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1、新兴的学科重点：重点：功能纤维性能功能纤维性能难点：难点：功能纤维类别交集功能纤维类别交集第三节第三节产业用产业用功能纤维功能纤维 一、一、概述概述1 1、功能纤维含义、功能纤维含义事事实实上上关关于于功功能能纤纤维维的的定定义义目目前前尚尚未未标标准准化化。功功能能性性材材料料是是指指那那些些具具有有可可用用于于工工业业和和技技术术中中的的有有关关物物理理和和化化学学功功能能如如光光、电电、磁磁、声声、热热等等特特性性的的各各种种材材料料，包包括括电电功功能能材材料料、磁磁功功能能材材料料、光光功功能能材材料料、超超导导材材料料、智智能能材材料料、储储氢氢材材料料、生生物物医医学学材材料料、
2、组组织织工工程程材材料料、纳纳米米药药物物载载体体、功功能能膜膜、功功能能陶陶瓷瓷、功功能能纤纤维维。而而纤纤维维的的功功能能，是是指指纤纤维维受受到到外外部部作作用用时时，使使这这些些作作用用发发生生质质的的转转变变或或量量的的变变化化，使使纤纤维维产产生生导导电电、传传递递、储储存存、光光电电及及生生物物相相溶溶性性等等方方面面的的能能力力。有有时时也也指指在在纤纤维维的的一一般般形形态态功功能能上上赋赋予予新新的的特特殊殊的的功功能能，所所以以更更广广义义地地也也包包括括超高性能超高性能纤维纤维。2、功能纤维分类、功能纤维分类（1 1）、按功能材料的性质分为）、按功能材料的性质分为A A
3、、金金属属纤纤维维材材料料金金属属材材料料是是最最早早和和最最多多被被人人类类使使用用的的材材料料。由由于于金金属属纤纤维维具具有有易易加加工工性性、导导电电性性以以及及较较高高的的工工程程材材料料性性能能，使使其应用领域极为广泛，如交通工具、电子、防护、增强等。其应用领域极为广泛，如交通工具、电子、防护、增强等。B B、无无机机纤纤维维材材料料包包括括玻玻璃璃纤纤维维、陶陶瓷瓷纤纤维维和和矿矿物物纤纤维维等等。其其具具有有质质硬硬、强强度度高高、耐耐高高温温、化化学学稳稳定定性性好好、电电绝绝缘缘性性等等，广广泛泛作作为为制制备备耐耐高高温温产产品品、化化工工催催化化剂剂载载体体、介介电电材
4、材料料、功功能能膜膜材材料料、防防腐材料、空气净化材料等。腐材料、空气净化材料等。C C、高高分分子子纤纤维维材材料料合合成成纤纤维维由由于于其其相相对对分分子子量量大大、材材料料质质轻轻、韧韧性性好好、可可加加工工性性强强而而应应用用领领域域极极广广。如如合合成成纤纤维维开开始始应应用用于于航航空空、航航天天（高高强强度度耐耐高高温温材材料料）、电电子子、光光学学（质质轻轻导导电电和和发发光光材材料料）、环环保保、能能源源（絮絮凝凝剂剂、高高吸吸附附储储氢氢材材料料）、医医疗疗（医医疗疗器器械械、缓缓释释药）等领域。可以说，合成纤维应用无处不在。药）等领域。可以说，合成纤维应用无处不在。D
5、D、复复合合材材料料复复合合材材料料是是将将两两种种或或两两种种以以上上性性能能不不同同的的材材料料组组合合成成一一个个整整体体，从从而而表表现现出出某某些些优优于于其其中中任任何何一一种种材材料料性性能能的的材材料料。复合材料按基体相又分为金属基、陶瓷基和聚合物基复合材料。复合材料按基体相又分为金属基、陶瓷基和聚合物基复合材料。（2）、按功能纤维材料的性能分为）、按功能纤维材料的性能分为A、物理性物理性电电气气、电电子子性性如如导导电电性性、抗抗静静电电性性、高高绝绝缘缘性性、光光电电性性、热热电电性以及信息记忆性等。性以及信息记忆性等。热热学学如如耐耐高高温温性性、绝绝热热性性、防防火火阻
