智能凝膠在紡織服裝領(lǐng)域的應(yīng)用

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1、萬方數(shù)據(jù)專題綜述ComprehensiVeReView智能凝膠在紡織服裝領(lǐng)域的應(yīng)用李倩，徐軍(西安工程大學(xué)，陜西西安710048)摘要j凝膠是吸收了液棒介質(zhì)的三維高分子網(wǎng)絡(luò)聚合物，能夠與外界進行物質(zhì)和能量的交換，具有吸收性和緩釋性。智能凝膠是一類能對外界刺激(如溫度、pH值、光、壓力、化學(xué)物質(zhì)等)產(chǎn)生敏感響?zhàn)愕牟牧?。走工?gòu)造的規(guī)則凝膠是賦予凝膠智能響應(yīng)性的必要手段，這種凝膠在外界環(huán)境刺激下可以發(fā)生可逆的有序～無序構(gòu)造變化相變過程。受環(huán)境控制能夠進行物質(zhì)、能量交換的智能凝膠材料可以用于智能紡織品或服裝領(lǐng)域。，主要介紹智能凝膠材料在調(diào)

2、節(jié)溫濕度、防紫外線、保溫蓄冷、消毒抗菌等智能紡織品方面的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景。關(guān)鍵詞：智能凝膠；形狀記憶；防水透濕中圈分類號：TQ342文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1001—7054(2007)03一0026一04凝膠態(tài)是介于液體和固體之間的物質(zhì)形態(tài)。高分子凝膠是指三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子化合物與液體組成的體系。由于液體與高分子網(wǎng)絡(luò)的親合性，液體被高分子網(wǎng)絡(luò)封在里面，因此凝膠能像固體一樣顯示一定的形狀。凝膠I列絡(luò)和液體介質(zhì)的相互作用，決定了凝膠的各種性質(zhì)。絕大多數(shù)天然或合成的凝膠是以水為液體介質(zhì)的水凝膠。1智能凝膠的特性智能型水凝膠(intel

3、ligent弦lorsmaI．tgel)是一類對外界刺激能產(chǎn)生敏感響應(yīng)的水凝膠。具體地說，溫度、pH值、離子強度、光、電場、化學(xué)物質(zhì)等外界刺激都會引起凝膠體積發(fā)生溶脹或收縮。因此水凝膠又可分為溫敏水凝膠、pH值響應(yīng)型水凝膠以及光敏、壓敏、電敏等智能型水凝膠¨1。人工合成的凝膠的構(gòu)造一般均呈無定形態(tài)，這些凝膠對外部環(huán)境刺激反應(yīng)時間長，沒有協(xié)同性。人工合成的具有構(gòu)造規(guī)則的凝膠，是賦予凝膠收稿日期：2006一lO一20修改日期：2006一ll一23作者簡介：李倩(198l～)，女．山東濱州市人，專業(yè)為服裝設(shè)計與工程。26合成纖維SFC2

4、007No．3“智能”的必要手段。通過在高分子鏈的側(cè)鏈上導(dǎo)入具有結(jié)晶能力的官能團(比如長鏈的脂肪酸)，町以得到具有構(gòu)造規(guī)則的凝膠。這樣的凝膠在外界環(huán)境的刺激下會產(chǎn)生可逆的有序一無序構(gòu)造變化的相變過程。利用相變時產(chǎn)生的力學(xué)性質(zhì)的巨大變化，可以實現(xiàn)凝膠的形狀記憶功能【1l。鑒于凝膠對外界環(huán)境的刺激具有感知、傳感、處理和驅(qū)動，并且自身體積能及時作出溶脹和收縮應(yīng)答的智能功能，智能凝膠的應(yīng)用研究和開發(fā)工作發(fā)展得十分迅速f2l。目前，智能凝膠主要應(yīng)用在人工觸覺系統(tǒng)、藥物釋放系統(tǒng)、化學(xué)閥、組織工程、農(nóng)業(yè)用保水劑、水處理絮凝劑等方面。由于技術(shù)水平

5、的限制，凝膠在紡織和服裝方面應(yīng)用的實例很少。在研發(fā)新服裝材料時，人們就想到了這種智能型高分子材料，試圖找到具有智能抗浸透、溫濕度調(diào)節(jié)、物化刺激響應(yīng)、智能抗菌、導(dǎo)電或抗靜電、防紫外線等特征的新型智能材料。2智能凝膠在紡織服裝領(lǐng)域的應(yīng)用2．1溫敏纖維某些性能隨溫度改變而發(fā)生可逆變化的纖維稱為溫敏纖維。通過共聚或交聯(lián)，在纖維中引入溫萬方數(shù)據(jù)敏凝膠化合物可制得溫敏凝膠纖維。另外，也可通過共混紡絲、復(fù)合紡絲、涂層等方法在纖維中引入相轉(zhuǎn)變凝膠材料。溫敏纖維能夠在臨界相轉(zhuǎn)變溫度(LCS，IT)以下溶脹，在LCST以上收縮，并隨著溫度的升降出現(xiàn)可

6、逆的變化。這種熱記憶特性使纖維具有溫度調(diào)節(jié)的功能。目前，溫敏纖維的研究已在一些國家取得較大進展。據(jù)報道M，通過選擇合適的引發(fā)劑和溶劑，在成纖聚合物(例如聚乙烯醇或聚氯乙烯)上接枝聚N一異丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)，可紡制溫敏纖維。PNIPAAm溫敏凝膠纖維加熱到LcST(約為33℃)以上后，能收縮到原體積的30％。這類溫敏纖維除對溫度變化產(chǎn)生體積變化外，還具有吸放水性、分子親水和疏水性的變化以及透明和不透明的變化。另外，通過加入第三單體并改變其含量和鏈長等方法，可以制得LcsT不同的溫敏纖維。應(yīng)用復(fù)合紡絲法將溫敏材料(例如，P

7、NIPAAm)包裹在纖維中，根據(jù)外界環(huán)境溫度變化，纖維中所包含的溫敏材料或從環(huán)境中吸收熱量儲存于纖維內(nèi)部，或放出纖維中儲存的熱量，在纖維周圍形成溫度相對恒定的微觀氣候，從而在一定時間內(nèi)實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)功能。因此用凝膠溫敏纖維加工成的紡織品假裝)，除具有傳統(tǒng)紡織品(服裝)的靜態(tài)保溫作用外，還具有由于相變物質(zhì)的吸熱放熱引起的動態(tài)保溫作用[q。日本東洋紡公司將溫敏材料包裹在纖維中，當(dāng)環(huán)境溫度改變時，被包裹的溫敏材料會發(fā)生液一固可逆相變，引起織物和周邊微環(huán)境問熱量的傳遞，在一定時間內(nèi)形成相對恒定的微觀氣候，具有優(yōu)良的溫度調(diào)節(jié)功能嘲。美國研究人

8、員【刀將聚乙二醇與各種纖維(如棉、聚酯或聚酰腳聚氨酯)共混物結(jié)合，使其具有凝膠的熱適應(yīng)性與可逆收縮性，即溫度升高時纖維吸熱，溫度降低時纖維放熱。此熱記憶特性源于結(jié)合在纖維上的相鄰多元醇螺旋結(jié)構(gòu)間的相互作用。溫度升高時氫鍵解離，系統(tǒng)在無序線團松弛過程