功能性纤维的创制

刘辅庭

(原上海市纺织科学研究院 上海 200092)

1 根据流体力学创制功能纤维

根据流体力学的观点，研究功能性材料的有效成形是加工的工艺设计。迄今探讨了纤维成形时的熔融树脂的压出流动行为控制、多成分材料的流体力学和成形加工性及力学特性的关系、聚四氟乙烯的纤维化和利用对聚四氟乙烯的选择吸附性的功能性膜的开发等。该文报告聚四氟乙烯的纤维化的流体力学和利用对聚四氟乙烯的吸附性的功能性膜的开发。

1.1 拒水性多孔导电性膜的制作概概念

聚四氟乙烯是氟原子构成的代表拒水性高分子材料之一，是耐热性及耐药品性优良的材料。但高分子化后不易再加工。对聚四氟乙烯加以剪切变形或伸长变形时，折叠的带状结晶链伸长，变成带纤维。聚四氟乙烯膜及管等，用和油等混合的浆作为粘合剂，经剪切拉伸后热处理，可取得有微孔的成形物。热塑性高分子在熔融状态，是热、电特性优的微粒，可连续复合和连续成形加工。因此，以热塑性高分子为粘合剂，可制成聚四氟乙烯和电特性优的碳纳米管及碳纳米纤维构成的拒水性导电性的多孔膜。

热塑性高分子和聚四氟乙烯、导电性填料混合时，聚四氟乙烯纤维化，填料分散，又聚四氟乙烯及填料影响热塑性高分子的流动性，这是关键。进一步介绍最初和热塑性高分子混合时的聚四氟乙烯的纤维化填料的分散性和复合物的流动性。

1.2 3成分材料的流体力学

流体力学是研究材料的变形和流动。可测定材料流动时的粘性系数。从模型样品的流体力学可解释材料的分子结构及分子链的长度、不均匀材料中的微/中结构及填料等的分散性、基质和分散体的亲合性等。探讨多成分材料的流体力学，可预测结构。

1.3 膜的成形性和流体力学的关系

一般为控制生产膜的厚度，压出熔融体的线速度更快，进行卷绕、冷却、固化形成薄膜。探讨了熔融聚合物在压模和卷绕辊间的变形。

1.4 聚四氟乙烯和碳纳米纤维膜的特性

为从成形膜除去粘合剂，薄膜浸于四氢呋喃。其后取出干燥。表明聚四氟乙烯和聚四氟乙烯/碳纳米纤维含有60%的碳纳米管。

聚四氟乙烯及碳纳米纤维的电阻率各为1017Ωcm以上、10-4Ωcm，随碳纳米纤维的添加量，薄膜的电阻率显著减少。

为确认薄膜的拒水性，评价静态水接触角的结果，与碳纳米纤维量无关，接触角约130°。表明薄膜具有拒水性多孔性而电阻率低。

1.5 结论

在聚四氟乙烯的空间分散碳纳米纤维，产生碳纳米纤维的网络结构。碳纳米纤维选择吸附于极性极低的聚四氟乙烯，制成聚四氟乙烯支持的碳纳米纤维膜。高分子混合物加入无机填料的分散状态及其解释，报告了溶解度参数及界面张力，但不能说明其观点，对多成分复合材料的结构，可能需要新的概念。

2 有效利用聚酚创制生物基功能材料

目的在于有效利用再生资源的植物质以创制新的功能材料(获2016年日本纤维学会奖)。现在世界环境问题的地球暖化及有限的化石燃料，要求构筑对地球环境低负荷的可持续社会。例如，节能化、有效利用自然能如太阳、风、地热的清洁能，减少地球温室效果气体的排放量，引起重视。将来化石资源的枯竭及随燃烧排放地球温室效果气体量增加，加速地球暖化。为此，要从依存于有限的化石资源的社会转向碳中和可持续的社会。

近年来，以再生资源的植物质为原料，研发功能性生物基聚合物很多，2016年达约550件(2001年约50件)。例如，玉米等的发酵取得生物醇、淀粉及从玉米制造聚乳酸、微生物产生聚酯。亦探讨石油原料的单体置换为生物基单体。近年来特别关心有效利用非食植物的生物质，创制新功能性生物基聚合物。

作者介绍从非食植物聚酚的都咸子的壳萃取都咸子油、儿茶酚成分的天然漆、桂皮酸衍生物及香兰素的开发。

都咸子壳液体的学名是Anacardium occidentale, 属漆树科，含有天然的植物油。其果仁可食用。都咸子油是苯环有与羟基或甲基直链的不饱和脂肪族烃为側链的苯酚、儿茶酚的混合物。主成分是腰果酚 ,少量副成分是卡多耳及2-甲基卡多耳。成分组成随产地及精制方法而异。近年来以都咸子油或腰果酚为出发原料开发生物基聚合物很多。工业上用作苯酚及涂料、各种添加剂的原料，但也制造对人体及环境有害的甲醛及挥发性有机合物或重金属催化剂。