6、阻燃燃性性、热热敏敏性性、蓄蓄热热性性以以及及耐低温性等。耐低温性等。光光学学如如导导光光性性、光光折折射射性性、光光干干涉涉性性、光光致致变变色色性性、耐耐光光耐耐候候性、光吸收性以及偏光性等。性、光吸收性以及偏光性等。物物理理形形态态如如异异型型截截面面形形状状、超超极极细细纤纤度度、表表面面微微细细加加工工性性（细细孔、凹凸性）等。孔、凹凸性）等。B、化学性化学性光化学光化学如光降解性、光交联性等。如光降解性、光交联性等。化学反应化学反应如消臭功能、催化活性功能等。如消臭功能、催化活性功能等。C、物质分离性物质分离性分离性分离性如中空分离性、微孔分离性、反渗透性等。如中空分离性、微孔分离
7、性、反渗透性等。吸附交换吸附交换如离子交换性、高吸水性、选择吸附性等。如离子交换性、高吸水性、选择吸附性等。D、生物适应性生物适应性医疗保健医疗保健如抗菌性、芳香性、生物适应性等。如抗菌性、芳香性、生物适应性等。生物性生物性如人工透析性、生物吸收性、生物相容性等。如人工透析性、生物吸收性、生物相容性等。（3 3）、按功能纤维材料的功能和应用领域分为）、按功能纤维材料的功能和应用领域分为耐高温材料、耐高温材料、抗低温材料、抗低温材料、超导材料、超导材料、半导体材料、半导体材料、磁性材料、磁性材料、生物医用材料、生物医用材料、智能材料、智能材料、储氢材料、储氢材料、组织工程材料、组织工程材料、药物
8、载体等。药物载体等。3 3、功能纤维的发展、功能纤维的发展功功能能纤纤维维的的出出现现只只有有30403040年年的的时时间间，由由于于与与人人们们生生活活密密切切相相关关而而广广泛泛应应用用。如如工工业业生生产产中中常常需需要要耐耐热热阻阻燃燃的的工工作作服服、抗抗静静电电服服以以及及导导电电的的服服装装，在在衣衣料料方方面面已已经经不不满满足足单单一一功功能能的的纤纤维维面面料料。现现在在的的功功能能性性纤纤维维的的发发展展正正由由功功能能性性衣衣料料用用途途扩扩大大到到非非衣衣料料领领域域，特特别别是是产产业业用用纺纺织织品品领领域。域。钠钠米米材材料料出出现现已已有有2020多多年年，
9、目目前前在在材材料料制制备备和和性性能能开开发发方方面面取取得得了了阶阶段段性性成成果果，正正步步入入全全面面应应用用和和工工艺艺完完善善阶阶段段。采采用用钠钠米米粉粉体体的的合合成成纤纤维维使使得得功功能能纤纤维维具具有有更更好好的的功功能能，纳纳米米无无机机材材料料也也开开始始广广泛泛研研制制和和应应用用。纳纳米米技技术术在在功功能能材材料料的的应应用用甚甚至至可可能能作作为为第第四四次次工工业业革革命命的的先先导导，推推进进和改变人类社会的发展。和改变人类社会的发展。二、抗静电纤维和导电纤维二、抗静电纤维和导电纤维1、概述、概述合合成成纤纤维维在在加加工工和和使使用用中中的的静静电电问问
10、题题促促进进了了纺纺织织材材料料抗抗静静电电技技术术的的发发展展。从从纺纺织织材材料料抗抗静静电电加加工工的的技技术术思思路路来来看看，一一方方面面是是降降低低摩摩擦擦程程度度、控控制制电电荷荷的的产产生生；另另一一方方面面是是提提高高纤纤维维的的导导电电性性能能，以以加加快快电电荷荷的的泄泄漏漏。如如可可以以采采用用抗抗静静电电纤纤维维、导导电电纤纤维维与与普普通通合合成成纤纤维维的的混混纺纺、交交织织或或嵌嵌织织的的方法提高纤维集合体的导电能力，克服静电干扰。方法提高纤维集合体的导电能力，克服静电干扰。纺织材料抗静电技术的发展经历纺织材料抗静电技术的发展经历三个阶段三个阶段：一一是是用用表
