高分子化合物在衣服中的应用

2020-01-09唐睿

科学技术创新 2020年3期

唐睿

（西安市第六十六中学，陕西西安710000）

1 概述

衣服最初是指动物和人类用来遮掩身体的物体，在原始社会就已出现，原始人类把身边能找到的各种材料做成粗陋的“衣服”用以遮挡身体。最初的衣服是用兽皮或者麻类纤维和草制等成。现在国家标准中衣服定义为，缝制、穿于人体起保护和装饰作用产品。在各种衣服中，羽绒服，运动服，消防服，作战服，宇航服和其它特种工作服等都用到了高分子材料，本文重点阐述它们的应用。

2 高分子材料简介及其特点

2.1 高分子材料的简介

高分子材料以高分子化合物为基础，包括橡胶，塑料，纤维，涂料，粘合剂和高分子基复合材料，可应用于建筑、汽车、服装、以及印刷包装业等领域。高分子化合物是相对分子质量较高的化合物，分子量一般10000 以上。高分子化合物又叫聚合物，由小分子重复单元聚合而成，如聚乙烯，聚酰胺，聚丙烯，聚苯乙烯，聚乙炔等。

2.2 高分子材料的特点

在衣服中使用的高分子材料具有许多优异的性能。高分子化合物能够纺丝成纤维。纺丝是将高分子溶液或者熔融态的高分子化合物，由喷丝头细孔压出形成化学纤维的过程。高分子化合物能够进行化学和物理改性。物理改性是在聚合物基体中加入其它的填料，包括各种添加剂，通过混合、混炼的方法而制成的性能突出的新材料。化学改性通过化学反应改变材料原有性能的方法，包括引入功能性基团，交联提高分子量等。提高分子量，交联等使得材料的拉伸强度，冲击强度增大。

3 高分子材料在衣服中的应用

3.1 高分子材料在运动服中的应用

狭义的运动服是指专用于体育运动竞赛的服饰，广义的运动服还包括从事户外体育活动所穿用的服装。运动服通常是按照运动项目的特定要求设计制作，主要分为水上服、冰上服、田径服、体操服、登山服、球类服、举重服、摔跤服、击剑服九类。

胡金莲等人[1]论述了智能热敏形状记忆聚合物（聚氨酯、聚降冰片烯、反式1，4- 聚异戊二烯）在运动服中的应用，形状记忆高分子材料具有质量轻、形状记忆温度易于调节、成本低廉、易于上色、形变量尺寸大、赋形容易，且易于在预定温度下被激发等特点。谢富春等人[2]论述了几种防水透气聚氨酯薄膜及涂层结构、防水透气原理和成型加工工艺，列举了在运动服中的应用。李福秀[3]在介绍高科技运动服饰时提到，在尼龙塔夫绸上涂覆氨基酸系聚合物，制成一种具有类似“皮肤呼吸”的吸湿和排湿功能的运动服。

3.2 高分子材料在消防服中的应用

消防服是保护应急管理第一线的消防队员人身安全的重要装备品，它不仅是火灾救助现场必需的服饰，也是保护消防队员身体免受伤害的防火用具。消防服必须具备一些特点，如耐火性、耐热性，隔热性和强韧性。特殊的消防服还具有军用化学毒剂防护性能。

曹永强[4]论述了消防防化服材料对于军用化学毒剂防护的基本原理和材料，防护服骨架材料主要是锦丝绸布，外层表面材料主要有聚氯乙稀，热塑性聚氨酯、丁腈橡胶和氯丁橡胶等。张玉双等人[5]论述了消防服的新材料，包括芳纶、芳砜纶、不含卤族元素的新型阻燃黏胶纤维、相变材料、气凝胶。徐田慧等人[6]选择聚四氟乙烯薄膜在聚苯硫醚织物表面覆膜，使得服饰具有耐化学品渗透性能，从而制备消防员化学防护服。漆政昆等人[7]研究表明，黑色芳砜纶为外层材料、戈尔特斯面料为防水透气层材料、芳纶1313 针刺毡为隔热层材料的消防服热湿舒适性最好。

3.3 高分子材料在宇航服中的应用

航天服是保障航天员的生命活动和工作能力的密闭装备，可防护空间的超高低温、真空、微流星和太阳辐射等环境因素对人体的危害。在真空环境中，由于低压环境，溶于人体血液中的氮气会逸出，使体积膨胀。宇航员如果不穿加压气密的航天服，就会因体内外的气压差悬殊而出现生命危险。

邓传明[8]报道了太空环境中舱外航天服的外层防护问题，指出了目前外层防护基布材料一般是高性能纤维，以芳纶1313 和芳纶1414 及其混合纱为主。如果采用这两种纤维共混交织，就能提高力学性能，便于成型加工、有较好的光学性能、热稳定性好。谢木香[9]将聚氯乙烯管编织在尼龙纤维层中，作为具有冷却功能的内服。覆盖了氯丁橡胶的尼龙约束层，具有气密性，能够作为气密服。用薄铝片和聚四氟乙烯丝织品等材料制成了保护服。

3.4 高分子材料在作战服中的应用

作战服就是军人在执行军事任务，特别是作战等特殊环境下穿的制式服装，也称为作训服、野战服、迷彩服、特种军服等，包括防弹衣。它的主要特点是具有良好的防护性能，轻便耐用，适应战场活动和平时训练的需要。

薛敏敏[10]报道了一种AK47 随意扫射都没事的最强防弹衣，由聚氨酯脲材料制备而成，它的最大的特点是强度比钢铁还要高15 倍，同时像纤维一样柔软。胡金莲[1]报道了具有智能热敏形状记忆的聚合物聚氨酯，除了能够作为运动服外，还能够作为作战服使用。王丹[11]研究了以芳砜纶纤维为基体，添加有氢氧化镁取向膜，提高衣服的热稳定性能和辐射热的防护性能，能够作为作战服使用。王书勤[12]报道了一种由50%羊毛、表面镀镍的丙烯腈纤维和导电性纤维混纺共混而成的衣服。其特点是能够屏蔽电子仪器发出的电磁波。

3.5 高分子材料在羽绒服中的应用

羽绒服是内部充有羽绒填料的上衣，外形庞大圆润。羽绒服有很高的保暖性，人们在天气寒冷的时候穿着能够保暖。羽绒服相对宇航服，作战服而言，使用范围较广，是普通人常用的服饰。

方鹏[13]将纳米矿物能改性剂与高分子单体共聚，形成固态粒子再抽丝，形成纳米矿物能纤维，作为羽绒服的材料。徐敏[14]讲述了一种丙烯酸树脂的涂层胶，涂在羽绒服的表面可以起到防水，防风，防羽绒外钻，保暖等性能。陈玉波等人[15]提到羽绒服的填充材料即羽绒，是鹅鸭腹部的绒毛，化学成分是天然的动物蛋白纤维，相比于比植物类纤维（棉花），动物蛋白纤维保温性略高，其具有轻柔保暖、吸湿发散的良好性能。除了羽绒外，还可以用到腈纶和羊毛绒作为防寒保暖的服饰。苏姿冰[16]将80%的远红外中空涤纶纤维与20%的粘胶纤维混纺，所织面料和服装具有优异的保暖功能。