竹炭纤维的性能及其应用初探

                       竹炭纤维的性能及其应用初探

一、竹炭纤维概述:
      竹炭纤维是竹材资源开发的又一个全新的具有卓越性能的环保材料。将竹子经过800度高温干燥炭化工艺处理后，形成竹炭，再将运用纳米技术微粉化的竹炭（纳米级竹炭微粉）经过高科技工艺加工，然后采用传统的化纤制备工艺流程，即可纺丝成型，制备出合格的竹炭纤维。
      由于竹炭纤维具有吸附功能、自动调节湿度性能、吸湿性能、蓄热保暖性能、保健功能及环保、静电屏蔽、抗菌防霉等优良性能，使得竹炭纤维在服装、家纺、产业等领域广泛应用。    

二、竹炭纤维的发展历程:
       2003年，河南新乡白鹭化纤集团成功开发出了竹炭粘胶纤维。该纤维采用我国南方优质的山野毛竹制成的竹香炭纳米级微粉为原料，添加入粘胶中，经过特殊工艺制作而成。
       同年，华东理工大学上海华力索菲科技有限公司推出了一款竹炭纤维新品种。该纤维是在纤维表面涂上一种纯天然的超细竹炭添加剂加工而成。
        此外，最近有一种磁性保健纤维升级换代的新产品——竹炭磁性纤维也已研制成功。人们可以在人造空气负离子的小环境中，进行“无痛磁性理疗”，达到保健的目的。此外，竹炭纤维还解决了负离子纤维加工面料时磨针严重的问题，减少了设备损耗。
       2004年以来，中国台湾地区也陆续报道有新型竹炭纤维问世。台湾地区纺织中心利用纳米技术将竹炭微粉化，再通过熔融纺丝程序把竹炭均匀地融入聚酯纤维中，从而制成竹炭纤维。
        2005年，日本自然科学杂志报道称，日本生产出500目的竹炭纤维，它的加工方法是竹炭加工为第一步，然后将竹纤维拉长并与化纤、棉线等交织在一起。
        2006年，浙江上虞弘强彩色涤纶有限公司成功开发出多功能环保型竹炭纤维。该竹炭纤维的加工是把5年生以上的竹子通过瞬间纯氧高温和氮气阻隔新工艺技术处理后，通过物理方法，使其粒径达到微米级，然后与经过特殊聚合工艺技术处理后的涤纶改性切片一起熔入纺丝熔体之中，再经纺丝制成竹炭纤维。

三、 竹炭纤维的性能
       现代工业的迅猛发展极大地改变了人类的生活方式和生存环境，越来越多的人开始崇尚自然、简洁和健康的生活方式，竹炭纤维的出现正是顺应了这一潮流。竹炭纤维在国际上被誉为“21世纪环保新卫士”，具有其他产品无法比拟的优越性能。
       三（1）：  超强的吸附功能
       竹炭纤维内部有微孔、中孔和大孔，且比表面积大。据测定，1cm3竹炭的比表面积可达350m2，使竹炭纺织品能吸附多种有害气体，消除体臭和空气中的异味。据检测，竹炭纤维对以下物质的吸附率分别为：甲醛，16.00%～19.39%；苯，8.69%～10.08%；甲苯，5.65%～8.42%；氧，22.73%～30.65%；三氧甲烷，40.68%，且对这些物质的持续吸附时间均可达24天。此外，经高温炭化的竹炭吸附甲醛后不易脱附，而低温炭化的竹炭对甲醛的吸附能力弱，并发现竹炭在50℃时对甲醛有很好的吸附，也就是说在夏天的高温天气中竹炭纤维对甲醛仍有吸附效果。
        三（2）：   自动调节湿度、吸湿、蓄热保暖性能
        竹炭的多微孔结构使其具有水分平衡作用。其主要性能如下：
        三（2）1自动调节湿度性能
        高平衡回潮率和保湿率赋予了竹炭纤维调湿的功能，达到除湿与干燥的功效。在高湿度环境下，竹炭纤维具有吸湿导汗功能，可使人体局部湿度下降到感觉舒适的60%。研究表明，在相对湿度95%时，竹炭的吸湿率可达14%；而在干燥环境下，竹炭纤维又可把吸入的水分释放出来，形成一个温、湿度良好的小局域空间。因此，该纤维具有空调纤维的美誉。
        三（2）2 吸湿性能
       竹炭纤维的表面、截面均为蜂窝状微孔结构，在夏季，由其制成的轻薄织物，微孔可快速吸收皮肤散发的湿气和汗液，并向周围空气快速扩散，保持皮肤干爽，使户外运动者持续保持干爽舒适的状态。
        三（2）3蓄热保暖性能
       由于竹炭纤维的表面、截面均为蜂窝状微孔结构，在冬季，由其制成的厚实织物，微孔中能够储存大量热能，利用不同的织造工艺，可以使织物有阻隔空气流通、防止冷空气入侵的功能，穿在身上既轻盈又保暖。
        三（3）特殊的保健功能
        负离子被称为空气中的维生素，有镇静、催眠、镇痛、镇咳等功效，有利于提高睡眠质量，增强人体免疫力。而竹炭纤维能够持续释放负离子，经检测，在测试距离1cm时，释放负离子2000个/cm3，测试距离2cm时，释放负离子1600个/cm3。因此，竹炭纤维有益于身体健康。
       竹炭纤维能吸收和再放射4～14μm的远红外线，而此段波长的远红外线与生物之生长有极密切的关系，故又称为“生育光线”或“成长光线”。远红外线容易被人体吸收，能够增加人体表面微血管的血液循环，具有蓄热保暖、促进新陈代谢的功效，对于预防和治疗关节炎、失眠等有明显作用。
        此外，由于竹炭纤维含有钾、钙等有益于身体健康的矿物质。例如：含钾0.85，钠0.01，钙0.05，镁0.04，铁0.01，锰0.05。矿物质的高含量使得竹炭纤维有特殊的保健功能。
        三（4） 优异的使用性能
       竹炭纤维织物具有优良的抗起毛、起球效果，双抗效果达4～4.5级。织物常温常压可用阳离子染料染色，并可染深度颜色，颜色较为亮丽，色牢度达到4级以上，染色后仍可保持该产品原有的性能，具有极好的使用安全性。织物水洗后易干，无论采取什么洗涤方法、经历多少次洗涤，仍可保持上述功能。
        三（5）其他性能
       除以上优良性能外，竹炭纤维还具有环保、静电屏蔽、抗菌防霉等特性。因为竹炭纤维都带有的自然的灰色、黑色，使之不需要染色，不含化学染料的有害物质，因此环保健康；
       由于体积电阻率小于1000Ω．cm的材料可以作为静电屏蔽材料，经处理后的竹炭体积电阻率小于30Ω．Cm，加之竹炭的密度低、化学稳定性好，因此可以利用它发展轻质静电屏蔽材料；此外，竹炭纤维还有良好的抗菌防霉性，竹炭纤维与枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、巨大芽孢杆菌、荧光假单孢菌这五种细菌的菌液24小时接触，抗菌率高达84%，100%竹炭纤维制成的针织布在14天内的防霉程度为1级。