11、表面面活活性性剂剂对对纤纤维维或或织织物物进进行行亲亲水水化化处处理理，提提高高纤纤维维的的吸吸湿性，从而降低纺织品的电阻率、加快电荷逸散。湿性，从而降低纺织品的电阻率、加快电荷逸散。二二是是对对成成纤纤高高聚聚物物进进行行共共混混、共共聚聚合合、接接枝枝改改性性引引入入亲亲水水性性极极性性基基因因，或或在在纤纤维维内内部部添添加加抗抗静静电电剂剂，制制取取抗抗静静电电纤纤维维。抗抗静静电电纤纤维维的的电电阻阻率率为为1081010cm，由由抗抗静静电电纤纤维维制制造造纺纺织织品品、或或混混用用较较高高比比例例到到普普通通合合成成纤纤维维中中，可可消消除除加加工工和和使使用用中中的的静静电电困
12、困扰扰，但但仍仍以以高高湿湿环境作为电荷逸散的必要条件；环境作为电荷逸散的必要条件；三三是是导导电电纤纤维维的的研研制制和和应应用用研研究究，包包括括金金属属纤纤维维、碳碳纤纤维维、导导电电聚聚合合物物等等导导电电物物质质均均一一型型导导电电纤纤维维的的研研究究，合合成成纤纤维维外外层层涂涂覆覆碳碳黑黑等等导导电电成成分分的的导导电电物物质质包包覆覆型型导导电电纤纤维维的的研研究究，碳碳黑黑或或金金属属化化合合物物与与成成纤纤高高聚聚物物复复合合纺纺丝丝得得到到的的导导电电物物质质复复合合型型导导电电纤纤维维的的研研究究。导导电电纤纤维维的的电电阻阻率率一一般般低低于于107cm，甚甚至至小小
13、到到10-410-5cm。导导电电纤纤维维的的应应用用使使纺纺织织品品抗抗静静电电效效果果显显著著、耐耐久久而而不不受受0-4环环境境湿湿度度的的影影响响，并可应用于防静电工作服等特种功能性纺织品及各种产业用纺织品。并可应用于防静电工作服等特种功能性纺织品及各种产业用纺织品。2、抗静电纤维的种类、抗静电纤维的种类（1 1）、表面活性剂添加型纤维）、表面活性剂添加型纤维 采采用用表表面面活活性性剂剂直直接接对对合合成成纤纤维维及及制制品品表表面面进进行行抗抗静静电电处处理理的的方方法法始始于于上上世世纪纪5050年年代代，适适合合于于各各种种纤纤维维材材料料。作作用用原原理理为为表表面面活活性性
14、剂剂分分子子疏疏水水端端吸吸附附于于纤纤维维表表面面、亲亲水水性性极极性性基基团团指指向向空空间间，形形成成极极性性表表面面，吸吸附附空空气气中中的的水水分分子子，降降低低纤纤维维的的表表面面电电阻阻率率，加加速速电电荷荷逸逸散散。所所用用表表面面活活性性剂剂包包括括阳阳离离子子型型、阴阴离离子子型和非离子型型和非离子型。为为制制备备效效果果相相对对耐耐久久的的表表面面活活性性剂剂添添加加型型抗抗静静电电纤纤维维，可可采采用用将将表表面面活活性性剂剂添添加加到到纺纺丝丝液液中中进进行行共共混混纺纺丝丝的的方方法法，利利用用表表面面活活性性剂剂从从内内向向外外的的不不断断迁迁移移扩扩散散，使使纤
15、纤维维表表面面长长期期含含有有表表面面活活性性剂剂。表表面面活活性性剂剂的的极极性性应应与与成成纤纤高高聚聚物物有有适适当当的的差差异异，如如极极性性相相似似，则则二二者者相相容容性性好好，共共混混纺纺丝丝后后表表面面活活性性剂剂难难以以迁迁移移，纤纤维维内内部部的的表表面面活活性性剂剂未未吸吸收收水水分分而而不不起起作作用用；如如极极性性相相差差过过大大，则则很很难难相相容容，共共混混纺纺丝丝后后表表面面活活性性剂剂很很快快渗渗析析到到表表面面，影影响响抗抗静静电电效效果果的的耐耐久久性性。由由于于表表面面活活性性剂剂的的迁迁移移是是在在纤纤维维的的非非晶晶区区依依靠靠布布朗朗运运动动向向纤
