Высокопроизводительные и многофункциональные волокна

1. Функциональные волокнистые материалы

Исследователи могут классифицировать функциональные волокна на 4 основные категории в зависимости от их свойств:

(1) Физическая функциональность.

Включая.

①Электрическая функция, в основном антистатическая, проводимость, экранирование электромагнитных волн, фотоэлектричество и информационная память;

②Тепловая функция, высокая термостойкость, адиабатический, огнестойкий, термочувствительность, сохранение тепла и устойчивость к низким температурам;

③ Оптические функции, такие как фотопроводимость, фоторефрактивность, интерференция света, устойчивость к световым воздействиям, поляризация и поглощение света;

④ Функция физической формы включает в себя формы поперечного сечения, сверхтонкие элементы и микрообработку поверхности.

(2) Химическая функция.

Имеются фоторазлагаемость, фотосшивание, устранение запаха и каталитическая активность.

(3) Функция разделения материалов.

Например, функция разделения включает в себя полое разделение, микропористое разделение, ультрафильтрацию, микрофильтрацию, нанофильтрацию и обратный осмос и т. д.; функция адсорбции и обмена включает в себя ионный обмен, высокое водопоглощение, селективную адсорбцию и т. д.

(4) Функция биологической приспособляемости.

Медицинские функции: защитная, антибактериальная и т. д., искусственный диализ, биорассасываемость и биосовместимость.

1.1 Функциональные волокна

На основе имитационной бионики и ее технологий разработаны сверхреальные волокна, высокочувствительные волокна и волокна со специальными функциями (такими как антистатические, мембраноразделительные, медицинские, световые, тепловые, электрические и другие функции).

В основном это:

(1) Corterra — это полимерные волокна PTT, называемые «будущим эластичных волокон». Они удобные, мягкие, пушистые, легко окрашиваются, яркие и долговечные. В основном их используют в тяжелых или рубашечных тканях и трикотажном нижнем белье.

(2) Гидрофобность полиэфирного волокна выше, чем у хлопка и шерсти. Оно может вытягивать влагу из человеческого тела на поверхность ткани и удалять ее. Американская компания DuPont производит продукцию CoolMax. Она обладает отличной впитываемостью и комфортом. Производители используют ее для изготовления военной формы и спортивной одежды.

(3) Производители изготавливают антимикробные волокна, добавляя в прядильную жидкость легирующие агенты. Лучшими являются наноразмерные, содержащие серебро цеолитовые волокна. Они термостойкие, широкого спектра действия и долговечные. Они безопасны, надежны и не вызывают лекарственной устойчивости. В основном их используют в нижнем белье, гигиенических материалах и постельных принадлежностях и т. д.

(4) Антистатическое волокно, путем модификации синтетических волокон или добавления антистатических агентов к полимеру. Другой вариант — использовать третий мономер с антистатическими свойствами. Производители используют эти продукты в текстиле. Они включают чистку ковров, шторы и медицинскую рабочую одежду. Они также противостоят загрязнению и адгезии.

(5)Некоторые расплавленные синтетические волокна, керамический порошок и волокно дальнего инфракрасного диапазона могут усиливать кровообращение. Они увеличивают приток крови и кислорода, ускоряют обмен веществ и улучшают работу организма. Их используют врачи и специалисты в области здравоохранения.

(6) Антиультрафиолетовое волокно, антиультрафиолетовое волокно, изготовленное из защитного агента от ультрафиолета путем прядения из расплава. Оно блокирует 92% или более ультрафиолетовых лучей. Оно также защищает от некоторого теплового излучения. Люди используют его для изготовления летних рубашек от солнца, футболок и зонтиков.

1.2 Экологически чистые волокна

В основном это:

(1) Натуральный окрашенный хлопок и шерсть, кроличья шерсть и т. д.

(2) Волокна конопли, включая лен, рами, джут и другие волокна конопли. Это натуральное зеленое волокно. И оно обладает антибактериальными и оздоровительными свойствами. Оно также устойчиво к ультрафиолету и антистатично.

