竹炭纤维的性能及应用

竹炭纤维的性能及应用

1竹炭的矿物质竹碳的性能如下。a.竹炭是将南方生长5年以上的毛竹经过土窑烧制而成的具有中孔、小孔、微孔的多孔性材料,它具有很大的比表面积和超强的吸附性能,竹炭的吸附能力是木炭的10倍以上。b.竹炭的矿物质含量是木炭的5倍,因而竹炭具有除臭、吸附异味等特殊功效。c.通过纳米改性制得的竹炭微粉(如负载具有光催化作用的纳米TiOd.竹炭具有除湿、调节环境温度的特殊性能,它可使吸附的水分呈弱碱性(pH值为8~9),使其具有抗菌、漂白、美肤等功效。e.由于竹炭特殊的分子结构与超强的吸附功能,使其具有弱导电性,可起到防静电、抗电磁辐射作用。f.竹炭可放射远红外线,激发产生负离子,加快血液循环,改善人体环境,可应用于保健制品。2竹炭纤维的性能充分利用竹炭特性开发的功能性竹炭纤维逐渐成为功能性保健纺织品市场的主流产品,黑色的竹炭纤维在日本市场有“黑钻石”的美誉。竹炭纤维具有以下优异的性能:a.抗菌、消臭。竹炭超强的吸附能力使竹炭纤维及织物具有对甲醛、苯、甲苯、氨等有害物质和粉尘发挥吸收、分解异味和消臭的作用。b.发射远红外线。远红外线发射率高,蓄热保暖,升温速度比普通棉织物快。c.调湿。高平衡回潮率和保湿率赋予了竹炭纤维调湿的功能,达到除湿与干燥的功效。d.负离子发射浓度高达6800个/cm3竹炭纤维的开发从竹炭性能的持久性和织物的手感方面考虑,采用复合纺丝途径生产的纺织品性能最佳。竹炭改性涤纶纤维最早是日本研制开发出来的;2004年,中国台湾工业研究院成功开发出了竹炭改性涤纶纤维;2005年华东理工大学研制出了竹炭粉体和色母粒,并开发出了纤维产品;东华大学也在2005年做出了粉体、色母粒和竹炭改性涤纶纤维;另外,河南新乡白鹭化纤公司、泉州海天相继成功开发出了竹炭黏胶纤维。目前,我国的台湾百和股份有限公司、华东理工大学和河南新乡白鹭化纤公司等先后在这项技术上获得了发明专利。3.1竹炭纤维的复合化为了充分发挥竹炭的优异性能,国内外对竹炭纤维及纺织品的开发进行了较详细的研究,其开发途径主要有以下3条a.纺丝过程中加入竹炭粉末制成竹炭纤维。主要指黏胶纺丝过程中加入纳米级竹炭粉乳浆,或涤纶、丙纶切片中加入制作好的竹炭母粒进行复合纺丝。该类纺织品在练染加工中要避免接触较强的酸碱性,以防影响竹炭的功效。b.在涤纶、丙纶、腈纶、黏胶等纤维表面涂上超细竹炭添加剂。这是天然植物添加剂移植到化纤中的一项新技术,也是超细纳米技术和纺织工程相结合的产物。c.将竹炭粉末分散到水溶性、热塑性树脂中,再将组合后的树脂涂抹于机织物、针织物等基布之上。对于涂布量需求较少的被覆膜可以采用点状被覆,而对于涂布量需求较多的被覆膜可以采用全面被覆方式。3.2竹碳纤维3.2.1改变原生产工艺,实现产业化生产竹炭黏胶纤维是选用纳米级竹香炭微粉,将其通过特殊工艺加入黏胶纺丝液中,再经过近似常规的纺丝工艺纺制出的纤维产品在纺制竹炭黏胶纤维时,只需在原生产工艺上稍做调整即可实现产业化生产。其中纺丝速度与酸浴组成需要调整,而且在制胶过程中应增加静态混合与动态混合,以助于竹炭功能材料在黏胶中的分散,保证混合分散的均匀性,从而提高产品质量。3.2.2涤纶改性切片与纺丝成网竹炭涤纶纤维的加工是把竹子通过瞬间纯氧高温和氮气阻隔新工艺技术处理后得到的竹炭通过物理方法使其粒径达到微米级,然后与经过特殊聚合工艺技术处理后的涤纶改性切片一起熔入纺丝熔体之中。竹炭涤纶纤维特点包括:a.