磁性功能纖維

日期：2024-09-02 分類：新聞中心

一、前言
　　磁性材料及其應(yīng)用早在古代已被開發(fā)。當(dāng)前磁性材料的種類規(guī)格繁多，用量極大，在儀器、儀表、電子、宇航等諸多工業(yè)和家、牧、漁業(yè)及醫(yī)療、保健、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)和生物技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，其作用越來越大，也更為人們所重視。
　　由于化學(xué)、物理結(jié)構(gòu)、粒度大小以及磁行業(yè)的不同，根據(jù)材料的感應(yīng)磁場(chǎng)隨外加磁場(chǎng)變化同步與否，其方向是否相同，磁化率以及矯頑力的大小等等，磁性能不同其功效也不同。所以，不同的磁性材料，做成各種制品后有不同的用途。所過來，根據(jù)應(yīng)用的需要也可將磁性材料加工成不同形狀，諸如塊狀、薄膜狀、顆粒狀、粉狀、纖維狀等加以使用。
　　人體細(xì)胞是具有一定磁性的微型體，人體有生物磁場(chǎng)。因此外磁場(chǎng)影響人體的生理活動(dòng)，通過神經(jīng)、體液系統(tǒng)，發(fā)生電荷、電位、分子結(jié)構(gòu)、生化和生理功能的變化，可以調(diào)整人體的機(jī)體功能和提高抗病能力，具有醫(yī)療保健作用。
　　磁性纖維是纖維狀的磁性材料。它可以分為磁性紡織纖維和非紡織纖維。磁性非紡織纖維早在十幾年前已有報(bào)導(dǎo)，如磁性合金纖維用于制造磁性復(fù)合材料、磁性涂層材料，磁性木質(zhì)纖維素纖維用于制磁性紙等。用它們做成的磁制品可在磁記錄、記憶、電磁轉(zhuǎn)換、屏蔽、防護(hù)、醫(yī)療和生物技術(shù)、分離純化等諸多方面對(duì)面予以應(yīng)用。對(duì)于紡織工業(yè)來說需要的是磁性紡織纖維。它應(yīng)是一種兼具紡織纖維特性和磁性的材料。它具有其他紡織纖維所沒有的磁性，又具有一些以往其它磁性材料所沒有的物理形態(tài)(直徑幾微米到幾十微米，長度一般大于10毫米，長徑比一般在500以上)及性能，諸如柔軟、有彈性等，還可通過紡織加工做成紗線、織物或加工制成非織造布及各種形狀的制品。
　　二、磁性纖維的制備方法
　　磁性纖維根據(jù)基體纖維的材質(zhì)可分為金屬(或合金)磁性纖維、有機(jī)磁性纖維(基體為有機(jī)纖維)和無機(jī)磁性纖維(基體為無機(jī)纖維)。金屬磁性纖維的機(jī)械性質(zhì)與對(duì)應(yīng)的基體纖維大致相同。無機(jī)磁性纖維的機(jī)械性能與對(duì)應(yīng)的基體纖維相仿或稍低一些。有機(jī)磁性纖維的機(jī)械性能如強(qiáng)度等一般比對(duì)應(yīng)基體纖維低，其差異隨制備方法不同和纖維中磁性微粒的含量不同而不同。
　　從文獻(xiàn)和專利報(bào)導(dǎo)可知，磁性纖維(包括紡織纖維和非紡織纖維)的制備大致有兩種途徑：一是通過直接成形制備磁性纖維，二是通過基體纖維的化學(xué)、物理改性制備。
　　1、磁性纖維的直接成形法
　　磁性纖維直接成形可應(yīng)用于制備金屬或合金磁性纖維以及各種磁性有機(jī)纖維。從纖維成形和加工的方法又可分為以下三種。
　　(1)金屬纖維傳統(tǒng)制造法
　　磁性金屬纖維或磁性合金纖維的制備起步較早。它們一般是通過類似制造金屬纖維某些制造方法，諸如拉伸法、熔融擠出法、射流冷卻法、熔融萃出法、切削法、結(jié)晶法等方法制備的。從70年代后期開始，金屬磁性纖維大多用于制備復(fù)合材料，也有用于制磁性涂料。
　　(2)有機(jī)金屬絡(luò)合物分解法