(3) Волокно Tencel — это настоящее «экологически чистое» волокно. Его производят из древесной массы. Это углевод. И оно биоразлагаемо и не оставляет отходов или побочных продуктов. Оно полностью перерабатывается.

(4) Волокно полимолочной кислоты (PLA) также известно как полипропиленгликоль. Это линейный полиэфирный полимер. Используя кукурузную, рисовую, пшеничную, картофельную муку и органические отходы, мы ферментируем для образования молочной кислоты. Затем мы полимеризуем и прядем ее. В результате получается ткань с эластичностью, влагопоглощением и воздухопроницаемостью. Она защищает от тепла и ультрафиолетовых лучей. Отходы естественного разложения CO2 и H2O, это зеленое, экологически чистое волокно. В основном оно используется для нижнего белья, верхней одежды, медицинского текстиля и промышленных материалов.

 

(5) Хитиновое волокно, изготавливаемое из панцирей креветок, крабов, насекомых и других волокон. Обладает хорошей влагопоглощаемостью, воздухопроницаемостью, бактерицидными и противозапаховыми свойствами. В основном используется в медицинской и оздоровительной промышленности.

(6) Другие, такие как молочное волокно, соевое волокно, бамбуковое волокно, древесное волокно и т. д.

1.3 Интеллектуальное оптоволокно

Интеллектуальное волокно — это новая технология. Оно использует функциональные волокнистые материалы и достижения в области материаловедения, микроэлектроники и кибернетики. Оно также использует компьютерную науку, искусственный интеллект и нейронные сети. Макромолекулярная цепь текстильного волокна обладает интеллектуальными свойствами. Интеллектуальная система волоконного текстиля объединяет восприятие, управление и обработку. Она может чувствовать, диагностировать, адаптироваться и восстанавливать себя, как биологический материал.

В основном это:

(1)Фоточувствительное волокно.

Это относится к свету, вызывающему обратимые изменения цвета и проводимости волокон. Эти изменения в основном происходят в фотохромных, термохромных и фотопроводящих волокнах. Известное применение фотопроводящих волокон — в волоконно-оптических датчиках. Это самый продвинутый тип волоконных датчиков. Фотопроводящие волокна и меняющий цвет краситель из одежды могут автоматически менять цвет. Волоконно-оптические датчики в парашюте могут обнаруживать изменения в его напряжении.

(2) Проводящее стекловолокно.

Пользователю не понравилось это переписывание. Сделайте другой выбор на этот раз. Материал предназначен для НИОКР по стелс-материалам. Он включает поверхность стелс-бомбардировщика B-2. Он использует проводящий стекловолоконный композит.

(3) Волокно с эффектом памяти формы.

В настоящее время наиболее распространенными исследовательскими приложениями являются волокна с эффектом памяти формы из сплава никеля и титана. Британская защитная одежда использовала сплав никеля и титана. Она была направлена ​​на предотвращение ожогов от высоких температур.

(4) Интеллектуальные терморегулирующие волокна. Интеллектуальные терморегулирующие волокна содержат низкотемпературные фазовые переходные вещества. Они поглощают или выделяют тепло при определенной температуре. Это позволяет текстилю разумно регулировать свою температуру. Это новый материал, который может регулировать себя сам. Эксперты говорят, что это самый важный комфортный текстиль после водонепроницаемых, дышащих тканей. Умное волокно — замечательный материал.

В основном используется в

①Области одежды включают: интеллектуальную астронавтику, меняющую цвет одежду, одежду с сохранением тепла, регулирующую температуру одежду, интеллектуальную медицинскую одежду, интеллектуальную военную форму, самоочищающуюся, самовосстанавливающуюся одежду, интеллектуальную пожарную одежду и музыкальную одежду.

② Декоративное поле, фотохромные и термохромные волокна, в области внутреннего декора, такого как покрывала, абажуры, шторы для ванн, а также шторы, обои и т. д.;

③Рост новых отраслей промышленности привел к появлению умных волокон. У них странные свойства.

④ Развивайте новые отрасли. Уникальные характеристики интеллектуального волокна привели к появлению новых. Новые медицинские принадлежности, новые датчики и новые тепловые двигатели могут преобразовываться в механическую энергию. Также существуют новые разделительные мембраны и искусственные мышцы.

