纺织材料的性能优化及其在高科技纺织品中的应用

张贝妮，赵艳艳，邵皖燕，孔梦璇

（江苏省纺织产品质量监督检验研究院，江苏 南京 210000）

近年来，随着我国社会飞速发展，我国的纺织材料种类不断增加、性能不断优化，带动了高科技纺织品的创新。目前，我国高科技纺织品材料的生产应用依旧存在一定的难度，研究纺织材料性能的优化方法对打破纺织材料性能限制、提高纺织材料对社会市场的适应性具有积极作用。对于高科技纺织品生产来说，不断优化纺织材料，提高高科技纺织品的强度、安全性、耐久性、耐热耐寒性等多项性能，对推动相关行业（例如卫生、健康、交通、航天）的发展发挥了关键作用。基于此，本研究重点分析了纺织材料的性能优化方法及其在高科技纺织品中的应用，以期为相关行业的建设与发展提供有效参考。

1 纺织材料类型与特点

纺织材料按照状态可划分为纤维、纱线和织物3种类型，不同类型的纺织材料具有不同的特征。

1.1 纤维

纺织纤维材料可以分为天然纤维与化学纤维，可以通过化学制造或天然提取两种形式获得，具体材料来源和提取来源如表1所示。天然纤维主要从自然界提取，例如彩棉、羊毛等动植物纤维，具有良好的环保性能；化学纤维主要是将化学制品（例如石油）通过一系列化学加工操作获得的人工制造纤维。按照不同原材料来源划分，一般将化学纤维分为人造纤维、合成纤维与无机纤维。

表1 纺织纤维材料提取来源分类

1.2 纱线等半成品纺织材料

纱线是指将纺织纤维按照一定规律排列，通过加捻或抱和缠结等方式形成的细长线条，具有强度大、韧性强等特征。根据纱线的长度，可以将其分为短纤维纱线和长纤维纱线，随后按照一定生产工艺制成成品，具体生产工艺如表2所示[1]。

表2 纱线等半成品纺织材料加工方式

1.3 织物

织物主要是指将纺织材料进行交叉缠绕并连接成片后形成的柔软片状物，以纺纱手工艺进行交织或编织，包含有机织物、针织物、无机纺织物等。织物的具体构成及其原材料如表3所示。

表3 织物材料类型划分

2 纺织材料的性能优化

2.1 纺织纤维性能优化

2.1.1 差别化纤维性能优化

在实际生产纺织材料的过程中，往往存在差别化纤维现象，这是因为纺织纤维的分子结构存在一定差异。对于纺织纤维来说，差别化纤维往往会造成纤维回潮等现象，容易引发静电绕线，进而严重降低纺织产品的生产质量。为了降低差别化纤维给纺织生产造成的影响，往往使用空调对回潮现象进行控制，但并不能达到纺织材料生产要求。为了优化纺织纤维性能，提高纺织纤维的应用效率，有人提出了根据纤维性能及其本身湿热交换规律控制其回潮现象，对其进行加湿与保湿控制，可有效减少差别化纤维造成的回潮现象，降低静电集聚现象出现的频率[2]。

2.1.2 高性能纤维优化

随着近年来我国高分子材料的飞速发展，高性能纤维由于其高强度、高模量、耐高温腐蚀性强、耐摩擦性高以及耐化学药品等优点受到广大研究人员的密切关注。随着研究的不断深入，高性能纤维的发展已经形成一定规模，广泛应用于汽车、防弹用品和航空制造等领域，具有较强的实用性。高性能纤维主要是具有一定化学稳定性或特殊物理、生物性能的纤维，如耐辐射、高湿高模纤维等，而像碳纤维、芳纶1414、芳纶1313等属于高功能纤维[3]。