　　這是制備金屬或合金磁性纖維的方法之一。將金屬鐵、鈷等在旋轉(zhuǎn)金屬原子反應(yīng)器中，在高真空中加熱使金屬原子逸出與低溫的甲苯等反應(yīng)成為甲苯的零價(jià)金屬絡(luò)合物，如二甲苯鐵［0］的甲苯溶液。然后將置于低溫和氮?dú)獗Ｗo(hù)下的二甲苯鐵［0］的甲苯溶液流過一置于外加磁場(chǎng)中的加熱管道，使二甲苯鐵［0］分解，并導(dǎo)致形成含磁鐵纖維的淤漿。這種方法制成的磁性金屬纖維的直徑可控制在0.1～100μm，纖維的長徑比可介于100～10000倍，將這種含磁性金屬纖維的淤將經(jīng)球磨和適當(dāng)處理后可涂在聚酯薄膜上，制成磁記錄材料。
　　(3)共混紡絲法
　　用這種方法可以制備大多數(shù)磁性有機(jī)纖維。通常將粒徑小于1微米的磁性物質(zhì)微?；烊氤衫w聚合物的溶體或紡絲原液中，經(jīng)熔紡或濕紡制成磁性纖維。所得磁性纖維的強(qiáng)度主要取決于加入的磁性微粒的量和粒徑。
　　共混紡絲法的優(yōu)點(diǎn)是混入纖維的磁粉可以是硬磁材料，也可以是軟磁材料，可以采用熔紡也可在某些濕紡或干紡場(chǎng)合下應(yīng)用，甚至可制備磁性復(fù)合纖維或異形纖維。缺點(diǎn)是混入磁粉的量通常在18%以下，如下述磁性聚酰胺，當(dāng)混入的磁粉為13%時(shí)，磁性聚酰胺纖維的強(qiáng)度只有原聚酰胺纖維的50%左右。另外當(dāng)在噴絲頭處外加強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，一則使紡絲設(shè)備復(fù)雜，二則可能會(huì)造成磁污染。
　　2、以纖維為基體的化學(xué)、物理改性法
　　這種方法適用于制備磁性有機(jī)纖維和磁性無機(jī)纖維。根據(jù)基體纖維的特點(diǎn)，又可采用下述不同的具體方法。
　　(1)腔內(nèi)填充法
　　據(jù)報(bào)導(dǎo)，該方法主要用于磁性木質(zhì)纖維素纖維的制備。因?yàn)槟静睦w維有胞腔，胞腔間的壁上又有通道，所以可通過物理方法將磁粉微粒填入木材纖維的胞腔中制成磁性纖維，用于制造磁性紙等。原則上，具有類似結(jié)構(gòu)特征的纖維都可以用該方法制成相應(yīng)的磁性纖維。
　　(2)表面涂層法
　　以適當(dāng)方法將磁性物質(zhì)涂布在各種纖維表面制成磁性纖維。例如，1987年日本森木琢郎等的專利報(bào)導(dǎo)就是用表面沉積涂布法制成磁性鈦酸鉀纖維。方法是將亞鐵鹽水溶液與堿溶液在適當(dāng)條件下先后加入鈦酸鉀纖維分散在水介質(zhì)的體系中，經(jīng)水解和空氣氧化，生成的磁性氧化鐵沉積在纖維表面，制得暗褐色磁性鈦酸鉀纖維，用于制造磁性復(fù)合材料。
　　(3)定位合成法
　　利用某些纖維中可進(jìn)行陽離子交換的基團(tuán)，使亞鐵離子與其發(fā)生交換，然后再經(jīng)過水解和氧化，轉(zhuǎn)化為具磁性的γ-Fe2O3或Fe3O4(統(tǒng)稱鐵氧體)而沉積在纖維的無定形區(qū)中，所生成的磁性物質(zhì)(微粒)在纖維中所處位置受制于原來纖維中能進(jìn)行陽離子交換基團(tuán)的位置，故而稱為定位合成法。由于磁性微粒是在空間很小的無定形區(qū)中形成，其尺寸通常很小，一般在2～60mm之間。通常纖維表層形成的鐵氧體較多。由于生成的鐵氧體的尺寸小，故能表現(xiàn)出超順磁性。
　　如果基體纖維無陽離子交換基團(tuán)，則可以借助纖維化學(xué)變性的各種方法，首先將陽離子交換基團(tuán)引入基體纖維，然后再使用定位合成法。但這樣做的結(jié)果使磁性纖維的強(qiáng)度下降較多。對(duì)于某些纖維甚至?xí)偷街挥谢w纖維強(qiáng)度的百分之五十到六十。因?yàn)槔w維經(jīng)歷了化學(xué)變性和定位合成兩次處理，每一次處理都會(huì)引起強(qiáng)度下降。
　　三、前景
　　磁性纖維，尤以磁性紡織纖維的起步較晚。近十年來，有關(guān)磁性紡織纖維的報(bào)導(dǎo)也寥寥無幾，它們尚未形成規(guī)模生產(chǎn)，在市場(chǎng)上也看不到磁性紡織纖維的產(chǎn)品。所以無論是它們的制造方法還是它們的實(shí)際應(yīng)用都有很廣闊的開發(fā)空間。

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