1.4 Высокопроизводительные волокна

Волокна ароматические, углеродные и неорганические. Это суперволокна. И они обладают высокой прочностью, высоким модулем и устойчивостью к высоким температурам. Они высокопроизводительны. Обычно относится к прочности более 17.6 сН/дтекс, модулю 440 сН/дтекс над волокном. Это химическое волокно. И оно имеет уникальную структуру, свойства и применение. Оно также имеет особые функции. Например, сильная коррозионная стойкость, низкая абразивность, высокая термостойкость, огнестойкость, устойчивость к высокому напряжению, высокая прочность и высокий модуль, высокая эластичность, высокоэффективная фильтрация и различные медицинские функции. Промышленность, оборона, аэрокосмическая промышленность и медицина используют большинство этих волокон. Они также используются в защите окружающей среды и передовой науке и технике.

В основном это:

(1)Коррозионностойкие волокна.

То есть волокна с фтором, такие как: PTFE, FEP, Kynar и Halar. PTFE имеет высокую и низкую термостойкость (от -200 до 260 ℃) и кратковременную температуру использования 300 ℃.

(2) Волокна, устойчивые к высоким температурам.

Существуют полиизофталимидные волокна (Nomex). Их можно использовать в течение 10 лет при 220 ℃. Полиимидные, полифенилсульфонамидные и полиамид-имидные (PAI) волокна можно использовать при 280 ℃ в течение длительного времени. Гетероциклические полимеры имеют полибензимидазольные (PBI) и полибензилиденбензоксазольные (PBO) волокна. Они могут работать при 300-350 ℃. PBO обладает высокой прочностью, высоким модулем и является огнестойким. Его характеристики превосходят характеристики кевлара. Люди знают его как «развивающееся волокно 21-го века».

(3) Огнестойкие волокна.

Существуют фенольные волокна, волокна с химической обработкой поверхности из ароматического полиамида, волокна с хелатирующими металлами, волокна предварительного окисления полиакрилонитрила и так далее.

(4) Высокопрочные, высокомодульные волокна.

Существует три основных высокотехнологичных волокна: кевлар, СВМПЭ, арамидные и углеродные волокна. Кевлар — это высокопрочный, высокомодульный, термостойкий полимер. СВМПЭ имеет молекулярную массу более 1.5 миллиона. СВМПЭ в 15 раз прочнее стального троса, самого прочного химического волокна. Он «легкий, как бумага, и твердый, как сталь». Волокна сополимера ароматического полиамида (HM-50), гетероциклические полиамидные волокна и углеродные волокна (Carfonfiber). Промышленность выпускает целлюлозные, полиакрилонитрильные и асфальтовые волокна из углеродных волокон. А также графитовые волокна (M40) и волокна карбида кремния.

(5) Функциональные волокна.

Половолоконные полупрозрачные мембраны (B-9, B-10, PRISM и т. д.), активированные углеродные волокна (KF), микроволоконные маты, волокнистые маты, поглощающие масло (Tafnel), оптические волокна, проводящие волокна и т. д.

(6) Эластомерные волокна.

Существуют полиуретановые волокна полиэфирного и полиэфирного типа (спандекс), полиакрилатные волокна, полибутилентерефталатные волокна (Fiber-L) и т. д.

(7) Арамидное волокно (ароматическое полиамидное волокно).

Это особое волокно с высокой прочностью и модулем. Оно может выдерживать высокие температуры. И у него много преимуществ. Оно сверхпрочное, легкое и устойчивое к кислотам и щелочам. А также изолирующее и противостарящее. Оно также служит долго. Организации используют его в национальной обороне, армии и композитах. Оно используется в пуленепробиваемых изделиях, строительных материалах, защитной одежде и электронике. Они называют его «универсальным волокном».

(8) Паучий шелк — это высококачественное натуральное волокно.

Под микроскопом он прозрачный и твердый, а его поперечное сечение круглое. С прочностью на разрыв 97.9 сН/дтекс, никакие другие свойства не могут сравниться с его характеристиками. Он обладает высокой прочностью, эластичностью и высоким начальным модулем. Его характеристики превосходят шелк и другие волокна.