四、竹炭纤维的应用
        近些年，竹炭纤维日渐走入人们的生活，正是由于竹炭纤维具有一系列优良性能，现竹炭纤维主要应用于服装、家纺、产业等领域。
        四（1  ）服装领域
        近些年来，国内外时装界不断掀起纤维革命，功能性保健纺织品成为市场主流。因此用黑漆漆的竹炭纤维制成的服装，深受消费者欢迎，获得了“黑钻石”的美称。它不仅具有自然和环保特性，更有远红外线、负离子、蓄热保暖等多种功能，非常适宜织制贴身穿着服装。且竹炭纤维的功能具有永久性，不受洗涤次数的影响。
        竹炭纤维的自动调湿、吸附人体异味、抗菌、吸湿排汗等功能，使它成为理想的中高档内衣原料；同时利用竹炭纤维的保健功能可开发一些功能性服装，如保暖内衣、婴儿及孕妇防护服、医疗防护服、护腰袜子、毛巾等产品。
        四（2 ） 家纺领域
       近些年来，国内外时装界不断掀起纤维革命，功能性保健纺织品成为市场主流。世界各大权威纺织机构研究表明，功能性纤维与面料市场份额巨大，如吸湿排汗及相关功能性纺织品是未来消费市场的一大趋势。据预测，该类产品在2007年全球市场的销售额高达200亿美元。“十一五”规划的纺织结构调整中，首先提出的就是加强对高技术、功能化、差别化纤维的研究开发，这些产品的研究开发是纺织结构调整和产业升级政策鼓励的项目。
        由于竹炭纤维具有吸附有害气体、吸湿、防潮、防霉等功能，使得竹炭暖被、竹炭抗菌毛巾、竹炭床垫等家纺产品受到消费者的喜爱。
        四（2 ）1  竹炭暖被
        保暖、调温、调湿、防螨、抗过敏的远红外竹炭暖被是一种利用超细竹炭粉的远红外发射和抗菌特点，通过熔融纺丝制成的具有良好抗菌、保暖功能的竹炭保暖材料，是一种通过高效吸收和发射远红外而使其具有保温、改善微循环系统、促进血液循环、抑制微生物生长等保健功能的功能性床上用品。由于远红外竹炭暖被不会像棉被、羽绒被、七孔被等容易孳生螨虫等微生物，从而造成皮肤瘙痒、哮喘、打喷嚏等过敏症状，因此竹炭暖被自推向市场后，便受到消费者的青睐。
        四（2 ）2  竹炭抗菌毛巾
        将竹炭纤维和棉纤维通过交织加工，使其基底层和线圈层形成抗菌层，再在纳米抗菌材料溶液中浸泡60~120min，这样就可以利用竹炭本身具有的抗菌性并结合具有抗菌功能的纳米材料，使毛巾具有较强的杀灭和抑制各种致病菌的功能。
        四（2 ）3  竹炭床上用品
        竹炭床垫能除湿、除臭，特别是竹炭的负离子和远红外发射特性以及竹炭颗粒对人体具有按摩作用，对关节炎患者、褥疮患者、皮肤病患者等有辅助治疗作用。
        四（3 ） 产业领域
        利用竹炭纤维的防菌抑菌、遮挡电磁波辐射、释放负离子和发射远红外线功效，可以制作特殊的防护用品，如医疗防护服、天然气操作现场工作服、军事航天操作人员防护服、家用电器防电磁辐射面罩、空气过滤材料等。

五、  结束语
        本文通过对竹炭纤维制备及其发展的概述，重点讲解了竹炭纤维的优良性能及其应用。竹炭纤维的优良特性能满足人们日趋增长的消费需求，竹炭纤维作为一种自然、环保、给人以健康的新材料，其应用将会越来越广！

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