吸湿发热纤维的研究现状及发展趋势

2021-01-16刘津玮刘滨璐纪晓杰王雯雯

山东纺织科技 2021年3期

刘津玮，王波，刘滨璐，纪晓杰，王雯雯

(青岛市纤维纺织品监督检验研究院，山东青岛 266000)

随着人们审美观念的提高，对轻薄、舒适、美观型服装的要求越来越高，能发热并持久保温的轻薄型面料备受青睐，而且冬季人体产生的气态和液态汗水不易穿过厚重的服装释放到周围环境中，往往集聚在服装内侧，会使人产生湿冷的感觉。因此，吸湿发热纤维顺势而生，该纤维可在吸收人体产生的潜汗或显汗时产生热量以实现发热保暖的效果。国内科研机构及相关企业也愈加重视对吸湿发热纤维的制备、性能及其纺纱工艺、织造工艺的研究。

1 吸湿发热纤维概述

1.1 吸湿发热原理

吸湿发热纤维的作用原理目前有两种主流说法，一是利用吸湿发热纤维较强的吸湿性捕捉空气中含有较高动能的水分子，将其吸附到纤维表面，根据能量守恒定律，水分子的动能转变为热能，从而达到发热的效果；还有一种说法是吸湿发热纤维吸收空气中和人体所散发的水蒸气，水蒸气由气态转化为液态时会放出热量，从而实现发热的效果[1]。

1.2 吸湿发热纤维分类

吸湿发热纤维可分为三大类：天然吸湿发热纤维、合成吸湿发热纤维、复合型吸湿发热纤维。其中天然吸湿发热纤维以羊毛为主，由于其吸湿性能较好，因此发热效果好；合成吸湿发热纤维则是指通过化学法或物理法赋予合成纤维其更好的吸湿性，实现更好的吸湿发热效果；复合型吸湿发热纤维是将具有发热性或吸湿性的无机材料和具有发热性或吸湿性的高分子材料混合或反应，制备的吸湿发热性能较好的纤维[2]。

2 国内外研究现状

国内对吸湿发热纤维的研究起步相对较晚，目前主要集中在吸湿发热纤维纺纱工艺和面料开发等方面。葛露露等人[3]以Eks纤维(亚丙烯酸盐系纤维)和舒热丝纤维(改性聚丙烯酸类纤维)2种吸湿发热纤维为基础原料设计开发了具有吸湿发热功能的毛型织物；瞿建新等人[4]以线密度为28 tex的棉纱为经纱，以单纱线密度为15.5 tex的2合股腈纶/铜氨纤维混纺纱为纬纱，设计开发了腈纶基吸湿发热单面绒面料；于倩倩等人[5]采用不同组分配比的Softwarm纤维纱线在针织大圆机上编织吸湿发热功能针织内衣面料；黄小蝶等人[6]采用Eks纤维、德绒纤维、腈纶、粘胶纤维和蛋白粘胶纤维设计了组织结构相同、面密度相近的针织面料，结果表明混纺比为EKS纤维/德绒纤维/蛋白黏胶纤维30/30/40，纱线线密度为14.6tex时，混纺针织物热湿舒适性能最优；李梦颖，赵涛[7]以丙烯腈为单体，过硫酸钾为引发剂，对尼龙织物进行化学接枝改性，优化改性条件、水解条件，发现改性后织物具有较高的回潮率，最高可达到20%，此时的最大温升超过3.5℃，吸湿发热效果显著；吴炳烨等人[8]将具有吸湿发热功能的聚丙烯酸钠作为吸湿发热功能剂添加到粘胶纺丝液中共混，采用湿法纺丝工艺制备出性能优异的吸湿发热改性粘胶纤维；邢周明[9]采用咖啡炭涤纶、石墨烯涤纶以及竹炭涤纶短纤维与粘胶、腈纶混纺，通过优化纱线组分，结合吸湿发热机理，开发了具有优异吸湿发热性能的针织面料。

国外关于吸湿发热纤维的研究中，日本在发热纤维方面的研发比较成熟，主要有日本东丽公司研发的Softwarm纤维和Warmsensor纤维、东洋纺公司研发的Eks纤维和N38纤维、日本旭化成株式会社研发的Thermogear纤维、日本三菱公司研发的Renaissα纤维、日本敷纺公司研发的Thermostock纤维等[10]。

3 相关测试标准

为了规范吸湿发热纤维产品质量，国家相继出台了行业标准FZ/T 73036-2010《吸湿发热针织内衣》和国家推荐性标准GB/T 29866-2013《纺织品吸湿发热性能试验方法》两个标准。这两个标准的区别主要有：FZ/T 73036-2010是产品标准，而GB/T 29866-2013是方法标准；适用范围不同，FZ/T 73036—2010的吸湿发热试验方法仅仅适用于吸湿发热针织内衣，而GB/T 29866-2013则适用于全部类型的具有吸湿发热性能的纺织物及其制品；FZ/T 73036-2010可以按照指标值进行判定产品合格与否。

目前对于吸湿发热产品的评判只有FZ/T 73036-2010《吸湿发热针织内衣》，国家尚未出台强制性的国家标准来规范功能性纺织品，不强制产品在标签标识上标注对应的功能性产品标准，市场监管方面对于普通内衣产品的安全性抽查较多，而对于功能性内衣产品的功能性抽查力度稍显薄弱。鉴于只有吸湿发热内衣产品的评判标准，诸佩菊等人[11]通过对15批次标识或宣称具有吸湿发热功能的内衣产品进行测试、分析，发现吸湿发热升温值达到要求的样品较少，吸湿发热性能符合率仅为33%，因此，国家亟需出台相应的功能性产品标准要求及监管要求。

4 发展趋势

吸湿发热纤维的研究趋势主要集中在保暖持久性、多功能化、生态环保及经济实用等方面：(1)保暖持久性。对于通过添加某些添加剂或聚合物来达到吸湿保暖效果的吸湿发热纤维，在穿着、洗涤和熨烫过程中，添加物质的脱落会造成保暖效果逐步下降，因此保证纤维保暖效果和功能持久性是需要进一步研究的内容。(2)多功能化。赋予单一功能纤维更多的功能可满足人们不同使用场景的要求，是纤维发展的重要趋势。(3)生态环保。产品环保无污染、可回收利用、可降解是对所有功能材料的总体要求，也是国家产业发展的趋势。(4)经济实用。研发成本太高往往会限制产品的应用，只有在创新的同时降低产品成本，提高其性价比，才能得到更好的推广与应用。