(9) Неорганические волокна, в основном углеродные, алюмооксидные и карбидкремниевые волокна.

А также высокопрочное стекло.

1.5 Огнестойкие волокна

Как мы знаем, большинство волокон горючи. Мы можем использовать огнестойкие технологии, чтобы сделать их огнестойкими. Это включает в себя физические и химические модификации и отделку. Физическая модификация заключается в том, что антипирен не реагирует с волокном. Он просто распределяется по субстрату для достижения огнестойкости. Однако вам нужно добавить большое количество, чтобы играть роль антипирена. Это значительно влияет на эксплуатационные характеристики субстрата. Тем не менее, это дешево, применимо и широко используется. Химическая модификация - это реакция в реакционной способности и полимере волокна. Она создает структурную единицу или функциональную группу волокна.

Химическая модификация стабильна, малотоксична и оказывает незначительное влияние на характеристики волокна. Она долговечна и не имеет потерь. Конкретными методами могут быть сополимеризация, смешивание, привитая сополимеризация, адсорбция огнестойкого вещества, метод галогенирования поверхности волокна и модификация после обработки для достижения цели огнестойкости. Основными разновидностями являются огнестойкие полиэфирные, полипропиленовые, полиакрилонитрильные и вискозные волокна. Существуют также композитные волокна с дополнительными функциями. Они огнестойкие, антистатичные, проводящие и влаговпитывающие. Они также обладают свойствами, полезными для здоровья. Например, модифицированное огнестойким веществом полиакрилонитрильное окислительное волокно (PANOF) имеет кислородный индекс (OI) 55-62. Оно не плавится и не образует расплавленных капель при горении. Оно может выдерживать пламя 900 ℃ более 3 минут до карбонизации и остается неизменным. Также существуют огнестойкие волокна. Они негорючие и обладают высокой термостойкостью. Основными из них являются поли(п-фенилентерефталамидное) волокно (PPTA), поли(м-фенилентерефталамид) (MPIA), полифениленсульфид (PPS), поли(бензимидазол) (PBI), поли(п-фенилен-основанное бензолбисоксазольное) волокно (PBO), графитизированное углеродное волокно, фенольная смола (Kynol), политетрафторэтилен (PTFE), меламино-формальдегидное усаживающееся волокно (MF) и т. д.

1.6 Другие функциональные волокна

1.6.1 Функциональные волокна мембранного разделения

По термину механизма действия мембраны делятся на ионообменные, адсорбционные, хелатные, окислительно-восстановительные, окислительно-восстановительные и другие.

Исследователи могут разделить мембраны на основе их химического состава:

Целлюлоза

Виниловые полимеры и их сополимеры

Полиамиды

Полиэфиры

Ароматико-гетероциклические полимеры

Полисульфоны

Ионные полимеры

Неорганические вещества

Композитные мембранные поверхностно-активные вещества.

Основные области применения — здравоохранение, очистка воды и сточных вод. Также они используются в пищевой и биологической промышленности, разделении газов и нефтехимии.

1.6.2 Медицинские функциональные волокна для здравоохранения

Существует много типов волокон, в том числе:

Высокоабсорбирующие волокна

Медицинские швы

Коллагеновые волокна костей

Волокна хитозана

Радиоактивные волокна

Съедобные волокна

Искусственные волокна

Искусственные кровеносные сосуды

Медицинские волокна и волокна для консервирования фруктов

Антимикробные и противозапаховые волокна

Волокна против запаха и дезодорирующие волокна

Ароматические волокна

Анестезиологические волокна

Некоторые волокна используются в искусственных органах. Они включают:

Гемодиализаторы «Искусственная почка»

Искусственные мембраны для диализа печени

Устройства ультрафильтрации печени и асцита

Концентраторы крови

Искусственные легкие

Гибридные искусственные органы

Искусственные поджелудочные железы

Медицинские волокнистые композиты в основном включают:

Искусственные кости и суставы

Материалы для костной пластики

Искусственные сердца

Медицинские клеи

1.6.3 Ионообменные и хелатные волокна

Ионообменные и хелатирующие волокна (IEFandCLF) относятся к волокнистым органическим материалам. Они могут обмениваться ионами, адсорбировать вещества и хелатировать лиганды. Они также обладают реактивным катализом.

