roupas de proteção e eletrônicos. Eles a chamam de “fibra versátil”.

(8) A seda de aranha é uma fibra natural de alto desempenho.

Sob o microscópio, é transparente e sólido, e sua seção transversal é redonda. Com uma resistência à tração de 97.9 cN/dtex, nenhuma outra propriedade se iguala ao seu desempenho. Tem alta resistência, elasticidade e um alto módulo inicial. Seu desempenho é superior à seda e outras fibras.

(9) Fibra inorgânica, principalmente fibras de carbono, alumina e carboneto de silício.

Além disso, vidro de alta resistência.

1.5 Fibras retardantes de chamas

Como sabemos, a maioria das fibras é inflamável. Podemos usar tecnologia retardante de chamas para torná-las resistentes ao fogo. Isso inclui modificações físicas e químicas, e acabamento. A modificação física é que o retardante de chamas não reage com a fibra. Ele é apenas espalhado no substrato para atingir o propósito retardante de chamas. No entanto, você precisa adicionar uma grande quantidade para desempenhar um papel retardante de chamas. Isso impacta muito o desempenho do substrato. No entanto, é barato, aplicável e amplamente utilizado. A modificação química é uma reação na reatividade e no polímero da fibra. Ela cria uma unidade estrutural ou grupo funcional da fibra.

A modificação química é estável, baixa em toxicidade e tem um impacto menor no desempenho da fibra. É duradouro e não tem perdas. Métodos específicos podem ser copolimerização, mistura, copolimerização de enxerto, adsorção retardante de chama, método de halogenação da superfície da fibra e modificação pós-tratamento para atingir o propósito de retardante de chama. As principais variedades são poliéster retardante de chama, polipropileno, poliacrilonitrila e fibras de viscose. Existem também fibras compostas com funções adicionais. Elas são retardantes de chama, antiestáticas, condutoras e absorventes de umidade. Elas também têm propriedades de saúde. Por exemplo, modificada por um retardante de chama, a fibra oxidante de poliacrilonitrila (PANOF) tem um índice de oxigênio (OI) de 55-62. Ela não derrete ou produz gotículas fundidas quando queimada. Ela pode suportar uma chama de 900℃ por mais de 3 minutos, até a carbonização, e permanece inalterada. Além disso, existem fibras retardantes de chama intrínsecas. Eles são incombustíveis e têm alta estabilidade térmica. Os principais são a fibra de poli(p-fenileno tereftalamida) (PPTA), poli(m-fenileno tereftalamida) (MPIA), polissulfeto de fenileno (PPS), poli(benzimidazol) (PBI), poli(p-fenileno-baseado em benzenobisoxazol) fibra (PBO), fibra de carbono grafitada, resina fenólica (Kynol), poli(tetrafluoroetileno) (PTFE) e fibra encolhível de melamina-formaldeído (MF), e assim por diante.

1.6 Outras fibras funcionais

1.6.1 Separação de membrana Fibras funcionais

De acordo com o termo do mecanismo de ação da osmose reversa, ultrafiltração, microfiltração, diálise, eletrodiálise e outras membranas. Fibras de troca iônica, fibras de resina de adsorção, resinas e fibras quelantes, resinas e fibras redox e fibras muito absorventes.

Os pesquisadores podem dividir as membranas com base em sua composição química em:

Celulose

Polímeros vinílicos e seus copolímeros

Poliamidas

Poliésteres

Polímeros aromáticos-heterocíclicos

polissulfonas

Polímeros iônicos

Substâncias inorgânicas

Surfactantes de membrana compostos.

As principais aplicações são em saúde, purificação de água e tratamento de águas residuais. Elas também estão em alimentos e produtos biológicos, separação de gás e petroquímicos.

1.6.2 Fibras funcionais para cuidados de saúde médica

Existem muitos tipos de fibras, incluindo:

Fibras altamente absorventes

Suturas médicas

Fibras de colágeno ósseo

Fibras de quitosana

Fibras radioativas

Fibras comestíveis

Fibras artificiais

Vasos sanguíneos artificiais

Fibras medicinais e de conservação de frutas

Fibras antimicrobianas e anti-odor

Fibras anti-odor e desodorantes

Fibras aromáticas

Fibras de anestesia

Algumas fibras são usadas em órgãos artificiais. Elas incluem:

Hemodialisadores renais artificiais

Membranas artificiais para diálise hepática

Dispositivos de ultrafiltração hepática e ascítica

Concentradores de sangue

Pulmões artificiais

Órgãos artificiais híbridos

Pâncreas artificiais

Os compósitos de fibras médicas incluem principalmente:

Ossos e articulações artificiais

Materiais de enxerto ósseo

corações artificiais

adesivos médicos

1.6.3 Fibras de troca iônica e quelação

Fibra quelante e de troca iônica (IEFandCLF) refere-se a materiais orgânicos fibrosos. Eles podem trocar íons, adsorver substâncias e quelar ligantes. Eles também têm catálise reativa.