16、纤维维表表面面迁迁移移的的，这这种种运运动动在在纤纤维维的的玻玻璃璃化化温温度度TgTg以以上上时时比比较较活活跃跃、而而在在TgTg以以下下时时难难以以进进行行，故故表表面面活活性性剂剂内内部部添添加加型型抗抗静静电电纤纤维维只只适适用用于于TgTg处于室温的成纤高聚物。处于室温的成纤高聚物。此此外外，还还有有用用粘粘合合剂剂将将表表面面活活性性剂剂固固着着于于纤纤维维表表面面、或或使使表表面面活活性性剂剂在在纤纤维维表表面面交交联联成成膜膜等等方方法法，其其效效果果类类似于在塑料表面涂刷抗静电清漆。似于在塑料表面涂刷抗静电清漆。(2)(2)、共共混混、共共聚聚合合和和接接枝枝改改性性型型抗
17、抗静静电纤维电纤维 共共混混、共共聚聚合合和和接接枝枝改改性性型型抗抗静静电电纤纤维维的的共共同同特特点点是是在在成成纤纤高高聚聚物物中中添添加加亲亲水水性性单单体体或或聚聚合合物物，提提高吸湿性、从而获得抗静电性能。高吸湿性、从而获得抗静电性能。在在PA、PAN、PET等等基基体体中中添添加加聚聚亚亚烷烷基基二二醇醇类类聚聚合合物物进进行行共共混混纺纺丝丝的的研研究究始始于于上上世世纪纪60年年代代。如如用用PET与与聚聚氧氧乙乙烯烯醚醚的的嵌嵌段段共共聚聚物物和和PET共共混混纺纺丝丝，可可显显著著提提高高PET的的抗抗静静电电性性能能。硫硫酸酸铜铜混混入入腈腈纶纶纺纺丝丝液液中中，纺纺丝
18、丝凝凝固固成成形形后后再再经经含含硫硫还还原原剂剂处处理理，可可提提高高导导电电纤纤维维的的生生产产效效率率、提提高高导导电电性性能能的的耐耐久久性性。除除普普通通成成纤纤高高聚聚物物与与亲亲水水性性聚聚合合物物共共混混的的典典型型共共混混纺纺丝丝方方式式外外，还还有有聚聚合合过过程程中中加加入入亲亲水水性性聚聚合合物物、形形成成微微多多相相分分散散体体系系的的共共混混方方式式。例例如如将将聚聚乙乙二二醇醇加加入入到到已已内内酰酰胺胺反反应应混混合合物物中中，聚聚乙乙二二醇醇以以原原纤纤状状分分散散于于PA6之之中中。同同时时聚聚乙乙二二酵酵也也有有少少量量端端羟羟基基与与己己内内酰酰胺胺开开
19、环环后后生生成成的的氨氨基基己己酸酸中中的的羟羟基基反反应应，提提高高了了抗抗静静电电性性能能的的耐耐久久性性。当当聚聚乙乙二二醇醇的的加加入入量量为为0、2、5时时，PA6纤纤维维的的静静电电半半衰衰期期分分别别为为73600s、16s、5.2s，经经20次次皂皂洗洗后后分分别别为为乃乃73600s、36.3s、18.3s可可见见有有较较明明显显的的作作用用。但但在在加加入入量量大大于于6时时，效效果果渐渐不不明明显显，且且影影响响聚聚合合物物体体系系的的流流变变性性，纺纺丝丝困困难难。用用共共聚聚合合的的方方式式将将亲亲水水性性极极性性单单体体聚聚合合到到疏疏水水性性合合成成纤纤维维主主链
20、链上上，例例如如在在PET大大分分子子中中嵌嵌人人聚聚乙乙二二醇醇，也也可可提提高高纤纤维维的的吸吸湿湿性性和和抗抗静静电电性性能能。PP中中嵌嵌入入4.55的的高高分分子子季季铵铵盐盐，可可使使PP纤纤维维的的平平衡衡回回潮潮率率提提高高到到5.9%7.1%，电电阻阻率率下下降降6个个数数量量级级，达达到纤维素纤维的水平。到纤维素纤维的水平。采采用用化化学学引引发发、热热引引发发、高高能能射射线线和和紫紫外外线线辐辐照照引引发发的的接接枝枝改改性性方方法法，将将亲亲水水性性单单体体接接枝枝于于纤纤维维表表面面，可可有有效效地地改改善善合合成成纤纤维维的的吸吸湿湿性性，且且亲亲水水性性单单体体