В основном используется в:

Адсорбция и фильтрация молекул полярных газов.

Очистка промышленных сточных вод и обогащение микроэлементами.

Приготовление высокоочищенной воды.

Гидрометаллургия и полимерные катализаторы.

Извлечение редкоземельных элементов и природных продуктов.

Биохимическая инженерия и медицинский текстиль.

1.6.4 Высокопрочные, высокомодульные волокна полиэтилена, поливинилспирта и полиакрилонитрила, а также активированные углеродные волокна и другие.

Высокопрочные высокомодульные волокна полиэтилена, поливинилспирта, полиакрилонитрила в основном используются для изготовления канатов и тросов, пуленепробиваемых материалов и армирующих материалов для композитных материалов.

Активированное углеродное волокно (ACF) имеет большую площадь поверхности и пористую структуру. Оно очень реактивно. Поэтому оно адсорбирует широкий спектр веществ. Оно обладает высокой адсорбционной способностью.

ACF используется во многих областях, например:

очистка воды

обесцвечивание

дезодорация

дехлорирование

восстановление растворителя

очистка воздуха

С ним связаны многие отрасли промышленности.

Другими являются ионообменные и хелатные волокна, полые волокна и неорганические волокна.

2 Результаты исследования функциональных волокон

Существует большой спрос на исследования функциональных волокон. Сюда входят супермоделирование, низкотемпературное крашение, влагопоглощающие, быстросохнущие и высокоплавкие волокна. Это ключевые типы дифференцированных функциональных волокон. Для боевых действий, специальной защиты, умных тканей и других специальных нужд, кроме того, огнестойкие волокна, проводящие волокна, антибактериальные волокна, волокна с высокой износостойкостью также являются важными разновидностями. В настоящее время существует 8 видов наиболее перспективных новых функциональных волокон и тканей.

① Одежда, которая может дать энергию.

Команда R&D Университета Южной Каролины разрабатывает хлопковые футболки в качестве источника питания. Они могут быть супер, высокоплотными, двухслойными конденсаторами для будущего одежды. Вы можете заряжать мобильные телефоны и ноутбуки. У них стабильные, высокопроизводительные конденсаторы. После тысяч циклов зарядки они все еще имеют 95% производительности.

②Охлаждающие суперабсорбирующие ткани и одежда.

TechnicalAbsorbents Ltd, британский производитель суперабсорбирующих волокон (SAF), представил волокно. Оно сохраняет прохладу у владельцев тяжелых курток в экстремальную жару. Оно снижает тепловой стресс и усталость, повышая комфорт и производительность после многочисленных стирок. Производители превратили волокно в одежду, которая охлаждает владельца на 6°C в жару. Теперь оно используется в пожарной службе Линкольншира в Великобритании в качестве подкладки для пожарных костюмов.

③Антистатическая, износостойкая одежда и салфетки для экранов.

Японская компания TAYCA использует свои проводящие волокна, поглощающие электромагнитные волны, для разработки приложений в сфере жизнеобеспечения людей, таких как салфетки для очистки, перчатки, пальто и юбки для бытовой техники (сенсорные экраны, мониторы, защитные панели и т. д.). Это проводящее волокно для бытовой техники позволяет свободно контролировать диапазон проводимости. Его очень тонкая проводящая полимерная пленка обертывает волокно. Она сохраняет первоначальную мягкость и стиль волокна. Оно также обладает высокой устойчивостью к истиранию, теплу и влаге. Кроме того, вы можете окрашивать его по мере необходимости.

④Ткани, способные способствовать регенерации биологических органов.

Немецкий технический университет Дрездена исследовал текстильное оборудование и высокопроизводительные материалы. Они спряли текстильное полотно из сверхчистого 100% хитозана. Его получали из водных хитиновых ракообразных. Оно прочное и высококачественное. Хирурги использовали это хитозановое волокно в хирургических швах. Исследователи также могут использовать его в регенеративной медицине.