由于竹炭改性涤纶纤维中的炭粉含有金属元素钾、镁、钙、铝、锆、锰等及其碳化物,其纤维和织物具有很强的远红外发射和负离子发射功能。b.纤维中炭粉具有吸光作用,其纤维和织物具有很强的抗紫外线功能。c.纤维中的炭粉分子结构呈六角形,炭质密、孔隙多、表面积大,具有较强的吸附分解能力,其纤维和织物具有导湿、吸湿、干爽、除臭功能,并有一定的抗菌性。3.2.3抗氧化剂、载体片、抗氧剂、载体片该纤维包括竹炭功能母粒和锦纶6切片,其竹炭功能母粒包括功能粉体、载体切片、分散剂、偶联剂、抗氧剂。将竹炭功能母粒与锦纶6切片按1∶5~1∶10的重量比混合,混合物加入到锦纶纺丝设备中进行纺丝、绕丝、集束、牵伸、脱水、卷曲、定形、切断,即得到锦纶6竹炭短纤维3.2.4添加离子催效素来制造不同的保健功能竹炭磁性保健纤维系列产品就是能够“人为地制造空气负离子”的纤维。人们可以在人造空气负离子的小环境中,进行“无痛磁性理疗”,达到全天候保健的目的。为了充分发挥竹炭磁性纤维除臭、吸附、抗菌、发射远红外及制造负离子等作用,可以在纤维中添加一种离子催效素,从而使纤维的这些功能作用成倍增强。添加离子催效素后,负离子发射量高达2500~4500个/cm3.3竹碳混合纺织线3.3.1竹炭黏胶纤维的抗菌性能长绒棉纤维是性能最好的天然纤维素纤维之一,其优良的服用性能已成为国内外消费者服装面料的首选,长绒棉纤维线密度低,长度长,品质优良;竹炭改性黏胶纤维具有天然的抗菌性能和良好的吸湿透气性能,而且具有防臭和排除异味的功能。因此可以结合长绒棉纤维和竹炭改性黏胶纤维的优点,将二者混纺成纱,用该混纺纱制得的针织内衣不但服用性能优良、悬垂性好、手感柔和,还具有滑爽、抗菌、防臭等特殊功能,符合人们目前绿色、环保的健康消费观念以及对功能性织物的需求3.3.2竹炭涤纶纤维和ptt纤维为了解决现有的纯竹炭涤纶制成的织物吸湿性差、手感不柔软、穿着不够舒适以及织物表面呈玻璃状平滑感等问题,可采用40%~60%的十字形截面PTT纤维与竹炭涤纶纤维混纺,制备出一种多功能混纺纱线。该纱线具有吸附、消除异味、远红外和负离子发射以及抗菌保健功能,织物导湿快干,手感柔软,舒适性佳,适用于人体大量出汗条件下的运动服和夏季服装面料3.3.3竹炭涤纶纤维和甲壳素黏胶纤维由于竹炭涤纶制得的织物保暖性不佳,因此可以采用45%~55%的Viloft纤维与竹炭涤纶混纺。Viloft纤维是一种一字形截面黏胶纤维,吸湿性强,手感非常柔软,特别是一字形截面Viloft纤维和圆形截面竹炭涤纶混纺后,纱线中纤维之间形成较大的孔隙,可以包含较多的静止空气,提高了织物的保暖率,因此可用于制作保暖性强、手感柔软的保暖内衣将45%~55%的甲壳素黏胶纤维与竹炭涤纶纤维进行混纺,对用该混纺纱制成的针织物进行抗菌性能、远红外发射和负离子发射性能测试,得出其抑菌率达到98%以上,远红外法向发射率达到80%以上,负离子发射量达到8000个/cm4竹炭涤纶针织物测试对用竹炭涤纶棉(50/50)混纺纱织成的袜品进行实际穿着试验,穿着一周不洗涤,袜品上无臭味,并且非常干燥,说明竹炭涤纶吸附除臭、吸湿快干功能非常优秀。测试试样参数如下:4.1远红外发射性能纯竹炭涤纶针织物和竹炭涤纶羊毛(30/70)混纺针织物的远红外发射率如表1所示。从表1中可以看出纯竹炭涤纶针织物和竹炭涤纶羊毛(30/70)混纺针织物远红外发射率都比较高,蓄热保暖性比较好。