21、的的用用量量远远少少于于其其他他方方法法，耐耐久久性性好好。例例如如、PE纤纤维维以以二二氯氯甲甲烷烷为为膨膨胀胀剂剂、表表面面接接枝枝丙丙烯烯酸酸后后可可提提高高吸吸湿湿性性能能、抗抗静静电电性性能能和和染染色色性性能能，在在接接枝枝率率为为0、5.3、9.2时时，织织物物静静电电半半衰衰期期分分别别为为405s、0.5s、0.5s；经经5次次皂皂洗洗后后的的半半衰衰期期为为405s、14s、0.5s。聚聚酯酯纤纤维维通通常常采采用用乙乙烯烯基基吡吡啶啶、丙丙烯烯酸酸、丙丙烯烯酸酸钠钠、甲甲基基丙丙烯烯酸酸、甲甲基基丙丙烯烯酸酸钠钠、甲甲基基丙丙烯烯酸酸羟羟乙乙基基酯酯等等单单体体或或聚聚乙
22、乙二二醇醇二二甲甲基基丙丙烯烯酸酸酯酯、聚聚乙乙二二醇醇二二丙丙烯烯酸酸酯酯等等活活性性低低聚聚物物进进行行接接枝枝改改性性，形形成成抗抗静静电电纤纤维维。接接枝枝率率通通常在常在10以下。以下。(3)(3)、金属导电纤维、金属导电纤维 金金属属纤纤维维出出现现于于上上世世纪纪6060年年代代，目目前前使使用用最最多多的的金金属属材材料料为为不不锈锈钢钢，也也有有铜铜、铝铝、镍镍等等。通通常常制制成成短短纤纤维维，与与普普通通纺纺织织纤纤维维混混纺纺织织造造，用用于于防防静静电电地地毯毯和和工工作作服服面面料料。金金属属纤纤的的特特点点是是导导电电性性能能好好(10(10-4-41010-5
23、5cm)cm)，耐耐热热，耐耐化化学学腐腐蚀蚀，但但抱抱合合力力小小，可可纺纺性性能能差差，制制成成高高细细度度纤纤维维时时价价格昂贵；成品色泽受限制。格昂贵；成品色泽受限制。(4)(4)、碳素导电纤维、碳素导电纤维粘粘胶胶基基、PANPAN基基、沥沥青青基基碳碳纤纤维维均均为为良良好好的的导导电电纤纤维维(10(10-3-31010-4-4cm)cm)，且且高高强强、耐耐热热、耐耐化化学学药药品品。但但纤纤维维模模量量高高、缺缺乏乏韧韧性性、不不耐耐弯弯折折、无无热热收收缩缩能能力力，不不适适合合于于纺纺织织品品使使用用。碳碳短短纤纤维维可可填填加加于于地地毯毯胶胶乳中，赋予导电性。乳中，赋
24、予导电性。（5 5）、导电聚合物制成的有机导电纤维）、导电聚合物制成的有机导电纤维自自19771977年年美美国国科科学学家家A.F.A.F.HeegerHeeger发发现现聚聚乙乙炔炔经经掺掺杂杂有有明明显显的的导导电电能能力力以以来来，聚聚乙乙炔炔、聚聚苯苯胺胺、聚聚吡吡咯咯、聚聚噻噻吩吩等等导导电电聚聚合合物物有有迅迅速速的的发发展展，目目前前加加碘碘聚聚乙乙炔炔的的导导电电能能力力已已达达到到室室温温下下金金属属铜铜的的水水平平(10(10-4-4cm)cm)。但但导导电电聚聚合合物物目目前前尚尚难难应应用用于于纺纺织织品品；主主链链中中的的共共扼扼结结构构使使分分子子链链僵僵直直，不