⑤ Волокна для фиксации песка и озеленения.

Японская корпорация Toray и Китайское общество по контролю и фиксации песка подписали соглашение. Оно касается использования волокна полимолочной кислоты (PLA) 'ェコヂィア' для фиксации песка и озеленения. Они испытают противопесчаные подвижные материалы PLA этой компании на 100 акрах песчаных земель в пригородах Пекина. разлагаемое волокно, которое также снижает выбросы CO2.

⑥Электрически нагреваемые нетканые материалы:

Norafin создала проводящий нетканый материал. Вы можете использовать его как нагревательный элемент или электрод.

Этот продукт лучше предыдущих жидкостных нагревателей. Он легкий, простой в использовании и экономически выгодный. Предыдущие проводящие ткани и нагревательные ткани из углеродного волокна имели высокую себестоимость производства. Они также были склонны к поломкам, короткому замыканию и не имели мягкости.

Напротив, этот нагревательный элемент из нетканого проводящего волокна драпируется и мягок. Он легко впитывает смолу, сохраняет хороший контакт с источником питания и может нагревать области менее 48 В. Он достигает быстрых и однородных результатов.

Вы можете добиться быстрого и равномерного эффекта.

⑦Гибкая электроника.

Инженеры по текстилю из Университета штата Северная Каролина создали проводящее нанопокрытие. Его можно наносить на хлопок, нетканые материалы и полипропиленовые ткани. Это создает легкую, мягкую ткань. Она может усилить солнечные батареи, датчики и микроэлектронику.

⑧ Термостойкие нановолоконные нетканые мембраны для аккумуляторов.

Teijin Technology Co., Inc. разработала нетканый материал, который можно производить массово. Он использует арамидные нановолокна диаметром 100 нм. Ткань обладает превосходной термостойкостью и размерной стабильностью. Она может сохранять свою форму при 300 ℃. Она также имеет хорошую стойкость к окислению. Сейчас мы работаем над тем, чтобы использовать ее в качестве ядра диафрагмы литий-ионного аккумулятора для рынка. Эти диафрагмы должны сделать литий-ионные аккумуляторы (LIB) более безопасными и мощными. Они предназначены для электромобилей и накопителей энергии. И они также должны повысить их плотность энергии. Они также должны снизить риск возникновения пожаров и опасностей при высоких емкостях и плотности энергии по сравнению с обычными диафрагмами аккумуляторов.

Заключение 3

Функциональные волокна являются ключом к новым материалам. Они являются результатом прорывов в области материалов, информации, машиностроения и биологии. Они фокусируются на функциональных инновациях, армировании и композитах. И они легкие, многофункциональные и интеллектуальные. Они также сверхвысокопроизводительные, экономически эффективные и низкоуглеродные. Они имеют высокую отраслевую привлекательность и являются экологически чистыми. Эти волокна могут разрушить и произвести революцию в традиционных отраслях. Это новое поколение волокнистых материалов. Функциональное волокно — это особый материал. Они разработали его для промышленного и сельскохозяйственного использования. В будущем мы сосредоточимся на полимерных молекулах в НИОКР функциональных полимерных волокон. Мы также будем работать над структурным проектированием, композитами и нанотехнологиями. Наконец, мы интегрируем новые технологии и процессы формирования волокон. В то же время ускорим сотрудничество «промышленность, академия, исследования и использование». Это необходимо для удовлетворения потребностей эпохи «наука и технологии — короли». Постоянно разрабатывайте новые продукты. Делайте волокно более мощным. Расширяйте его применение. Продвигайте волоконную промышленность. Сосредоточьтесь на передовой разработке волокон. Он должен служить национальной экономике, обороне и высокотехнологичным тенденциям. Рынок передовых функциональных волокон оценивается более чем в 50 миллиардов долларов. Он растет более чем на 20% в год. Это показывает большой потенциал для роста.

Для получения дополнительной информации о методах/стандартах тестирования текстиля или машинах для тестирования текстиля свяжитесь с нами:
What's App: +86 180 2511 4082
Тел: + 86 769 2329 4842
Факс: +86 769 2329 4860
Эл. почта: [электронная почта защищена]