什么是"高感性"多功能纤维?东华大学朱美芳院士团队这个国家技术发明大奖"穿得抗菌"

2021/11/15
从“穿得暖”、“穿得美”发展到“穿得健康”,科技在功能纤维领域再度赋能。近日,中国科学院院士、东华大学材料学院院长朱美芳团队荣获2020年度国家技术发明奖二等奖,这个大奖项目就是“有机无机原位杂化构筑高感性多功能纤维的关键技术”。那么,到底什么是“高感性”多功能纤维?

我国化纤产量占全球70%,其中超过八成是量大面广的聚酯和聚酰胺纤维,且同质同构现象较为严重。与之对比,高感性、多功能的高品质纤维供给不足,功能化产品比例偏低。因此,兼具抗菌、阻燃等健康防护和舒适亲肤作用的高感性多功能纤维研发,成为国家行业的急需和国际竞争的焦点。

所谓“高感性”,是指吸湿导汗、超细柔软等人体舒适感。但在相关材料的研发过程中,它与功能性又是一对很难调和的矛盾体。如何实现二者统一,成了一道世界性难题。

 

 

在高感性多功能纤维产业化过程中,有三大关键技术瓶颈亟待突破——功能组分在聚合物基体中添加量多、分散性差;功能材料在高温熔融纺丝加工中不稳定、功效不耐久;功能纤维连续化加工难、制成率低等。于是,这十余年来,朱美芳带领团队在杂化材料设计制备及其高感性多功能纤维开发领域,不断从实际需求中寻找问题,破解难题。

 

项目组提出并发展了国际前沿的有机—无机杂化技术,基于功能导向与构效协同,将有机组分的可设计性和无机组分的功能性,通过两相界面调控完美结合,率先提出了聚酯、聚酰胺纤维全流程功能化杂化技术的开发思路,并创立了三大技术发明点,形成了六大发明技术。

 

 

 “‘要到企业中去发现问题,调研问题,提出解决方案,再加以实施、总结’,这是朱老师经常和大家说的。”团队成员材料学院博士后周家良说,基于抗菌聚酯加工理论和方法,加上纳米粒子,他们研究的是多项高分子材料功能杂化的项目,其目的是实现材料功能的协同叠加,不让它们“打群架”。他解释称,添加量是其中的关键要素——量高,材料间的相互影响随之增大;量低,对纤维成型影响小。如何做到添加量小,同时功能性保持和感性增强,正是关键。

 

针对金属系功能组分在聚酯高温聚合中极其容易“自团聚”从而失稳失效的难题,团队发明了溶胶原位聚合和原位氧化还原两项技术,实现了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。

 

此外,团队还发明了抗菌阻燃功能杂化材料一体化制备技术。针对复杂加工条件下,功能材料不稳定、不持久、不协效等难题,研发了高热稳定抗菌阻燃杂化磷酸锆制备和高含量多功能杂化协效母粒制备技术。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,应用于多功能聚酯、再生聚酯和聚酰胺纤维,还拓展用于功能薄膜、工程塑料等领域。

 

 

来源: 纺织面料平台