25、不溶溶不不熔熔，难难以以纺纺丝丝加加工工；某某些些导导电电聚聚合合物物中中的的氧氧原原子子对对水水极极不不稳稳定定；某某些些导导电电聚聚合合物物的的单单体体有有毒毒且且怀怀疑疑是是致致癌癌物物质质，某某些些掺掺杂杂剂剂多多有有毒毒性性；复复杂杂的合成工艺使其制造成本昂贵。的合成工艺使其制造成本昂贵。(6)、普普通通合合成成纤纤维维涂涂敷敷导导电电物物质质制制成成的的有有机机导电纤维导电纤维有有机机导导电电纤纤维维产产生生于于20世世纪纪60年年代代末末期期，帝帝人人公公司司、BASF公公司司率率先先开开发发了了表表面面涂涂覆覆碳碳黑黑的的有有机机导导电电纤纤维维。此此后后以以普普通通合合成成纤
26、纤维维为为基基体体，通通过过物物理理、机机械械、化化学学等等途途径径在在纤纤维维表表面面涂涂敷敷固固着着金金属属、碳碳、导导电电高高分分子子等等导导电电物物质质的的方方法法出出现现过过许许多多。此此类类导导电电纤纤维维可可获获得得较较低低的的电电阻阻率率，导导电电成成分分都都分分布布在在纤纤维维表表面面，放放电电效效果果好好，但但在在摩摩擦擦和和反反复复洗洗涤涤后后皮皮层层导导电电物物质质较较易易剥剥落落。目目前前应应用用较较广广的的碳碳黑黑涂涂敷敷型型有有机机导导电电纤纤维维的的电电阻阻率率通通常常在在103cm。化化学学电电镀镀法法和和真真空空蒸蒸发发吸吸附附法法。合合成成纤纤维维编编织织
27、成成针针织织物物经经化化学学电电镀镀或或真真空空镀镀膜膜，再再解解编编制制成成导导电电纤纤维维。如如美美国国RohmandHass公公司司用用化化学学镀镀层层方方法法在在尼尼龙龙纤纤维维表表面面镀镀银银制制成成导导电电纤纤维维xStatic，东东洋洋纺纺公公司司用用低低温温熔熔融融态态金金属属浸浸渍渍制制成成具具有有金金属属皮皮层层的的导导电电纤纤维维等等。表表面面金金属属化化导导电电纤纤维维的的电电阻阻率率可可达达到到10-4cm，但但耐耐久久性性、可可纺纺性和染色性能较差，应用范围受到限制。性和染色性能较差，应用范围受到限制。隙隙缝缝式式机机械械涂涂敷敷法法。金金属属粉粉末末或或碳碳黑黑添
28、添加加于于粘粘合合剂剂(白白乳乳胶胶、丙丙烯烯酸酸树树脂脂、环环氧氧PA树树脂脂等等)，粘粘合合剂剂定定量量注注射射到到隙隙缝缝上上，纤纤维维连连续续通通过过隙隙缝缝时时涂涂敷敷于于表表面面。固固化化后后经经防防水水处处理理，制制成成导导电电纤纤维维。电电阻阻率率可可达达10-210-3cm。日日本本帝帝人人公公司司的的“梅梅塔塔莱莱安安”即即以以聚聚酰胺为基材，以此法涂碳黑粉末制得。酰胺为基材，以此法涂碳黑粉末制得。嵌嵌碳碳法法。采采用用皮皮芯芯复复合合结结构构的的合合成成纤纤维维为为基基材材，皮皮层层有有较较低低的的熔熔点点。纤纤维维在在与与碳碳黑黑相相接接触触的的状状态态下下加加热热，当
29、当皮皮层层软软化化时时碳碳黑黑嵌嵌人人纤纤维维表表面面。英英国国IGI公公司司曾曾以以PET、PA为为基基材材用用此此法法生生产产导导电电纤纤维。维。渗渗入入法法。日日本本菱菱田田三三郎郎将将涤涤纶纶置置于于含含Na2S和和HCI的的混混合合溶溶液液的的密密闭闭容容器器中中，然然后后再再经经含含硫硫化化铜铜和和还还原原剂剂的的混混合合溶溶液液处处理理，在在Na2S和和HCI反反应应产产生生的的Na2S气气体体高高压压作作用用下下使使Na2S渗渗人人纤纤维维内内部部，使涤纶获得耐久的导电性。使涤纶获得耐久的导电性。此外还有此外还有络合法、吸附法络合法、吸附法等。等。(7)、复合纺丝法制成的有机导
