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纳米纤维最新技术成果
纺织化工网
2020/6/27
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根据英国工业产品统计机构BCG的调研,2013年纳米纤维市场价值约为1.4亿美元,但预计到2020年能增长到20亿美元。世界上规模最大的非织造布过滤材料公司纷纷抢占这种新材料市场,来达到降低成本以及扩展纳米纤维功能化材料的目的,这是一款可以横跨各项商业组件的最佳产品。
纳 米纤维是指直径为纳米尺度(纤维直径小于100nm的超细纤维)而长度较大的线状材料,还包括将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维。利用纳米纤 维的特性制作成吸附材料和过滤材料应用非广泛,如将纳米纤维植入织物表面,可形成一层稳定的气体薄膜,制成双疏性界面织物,既可防水,又可防油、防污;用 纳米纤维制成的高级防护服,其织物多孔且有膜,不仅能使空气透过,具可呼吸性,还能挡风和过滤微细粒子,对气溶胶有阻挡性,可防生化武器及有毒物质。此 外,纳米纤维还可用于原子能工业、无菌室、精密工业、涂饰行业等领域以及化工、医药等产品的提纯、过滤等。
纳米纤维主要表现在:
1、较强活性:因为纳米粒子直径越小,表面积越大,由于表面粒子缺少相邻原子的配位,因而表面能增大极不稳定,易于其他原子结合,显出较强的活性。
2、改变性质:当纳米微粒的尺寸小到与光波的波长、传导电子的德布罗意波长和超导态的相干长度透射深度近似或更小时,其周期性的边界条件将被破坏,粒子的声、光、电磁、热力学性质将会改变,如熔点降低、分色变色、吸收紫外线、屏蔽电磁波等。当纳米粒子小到一定程度时,费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级,此时,原为导体的物质有可能变为绝缘体,反之,绝缘体有可能变为超导体。
纳米纤维的制造,大体可分为3大类:
1、 分子技术制备法:报导较多的是单管或多管纳米碳管束的制备,其制备方法主要有3种:电弧放电法、激光烧蚀法和固定床催化裂解法。前两种方法因有多种形态碳 产物共存,分离、纯化困难。电弧放电法将石墨棒置于充满氢气的容器内,用高压电弧放电,在阴极沉积成纳米碳管。固定床催化裂解法由天然气制备纳米碳管,将 气体在分布板上有用活化了的催化剂吹成沸腾状态,在催化剂表面生长出纳米碳管。这种方法工艺简便,成本低,纳米碳管规模易控制,长度大,收率较高,但该方 法中催化剂只能以薄膜的形式展开。
2、纺丝法制备法:这种方法又可分为聚合物喷射静电拉伸纺丝法、海岛型多组分纺丝法和单螺杆混抽法。用单螺杆混抽法可制得0.001dtex(约10nm)的纤维。
3、生物制备法:这种方法是利用细菌培养出更加细小的纤维素。我国科学家由木醋杆菌合成的纳米级纤维素不含木质素,结晶度高,聚合度高,分子取向好,具有优良的机械性能。
在纳米纤维研发及制造走在最前端的公司动态:
1.美国FibeRio公司在今年年初正式推出了Cyclone FE1.1纳米过滤膜。Cyclone FE1.1纳米过滤膜采用了最新的旋风分离技术,能生产出平均直径值在50

0纳米及以下的材料,并可以以高标准的分布技术保证在其他各项性能中的一致 性。该产品还具有另外一项专利设计,即能将纳米纤维材料均匀地分布在1.1米长的幅宽上。此外,在Cyclone FE1.1纳米过滤膜的表面还包括纳米级添加剂,可以达到织物表面抗皱、防污、防细菌增长的效果,还可以为个人防护服提供轻质的弹道能量偏转工具。
2. 美国Hollingsworth&Vose公司是另一家不仅在科研方面取得了突飞猛进的成果并且在商业应用上取得巨大成功的公司。除纳米纤维材料 外,该公司的产品已渗透到包括滚轴产品生产商、配料生产商、机械生产商和纤维供应商,整个供应线的各个环节都有参与.该公司在纳米纤维技术发展中已经占有 了一席之地——其中包括玻璃、合成以及复合材料。应用中的玻璃纤维媒介已经使用纳米纤维长达几十年,这种媒介可将过滤属性的表面和深度很好地结合起来。这 种玻璃纤维材料具备一种高特效的表面层,因此在无菌房应用和提高室内空气质量方面是一个极大的优势。
该公司还可为空气和液体过滤材料提供纳米丝,这是该公司另一项先进的纳米纤维科技,同煤烟相比能有更高的亚微米效率、低压粘合和更高的性能。它可以作为单独的一层丝也可以被用在几乎任何一种材质表面。
用于商业暖通空调系统的纳米波是该公司的另外一项产品。纳米波是一种玻璃板媒介材料的合成替代品,它比后者拥有更强的承受力和更高的释放效率。该产品采用单一聚合体加工而成并且其本身坚固的特性能改善加工性能和为过滤创造更坚固的外壳,本产品采用低压降并且其本身的高吸尘性能使其适用于许多暖通空调系统的应用,还可供应通电的纳米波材料,该材料具备更多的亚微米颗粒保持力和更高的MERV分类。
3.美国德克萨斯科技大学(TTU)的非织造布及先进材料研究实验室最近的研究项目主要着眼于开发具备增强过滤功能的棉质纳米纤维复合材料。该实验室的最新实验结果显示混织了纳米纤维的棉质材料和未处理的棉质材料相比,其对杂质的过滤效率几乎翻了一番。“
4.澳大利亚Deakin大学材料和纤维创新中心发明了一种新的溶液纺丝方式并已经申请了专利。该项专利科技采用一种金属盘取代注射器来生产纳米纤维。统一的纤维分布、提高的生产力、简单的操作过程和简化的机械设备是这项科技和其他以溶液为基础的纺丝技术相比的优胜之处。
5.日本帝人公司正在开发能够高效去除挥发性有机化合物的纳米纤维过滤材料。这种材料采用特殊方法,制作出直径为5μm~500μm的纤维集合体非织造布,在上面附着特殊的光触媒,使其可以有效吸附有机化合物。该产品有望成为各种空气净化、空气过滤器、水处理过滤器等的优良过滤材料。

 

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