2.2 纱线及半成品性能优化

2.2.1 高强耐磨纱线

提高纱线的耐强、耐磨性有利于优化纱线的耐磨损、抗拉伸、抗撕裂、抗断裂等方面的性能，广泛应用于户外设备、户外服装以及户外工业生产等方面。高强耐磨纱线（如高强锦纶、高强涤纶材料）成本较高，因此，也可以从纱线的生产结构方向进行创新，例如双丝单粗纱包芯包缠复合纱结构，首先对棉包锦纶长丝进行首次复合，其次将复合后的成品与锦纶长丝进行二次复合，最后将二次复核后的成品与包缠纱进行倍捻合股，以此提高成品纱线结构的稳定性。经过复合后的纱线兼具高强耐磨性与柔软性，可广泛应用于军服、户外运动设备等制造中。

2.2.2 滑爽凉感纱线

滑爽凉感纱线能进一步提高纺织材料的舒适感，广泛应用于夏季服装或户外设备生产，主要由莱赛尔纤维、醋酯短纤维、锦纶短纤维等具有凉感纤维性能的材料生产出来，面料舒适、垂坠、有光泽[4]。要想保证其能广泛应用于生活与生产，需要针对其性能进行优化。例如醋酯短纤维的纤维强力不够大，使纺纱难度增大。通过改造设备，以柔性生产或短流程清梳联等方式，将醋酯短纤维与莫代尔纤维进行混纺，有效提高其柔软性能。

2.2.3 抑菌防螨纱线

抑菌防螨纱线广泛应用于母婴童装等领域。较为常见的抑菌防螨纱线有麻纤维、竹原纤维、羚基丁酸-羚基戊酸共聚酯（PHBV）纤维等。在复合纱线中均匀镶嵌静电纺亚微纳米纤维，以此保护内部的功能性纤维，通过该技术，抑菌防螨纱线能在多次洗涤后维持其良好的性能。如在精梳棉生产工序中利用静电纺功能性亚微米纤维生产出亚微米纤维/棉复合纱线，提高多重复合功能性纺织纱线的生产创新可能性。

2.3 织物性能优化

2.3.1 多功能织物

多功能织物是指通过一定生产工艺赋予织物更多的使用功能，有效拓宽织物的应用范围。具体实践如层压织物利用高聚物薄膜和多层织物粘合形成具有多种功能的复合型织物，例如静电纺纳米纤维具有直径小、长径大、孔隙率高、透气性强、舒适柔软、质地轻盈等优势。由于其具有极强的实用性，静电纺复合织物受到广大研究人员的密切关注，当前已经生产出静电纺聚偏二氟乙烯（PVDF）/涤纶防水透湿织物、含氟聚氨酯防酸透湿复合织物、银锦纶复合织物传感器、“防消一体化”生化防护材料等多功能织物成品，具有极大的发展潜力[5]。

2.3.2 生物抛光

生物抛光能提高织物表面的平整性，主要利用生物纤维素酶对织物表面进行清洁处理，有效提高织物表面的平整光洁度，增强织物抗起毛起球性能，保证织物具有良好的手感以及抚摸蓬松舒适等。例如应用丝素蛋白处理羊毛纺织品表面，丝素蛋白能被羊毛纺织品吸附，一部分逐渐进入羊毛纤维内部，另一部分附着在羊毛纤维表面，形成的丝素薄膜能有效减小羊毛纤维与纤维之间的作用力，避免羊毛出现毡缩现象[6]。

3 纺织材料在高科技纺织品中的应用

3.1 功能性纺织品

功能性纺织品是高科技纺织品的重要组成部分，其不仅涉及民用服装或家居行业，还与工业制造产业息息相关。功能性纺织品都能有效应用于高科技纺织品中，具体应用优势如表4所示。常见的功能性材料有碳纤维材料和芳纶纤维材料，其中，碳纤维材料可以分为丙烯腈碳纤维和沥青基碳纤维两种类型。碳纤维的质地轻、强度大，化学性能十分稳定，具有极强的耐腐蚀性，同时具有较强的耐高温和耐低温性能，能减少外部的辐射，消除臭味异味，广泛用于制造防爆衣、面罩、防护手套与防护服等防护用品。芳纶纤维的性能和强度较高，常用于日常生活中，具有耐高温、耐酸碱、阻燃率高、韧性强等优势，适用于飞行服、降落伞、赛车服等特殊纺织品的生产[7]。

