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白竹炭纖維的性能及應(yīng)用
1. 前言
隨著生活水平的提高，消費者對紡織品的欣賞水平和使用要求有了很大改變，考慮的因素已經(jīng)從注重紡織品的壽命，如面料的耐磨、結(jié)實等性能指標(biāo)，轉(zhuǎn)向紡織品的觀賞性、舒適性和功能性，如何開發(fā)功能型或綜合功能型紡織原料纖維成為一種社會發(fā)展趨勢和要求。
河北吉藁化纖有限責(zé)任公司于2009 年開發(fā)出了綜合功能型白竹炭纖維，該纖維是將納米復(fù)合竹炭粉添加在粘膠纖維膠液中，經(jīng)紡絲而成。白竹炭纖維繼承了粘膠纖維良好的吸放濕功能，同時具有良好的遠(yuǎn)紅外發(fā)射功能、釋放負(fù)離子功能，是一種具有復(fù)合功能的新型纖維。同時，該纖維采用的是復(fù)合納米竹炭粉，制備出的纖維呈純白色，白度大于76%，徹底改變了普通竹炭纖維的深灰色，可以經(jīng)過染色成各種色調(diào)紡織品，廣泛應(yīng)用于紡織服裝等領(lǐng)域。
2. 白竹炭纖維的制備方法
竹炭是以多年生竹材為原料，在400-1200℃條件下高溫碳化，經(jīng)研磨、篩選形成納米竹炭粉。此時的竹炭粉為黑色，在纖維等材料中的應(yīng)用受到一定限制，應(yīng)用面較窄。為提高竹炭的應(yīng)用領(lǐng)域，將納米竹炭粉的表面覆一層白色的復(fù)合材料，形成白色復(fù)合竹炭粉。應(yīng)用于粘膠纖維領(lǐng)域的白竹炭微粉要求粒徑必須在5微米以下，并且粒徑分布相對較小。隨著復(fù)合納米白竹炭粉粒徑的下降，發(fā)射遠(yuǎn)紅外線、釋放負(fù)離子功能顯著增強(qiáng)。功能型纖維的加工方法一般包括涂層法和共混法兩種，涂層法是指將功能材料超微粉體、分散劑、粘合劑等配成分散液，在纖維生產(chǎn)的后處理過程中涂敷于纖維的表面制成功能型纖維。采用涂層法生產(chǎn)的功能性纖維雖然工藝路線短、操作簡單、生產(chǎn)成本低，但所制纖維手感發(fā)硬、耐洗滌性差。共混法是指將功能型材料的超微粉體在粘膠纖維生產(chǎn)過程中混入，使功能性材料植入纖維內(nèi)部而使纖維獲得功能性。共混法生產(chǎn)的纖維外表上和普通纖維基本沒有區(qū)別，經(jīng)受多次使用洗滌后，仍具有較強(qiáng)的功能性，從根本上解決了涂層法功能纖維功能不持久的缺點。白竹炭纖維是采用共混法生產(chǎn)，利用平均粒徑在0.3?3 微米的白竹炭粉，在粘膠纖維生產(chǎn)的過程中植入纖維的內(nèi)部，使纖維在具有粘膠纖維特性的同時還具有較強(qiáng)的功能性。制備工藝流程為：粘膠+復(fù)合竹炭纖維→混合 →成熟→紡絲 → 后處理→干燥
3. 白竹炭纖維的性能
3.1 發(fā)射遠(yuǎn)紅外線功能原理
紅外線是波長范圍為0.78μm～1 000μm 的電磁波，其中，波長為 2.5μm～1 000μm 的稱為遠(yuǎn)紅外線。遠(yuǎn)紅外纖維可輻射的遠(yuǎn)紅外線的波長范圍一般為 2. 5μm～30μm而 4μm～30μm 的區(qū)間波段常常被稱之為“生育光線”或“培育光線”，該波長的電磁波可提供人體細(xì)胞組織所需要的微弱能量。
遠(yuǎn)紅外輻射加熱的機(jī)理是光譜匹配。即當(dāng)輻射源的輻射波長與被輻射物的吸收波長相一致時，該被輻射物體就吸收紅外輻射能，從而加劇其分子的運動，達(dá)到發(fā)熱升溫的加熱作用。人體是一個有機(jī)體，具有對遠(yuǎn)紅外線吸收率、傳導(dǎo)率高的特點。當(dāng)將某種能夠高效吸收人體紅外輻射的材料制成服用材料，該物質(zhì)分子在諧振中能夠吸收人體以紅外輻射向外釋放的能量，還能吸收太陽和人體周圍環(huán)境所釋放的為人體所需要的波長在4μm～14μm 的紅外輻射能量，同時這些能量以人體放熱相同的頻率反饋給人體，從而達(dá)到體感升溫效果，并通過細(xì)胞內(nèi)水分子的活動激活人體組織細(xì)胞，將沉淀在細(xì)胞內(nèi)的廢棄物質(zhì)排出體外，增強(qiáng)新陳代謝，改善人體血液微循環(huán)和體液微循環(huán)，促進(jìn)人體各部位獲得更多氧和營養(yǎng)成分，保持人體細(xì)胞的健康，消除微循環(huán)障礙，達(dá)到保健、輔助治療、
康復(fù)疾病的目的。
臺灣工業(yè)研究院(ITRI)曾對竹炭顆粒遠(yuǎn)紅外輻射進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)竹炭顆粒粒徑越小，遠(yuǎn)紅外輻射率越高，粒徑為35～46um 的竹炭粉，遠(yuǎn)紅外輻射率可高達(dá)0．85，而納米級竹炭粉粒遠(yuǎn)紅外輻射率可超過0．9，紅外線使身體保溫并促進(jìn)微循環(huán)，對人體有保健作用。
經(jīng)中國棉紡織產(chǎn)品檢驗監(jiān)督中心檢測，白竹炭纖維的遠(yuǎn)紅外法向發(fā)射率在85％?87％，具有較好的發(fā)射遠(yuǎn)紅外線功能，其制品對人體具有較好的保暖、保健作用。
3.2釋放負(fù)離子功能原理
負(fù)離子是指空氣中帶負(fù)電的粉塵粒子以及大氣電離產(chǎn)生的O-2、O-2（H2O）n和水化羥基離子（H3O2）等。被稱為“空氣維生素”，對生命活動有著十分重要的影響。空氣中負(fù)離子濃度的高低，對人們的健康和生活環(huán)境有著重要的影響。

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