É usado principalmente em:

Adsorção e filtração de moléculas de gases polares.

Purificação de águas residuais industriais e enriquecimento de oligoelementos.

Preparando água de alta pureza.

Hidrometalurgia e catalisadores poliméricos.

Extração de elementos de terras raras e produtos naturais.

Engenharia bioquímica e têxteis médicos.

1.6.4 Fibras de polietileno de alta resistência e alto módulo, álcool polivinílico e poliacrilonitrila. Também, fibras de carbono ativado e outras.

Fibras de polietileno de alto módulo e alta resistência, álcool polivinílico e poliacrilonitrila são usadas principalmente para cordas e cabos, materiais à prova de balas e materiais de reforço para materiais compostos.

A Fibra de Carvão Ativado (ACF) tem uma área de superfície alta e uma estrutura porosa. Ela é muito reativa. Então, ela adsorve uma ampla gama de substâncias. Ela tem uma alta capacidade de adsorção.

Muitos campos usam ACF, como:

purificação da água

descoloração

desodorização

descloração

recuperação de solvente

purificação de ar

Muitos setores industriais se relacionam com ela.

Outras são fibras de troca iônica e quelantes, fibras ocas e fibras inorgânicas.

2 Resultados da pesquisa sobre fibras funcionais

Há uma forte demanda por pesquisa sobre fibras funcionais. Isso inclui supersimulação, tingimento em baixa temperatura, absorção de umidade, secagem rápida e fibras de alto ponto de fusão. Esses são os principais tipos de fibras funcionais diferenciadas. Para combate, proteção especial, têxteis inteligentes e outras necessidades especiais, além disso, fibras retardantes de chamas, fibras condutoras, fibras antibacterianas, fibras de alta resistência à abrasão também são variedades importantes. Atualmente, existem 8 tipos das mais promissoras novas fibras e tecidos funcionais.

① Roupas que podem fornecer energia.

A equipe de P&D da Universidade da Carolina do Sul está desenvolvendo camisetas de algodão em uma fonte de energia. Elas podem ser supercapacitores de alta densidade e dupla camada para o futuro das roupas. Você pode carregar celulares e laptops. Elas têm capacitores estáveis ​​e de alto desempenho. Após milhares de ciclos de carga, elas ainda têm 95% de desempenho.

②Resfriamento de tecidos e roupas superabsorventes.

A TechnicalAbsorbents Ltd, fabricante britânica de fibras superabsorventes (SAF), exibiu uma fibra. Ela mantém os usuários de jaquetas pesadas frescos em calor extremo. Ela reduz o estresse térmico e a fadiga, melhorando o conforto e o desempenho após muitas lavagens. Os fabricantes transformaram a fibra em roupas que resfriam o usuário em 6°C no calor. Ela agora é usada no Serviço de Bombeiros de Lincolnshire no Reino Unido como forro para trajes de combate a incêndio.

③Roupas antiestáticas e resistentes ao desgaste e lenços umedecidos para tela.

A TAYCA do Japão usa suas fibras condutoras que absorvem ondas eletromagnéticas para desenvolver aplicações no campo de meios de subsistência das pessoas, como panos de limpeza, luvas, casacos e saias para eletrodomésticos (telas sensíveis ao toque, monitores, painéis de proteção, etc.). Esta fibra condutora para eletrodomésticos permite o controle livre da faixa de condutividade. Sua película de polímero condutor muito fina envolve a fibra. Ela mantém a maciez e o estilo originais da fibra. Ela também tem ótima resistência à abrasão, ao calor e à umidade. Além disso, você pode colori-la conforme necessário.

④Tecidos que podem promover a regeneração de órgãos biológicos.