表4 功能性纺织品的应用优势

3.2 环保型纺织品

环保型纺织品是指纺织品在生产制造以及后期使用中对环境影响小、可循环使用的无害纺织物材料，能实现材料再生以及废弃物有效降解，主要包括可再生纤维、甲壳素纤维、聚乳酸纤维、天然彩棉、红麻等材料。例如，将绿色纺织品作为室内陈设摆放，有利于环保和人体健康；使用彩棉制作夏季凉被或冬季棉被，能兼具保暖性和弹性，触感柔软；使用竹炭纤维制作室内衣柜，能达到防虫、防潮湿的效果。除了衣柜外，竹炭纤维还适用于墙板、书架、门框等的制造[8]。

3.3 智能纺织品

智能纺织品是指综合利用生物、化学、化纤、纺织工程以及电子工程等学科开发的高智能纺织产品，在实际生产中可以根据天气的变化调整织物厚度、温度等，实现音乐自动播放、移动通信以及全球化定位等功能。以智能调温纺织品为例，通常可以分为被动热调节纺织品（例如保温、升温、降温纺织品等）和主动热调节纺织品。相变智能调温纺织品不需要外力协助，直接对冷热感应进行升温、降温操作，在滑雪服、保暖内衣、智能枕头等方面具有较大的应用潜力。

4 推动纺织材料的性能优化、实现高科技纺织品发展的有效措施

4.1 注重产业融合发展

“十三五”规划明确指出未来我国应该持续推动国防、军工、航天、水利、交通等基础设施建设，为人们的生活提供良好的保障。这一系列政策的提出推动了我国纺织行业的发展，实现了纺织产业与多个产业的有效融合，已经成为行业必然发展趋势。在具体实践中，促进产业融合发展首先需要合理布局纺织品产业，充分利用高科技纺织品的发展优势，提升纺织产品性能，打造良好的纺织品品牌；其次应该强调产品的技术性服务，为服务对象提供设备安装以及施工工艺指导等，带动高科技纺织品的发展；最后政府还应该鼓励纺织产品创新，并采取有效措施鼓励产品创新成果转化，推动高科技纺织品持续发展。

4.2 重视对高科技纺织品知识产权的保护

加强对高科技纺织品知识产权的保护有利于维护纺织品市场秩序。当前，纺织品市场中的部分企业为了获取更多利益，对产品进行虚假宣传，例如减肥衣服、消炎袜子等，不仅严重损害了消费者的利益，还影响了高科技纺织品在消费者心中的形象，给高科技纺织品市场发展造成了不良影响。因此，为了维护高科技纺织品在消费者心中的良好形象，必须重视对高科技纺织品知识产权的保护，正确宣传纺织产品，激发消费者对高科技纺织品的购买热情，推动纺织品的发展。

4.3 加大对高科技纺织品的市场监督力度

为了有效规范生产企业和产品销售渠道的生产经营行为，国家相关部门必须重视对高科技纺织品的监督管理。和普通纺织品相比，高科技纺织品的使用价值以及影响范围更广，要求相关监督和管理部门密切关注纺织品的研究开发、生产管理以及销售等环节，排查存在于企业原材料、辅料生产管理、生产关键工艺控制、成品检测等环节的隐患，严格排查甲醛含量超标、pH超标以及使用偶氨染料等问题，促进企业生产经营标准化，维护企业和消费者的合法正规权益。

5 结语

近年来，我国经济飞速发展，推动了社会生产和需求的变革。纺织材料作为各行各业常见的材料，其性能优化和技术升级对高科技纺织品发展具有极其重要的意义。随着科技的不断发展，高科技纺织品应用领域逐渐拓展。因此，必须加大对纺织材料的科学研究力度，推动纺织材料性能不断优化，进一步加强高科技纺织品在生产技术、生产材料方面的创新。此外，为了打造良好的纺织材料生产销售市场，优化高科技纺织品市场结构，实现纺织材料产业升级，还需要采取措施积极推动高科技纺织品与其他行业的融合，重视知识产权保护，加大对高科技纺织品市场的监督力度，实现我国高科技纺织品材料的突破，促进纺织行业的持续发展。