物理改性技术的优化应用

物理改性是指采用改变纤维高分子材料的物理结构的方法使纤维性质发生变化的方法，如采用高能射线（γ射线、β射线）、强紫外辐射、低温等离子体等对纤维进行表面蚀刻、活化、接枝、交联、涂覆等改性处理。

物理改性可以在纤维的成型过程及后处理过程中实现，其中前者涉及聚合和纺丝条件的变化以改变纤维的物理结构和构造，如通过喷丝孔形状的变化制备异形纤维。后整理是一种常用的物理改性技术，在制备生物活性纤维过程中有特殊的应用价值，可以在纤维表面负载活性成分后赋予纤维特殊的使用功效。例如，为了在棉纤维表面负载锌、铜、银等对人体有益的微量金属元素，Athauda等用ZnO处理棉纤维后在纤维上形成晶核，然后使ZnO继续结晶，在棉纤维上负载ZnO纳米棒和纳米针。Fahmy等用后整理浴在纤维上负载银及氧化钛纳米颗粒，提高其抗菌和抗紫外性能。Arain等通过浸轧工艺在棉纤维上负载壳聚糖和AgCl/TiO2组成的复合物，起到抗菌和防紫外作用。Dastjerdi等采用可交联的聚硅氧烷作为载体，用涂层工艺在纺织面料上负载Ag/TiO2纳米颗粒。把棉、黏胶等纤维素纤维制品用等离子体处理后再用醋酸锌、醋酸铜、氯化铝、氯氧化锆等无机盐处理，可以在纤维表面负载一层具有生物活性的微量金属离子。

银是一种具有优良抗菌功效和生物活性的金属，可以通过多种方法与化学纤维结合。把纳米银粉分散在高分子溶液或熔融物中，可以通过溶液纺丝或熔融纺丝制备含银纤维，其中银粉以点状分布在纤维中。纳米银也可以在后处理过程中浸入棉纤维中，以极细微的点状分布在纤维的表层。Smith & Nephew公司供应的Acticoat含银医用敷料采用气相沉积方法在敷料的表面形成一层金属银。美国Noble Fiber Technologies公司开发的X-Static镀银纤维是一种表面镀有金属银的锦纶，结合了锦纶优良的理化性能和银对人体毒性低、导电率高、抗菌性能优异的特性，具有抗菌消炎、促进血液循环、调节体温、强力除臭、抗静电、医疗保健、防辐射、电磁屏蔽等普通纤维不具备的性能，近年来在功能纺织品中得到越来越广泛的应用。X-Static镀银纤维采用溶液镀银方法将纯银附着于纤维表面，形成一层很薄但连续的银层。由于纯银需直接接触皮肤才能发挥抗菌除臭功效，表面镀银的X-Static纤维与其他含少量且不连续的点状分布的含银纤维相比有更好的使用功效。

在纤维表面镀银的基本工艺流程为：

原丝→除油→水洗→烘干→粗化→水洗→烘干→氧化还原→水洗→烘干→上油→定型→卷绕→镀银纤维(www.xing528.com)

其中除油剂可以是丙酮或无水乙醇，粗化液可以是硫酸、铬酸、磷酸。银可以通过氧化还原的方法在纤维表面沉积，其中氧化还原液包括硝酸银、氨水和还原剂，氨水起到提高硝酸银溶液稳定性的作用。镀银前首先用NaOH水溶液粗化纤维表面，用去离子水水洗后再用盐基胶体钯进行活化、敏化，然后经去离子水彻底清洗后，置于镀银液中进行化学镀银。镀银液的浓度组成为：10～14g/L硝酸银、10%氨水、13g/L NaOH、5%无水乙醇。还原液为：10g/L葡萄糖。镀银液温度控制在20～30℃，施镀时间1h。研究结果显示，由于银的密度比初始纤维高，镀银后纤维的密度从1.36g/cm3提高到1.57g/cm3，其他物理性能基本没有变化。

Cupron铜基抗菌纤维是美国卡普诺公司开发的一种新型抗菌纤维，有两种制备方法，一种是在棉纤维上镀上氧化铜，另一种是在聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚酰胺等纤维中通过共混纺丝加入氧化铜，其中氧化铜含量约为3%。图2-3显示了Cupron铜基抗菌纤维的表面结构，分散在纤维中的氧化铜颗粒对细菌、病毒、真菌有良好的抑制作用。由于铜能刺激肌肤中胶原蛋白的再生长，含铜纤维在与皮肤接触后能促进皮肤的新陈代谢，使健康皮肤更加光滑、受损皮肤更快愈合，在功能性医用敷料、美容纺织材料、抗菌纺织品等领域有很高的应用价值。

图2-3　Cupron铜基抗菌纤维的表面结构