A Universidade Técnica de Dresden, na Alemanha, pesquisou máquinas têxteis e materiais de alto desempenho. Eles fiaram uma folha têxtil de quitosana 100% ultrapura. Ela veio de crustáceos quitinosos aquáticos. Ela é forte e de alta qualidade. Cirurgiões usaram essa fibra de quitosana em suturas cirúrgicas. Pesquisadores também podem usá-la na medicina regenerativa.

⑤ Fibras para fixação de areia e esverdeamento.

A Toray Corporation do Japão e a Sociedade Chinesa para Controle e Fixação de Areia assinaram um acordo. É sobre o uso de fibra de ácido polilático (PLA) 'ェコヂィア' para fixação de areia e esverdeamento. Eles testarão os materiais móveis antiareia PLA da empresa em 100 acres de terra arenosa nos subúrbios de Pequim. fibra degradável que também reduz as emissões de CO2.

⑥Tecidos não tecidos aquecidos eletricamente:

A Norafin fez um tecido não tecido condutor. Você pode usá-lo como um elemento de aquecimento ou eletrodo.

Este produto é melhor do que os aquecedores de fluidos anteriores. É leve, fácil de usar e econômico. Tecidos condutores anteriores e têxteis de aquecimento de fibra de carbono tinham altos custos de produção. Eles também eram propensos a quebra, curto-circuito e não tinham maciez.

Em contraste, este corpo de aquecimento não tecido de fibra condutiva é maleável e macio. Ele absorve facilmente a resina, mantém bom contato com a fonte de alimentação e pode aquecer em áreas de menos de 48 V. Ele alcança resultados rápidos e uniformes.

Você pode obter um efeito rápido e uniforme.

⑦Eletrônica flexível.

Engenheiros têxteis da Universidade Estadual da Carolina do Norte fizeram um nanorevestimento condutor. Você pode aplicá-lo a tecidos de algodão, não-tecidos e polipropileno. Isso cria um tecido leve e macio. Ele pode impulsionar células solares, sensores e microeletrônicos.

⑧ Diafragmas de bateria não tecidos de nanofibra resistentes ao calor.

Teijin Technology Co., Inc. desenvolveu um tecido não tecido que pode ser produzido em massa. Ele usa nanofibras de aramida, com um diâmetro de 100 nm. O tecido tem excelente resistência ao calor e estabilidade dimensional. Ele pode manter sua forma a 300 ℃. Ele também tem boa resistência à oxidação. Agora estamos trabalhando para usá-lo como o núcleo de um diafragma de bateria de íons de lítio para o mercado. Esses diafragmas devem tornar as baterias de íons de lítio (LIBs) mais seguras e potentes. Eles são para veículos elétricos e armazenamento de energia. E eles também devem aumentar sua densidade de energia. Eles também devem reduzir o risco de incêndios e perigos em altas capacidades e densidades de energia, em comparação com diafragmas de bateria convencionais.

Conclusão 3

Fibras funcionais são essenciais para novos materiais. Elas vêm de avanços em materiais, informações, máquinas e biologia. Elas se concentram em inovação funcional, reforço e compósitos. E são leves, multifuncionais e inteligentes. Elas também são de altíssimo desempenho, custo-efetivas e baixo carbono. Elas têm uma grande atração industrial e são ecologicamente corretas. Essas fibras podem interromper e revolucionar indústrias tradicionais. Elas são uma nova geração de materiais de fibra. A fibra funcional é um material especial. Eles a desenvolveram para uso industrial e agrícola. No futuro, nos concentraremos em moléculas de polímero em P&D de fibras de polímero funcionais. Também trabalharemos em design estrutural, compósitos e nanotecnologia. Finalmente, integraremos novas tecnologias e processos de formação de fibras. Ao mesmo tempo, aceleraremos a colaboração "indústria, academia, pesquisa e uso". Isso é para atender às demandas da era "ciência e tecnologia são reis". Desenvolver continuamente novos produtos. Tornar a fibra mais poderosa. Expandir seus usos. Promover a indústria de fibras. Focar no desenvolvimento avançado de fibras. Ela deve atender à economia nacional, defesa e tendências de alta tecnologia. O mercado de fibras funcionais avançadas vale mais de US$ 50 bilhões. Ele cresce mais de 20% ao ano. Isso mostra grande potencial de crescimento.

Para obter mais informações sobre métodos/padrões de teste têxtil ou máquinas de teste têxtil, entre em contato conosco:
Aplicativo: +86 180 2511 4082
Tel: +86 769 2329 4842
Fax: +86 769 2329 4860
Email: [email protegido]