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时间: 2024-06-17 17:46:20 |   作者: 印染

  数据显示,我国化纤产量占全球总产量70%,但其中有八成是聚酯和聚酰胺纤维。高感性多功能纤维供给不足,功能化产品比例偏低。中国科学院院士、东华大学材料学院院长朱美芳团队研发的“有机无机原位杂化构筑高感性多功能纤维的关键技术”有效地解决了这样的一个问题,该项目获得2020年度国家技术发明奖二等奖。

  什么是“高感性”服装呢?通俗来说就是“让人穿得舒服”,具体到纤维织物的性能指标上,大抵就是吸湿性好、易导汗、轻薄、柔软等。至于“多功能”,指的是具有抗菌、阻燃等健康防护功能,通俗来说就是“让人穿得健康”。

  提要求容易,实现目标可不容易,在相关材料研发过程中,高感性和功能性往往“鱼与熊掌不可兼得”,是一对很难调和的矛盾。要想实现二者合一,要解决三个关键问题:第一,功能组分在聚合物基体中添加量多、分散性差;第二,功能材料在高温熔融纺丝加工中不稳定、功效不耐久;第三,功能纤维连续化加工难、制成率低等。

  有机组分常常是可设计的,而无机组分常常是作为功能成分添加其中,两者结合起来,就能轻松实现有机-无机杂化技术。由此,朱美芳团队率先提出了聚酯、聚酰胺纤维全流程功能化杂化技术开发思路,并建立了多功能、高感性聚酯和聚酰胺纤维全链条技术开发体系,创立了三大技术发明点,形成了六大发明技术。

  在实际工作中,把纳米材料添加到高分子材料中,能发挥纳米材料的特殊功能,这是增强材料功能性的常规思路。但在抗菌聚酯工艺流程中,加入纳米材料带来的是多项高分子材料的功能杂化,团队希望几种材料功能充分叠加,不要“打群架”。核心问题就是添加量——加多了,材料间的相互作用增大,有很大的可能性“打群架”;加少了,又发挥不出应有作用。因此,如何在“低添加”情况下实现“高效能”就是个技术活了。

  金属系功能组分在聚酯高温聚合过程中易发生自团聚现象,因此导致材料失活。为此,团队发明了溶胶原位聚合和原位氧化还原两项技术,实现抗菌功能聚酯的一步原位杂化、金属系功能单元的设计构筑及其在高温高黏度复杂流体中的均匀稳定分散,制备了低含量、高分散、高效能的抗菌功能聚酯。

  另外,团队还开发了抗菌阻燃功能杂化材料一体化制备技术,一体化制备了形貌可控、高温熔融加工不变色、持久高效抗菌阻燃杂化功能材料。这种材料的应用场景范围就不再局限于服装,还拓展到功能薄膜、工程塑料等领域。

  朱美芳团队一向注重面向实际的需求处理问题,而他们的技术也实实在在用在生产中。据了解,该团队开发的高感性多功能纤维全链条技术在国内多家化纤有突出贡献的公司取得了全面应用和产业化,共开发5大系列30多类功能产品,这一些产品被大范围的使用在服饰家纺、交通运输等领域,系列成果引领纤维多功能化科学技术进步和产业升级,示范效应显著。

  (文:上海科学技术出版社《科学画报》副编审 顾淼飞 把关专家:科技导报社副编审、清华大学博士 祝叶华)