4.2竹炭涤纶针织物的吸附性能竹炭涤纶针织物能吸附硫基化合物(硫化氢、甲硫醇、乙硫醇等)和氮基化合物(含氮和胺类化合物)。通过用18.7g竹炭涤纶针织物吸附氨气的实验来测试其吸附性能(见图2)。从图2中可以看出,竹炭涤纶针织物对氨气的吸附在20min左右就已经基本达到吸附饱和,饱和吸附率约为25%。4.3织物导湿性能将经过亲水处理和未经过亲水处理的竹炭涤纶针织物的导湿性能进行比较(见表2)。从表2中可以看出经亲水处理过的竹炭涤纶针织物的导湿性能比未经处理的要好。4.4生物分解竹炭表面所附生的微生物能将所吸附的微生物分解。竹炭涤纶针织物杀菌率为0、抑菌率为65%,说明竹炭涤纶针织物没有杀菌性能,但有一定的抑菌性能。4.5负离子发射性能采用IC-1000负离子浓度测定仪测试负离子发射量,竹炭涤纶织物为4520个/cm由测定数据和表3可以看出竹炭涤纶织物负离子的发射量可以达到郊外和田野的水平。5服装功能性产品竹炭纤维用于袜子、毛巾及床上用品等,竹炭面料主要应用于内衣裤、贴身衣裤、运动休闲装及外套上。它们既满足了人们对服装功能的进一步需求,同时在销售上又增加了产品的闪光点。市场上出现的一些竹炭纺织品主要有以下几种。5.1竹炭保乳手术保暖、调温、调湿、防螨、抗过敏的远红外竹炭暖被是一种利用超细竹炭粉的远红外发射和抗菌特点,通过熔融纺丝制成的具有良好抗菌、保暖功能的竹炭保暖材料,是一种通过高效吸收和发射远红外而使其具有保温、改善微循环系统、促进血液循环、抑制微生物生长等保健功能的功能性床上用品。由于远红外竹炭暖被不会像棉被、羽绒被、七孔被等容易孳生螨虫等微生物,从而造成皮肤瘙痒、哮喘、打喷嚏等过敏症状,因此竹炭暖被自推向市场后,便受到消费者的青睐。5.2竹炭抗菌性能类将竹炭纤维和棉纤维通过交织加工,使其基底层和线圈层形成抗菌层,再在纳米抗菌材料溶液中浸泡60~120min,这样就可以利用竹炭本身具有的抗菌性并结合具有抗菌功能的纳米材料,使毛巾具有较强的杀灭和抑制各种致病菌的功能5.3竹炭床的使用国外有关报告认为居室为污染严重的环境,一方面来自人体代谢的气体,另一方面则来自建筑装饰材料有害气体的挥发。因此在居室里放置使用竹炭床垫会成为污染气体的消除器,它既能吸收皮肤排出的大量二氧化碳、氨等有害气体,以及高湿的气体(如汗气),使体感非常舒适;又能在吸收的同时产生热效应,尤其在冬天,会使睡眠环境温度适宜。竹炭床垫在使用一段时间后,需在太阳下晒30min,以保证其功能性。这种床垫能除湿、除臭,特别是竹炭的负离子和远红外发射特性以及竹炭颗粒对人体的按摩作用,对关节炎患者、褥疮患者、皮肤病患者等有辅助治疗作用5.4原料混纺比例对纱线制备工艺的影响除此之外,海天轻纺公司已开发出了系列竹炭黏胶纤维和面料。该公司从竹炭原料的选择、竹炭纤维的纺纱性能、各种不同原料与竹炭的混纺性能以及各种原料不同的混纺比例对纱线、成品性能的影响方面进行分析和测试。在此基础上还开发出了不同后整理和印染加工工艺的产品。另外,一种竹炭纤维织成的新面料最近也在上海研制成功,它的纤维表面涂有一种纯天然的超细竹炭添加剂,该纤维具有抗菌作用,这是天然植物添加剂移植到化纤中的一项新技术。上海六颗星纺织科技有限公司也开发了竹炭类纤维产品及后道产品,其中包括竹炭纤维、竹炭纱线、竹炭被、竹炭袜、竹炭浴巾和竹炭衣物等。5.5竹炭在服装中的应用由于经过土窑高温烧制的竹炭材料表面呈现灰色,经纳米级微粉化以后,纳米粉末也呈现灰色,这无疑给纺丝造