30、电纤维、复合纺丝法制成的有机导电纤维为为寻寻求求导导电电性性能能及及耐耐久久性性更更好好的的导导电电纤纤维维，1974年年美美国国DuPont公公司司率率先先开开发发了了以以含含碳碳黑黑的的PE为为芯芯、以以PA66为为鞘鞘的的皮皮芯芯复复合合导导电电纤纤维维Antron。此此后后各各大大化化纤纤公公司司纷纷纷纷开开始始含含碳碳黑黑复复合合导导电电纤纤维维的的研研究究与与开开发发，到到80年年代代末末期期，日日本本碳碳黑黑复复合合型型导导电电纤纤维维的的年年产产量量达达到到200吨吨。由由于于碳碳黑黑复复合合导导电电纤纤维维通通常常呈呈灰灰黑黑色色，不不适适合合于于浅浅色色纺纺织织品品，故故其
31、其应应用用范范围围受受到到限限制制。曾曾对对碳碳黑黑复复合合导导电电纤纤维维采采用用增增加加含含消消光光剂剂皮皮层层的的方方法法屏屏蔽蔽碳碳黑黑的的黑黑色色，但但效效果果有有限限；采采用用普普通通合合成成纤纤维维长长丝丝和和碳碳黑黑复复合合导导电电纤纤维维长长丝丝做做成成混混纤纤丝丝的的方方法法可可降降低低灰灰度度，但但导导电电能能力力受受到到影影响响。80年年代代开开始始了了导导电电纤纤维维的的白白色色化化研研究究，以以微微粒粒的的铜铜、银银、镍镍、镉镉等等金金属属的的硫硫化化物物、碘碘化化物物或或氧氧化化物物为为导导电电物物质质，复合纺丝制得适合各种染色要求的白色导电纤维。复合纺丝制得适合
32、各种染色要求的白色导电纤维。3、应用领域、应用领域抗抗静静电电纤纤维维和和导导电电纤纤维维由由于于其其电电学学功功能能，所所以以广广泛泛地地应应用用于于纺纺织织品品、通通用用工工程程、耐耐热热材材料料、交交通通工工具具、运运动动器器材材、航航空空及及航航天天等等方方面面。如如：轮轮船船电电磁磁波波的的吸吸收收罩罩；导导电电工工作作服服；发发热热覆覆盖盖材材料料；电电磁磁波波屏屏蔽蔽罩罩；导导电电过过滤滤材材料料等等。将将混混有有各各种种导导电电纤纤维维（按按不不同同用用途途，导导电电纤纤维维含含量量为为0.5%5%）的的制制品品，可可制制成成各各种种防防静静电电工工作作服服、手手套套、帽帽、毛
33、毛巾巾、窗窗帘帘、地地毯毯、缝缝纫纫线线等等，广广泛泛应应用用于于油油田田、石石油油运运输输加加工工、煤煤矿矿、炸药工业、电子工业、感光材料工业等场所。炸药工业、电子工业、感光材料工业等场所。4、导电纤维的发展方向、导电纤维的发展方向使使用用导导电电纤纤维维是是纺纺织织材材料料抗抗静静电电技技术术发发展展的的基基本本方方向向。从从国国内内外外应应用用经经验验来来看看，被被覆覆型型和和复复合合型型有有机机导导电电纤纤维维最最适适合合于于制制造造永永久久性性抗抗静静电电的的纺纺织织品品。从从纺纺织织产产品品抗抗静静电电功功能能的的需需求求特特征征来来看看，导电纤维应着重发展如下两大类品种：导电纤维
34、应着重发展如下两大类品种：适适应应民民用用纺纺织织品品各各种种染染色色性性能能需需要要的的金金属化合物复合白色高电导有机导电纤维；属化合物复合白色高电导有机导电纤维；适适应应特特殊殊功功能能纺纺织织品品(如如无无尘尘无无菌菌防防爆爆工工作作服服、电电磁磁屏屏蔽蔽织织物物等等)需需要要的的碳碳黑黑涂涂敷敷或或碳碳黑黑复合高电导有机导电纤维。复合高电导有机导电纤维。三、三、金属纤维金属纤维1、概述（略）、概述（略）2、金属纤维制作方法、金属纤维制作方法 制制作作金金属属纤纤维维的的方方法法很很多多，大大体体上上分分为为拉拉拔拔、切切削削和和熔熔抽抽三三类类。其其中中使使用用最最多多的的是是集束拉伸
35、法、振动切削法和悬滴熔融纺丝法。集束拉伸法、振动切削法和悬滴熔融纺丝法。（1）、拉拨法）、拉拨法单单线线拉拉拔拔法法。产产品品表表面面光光滑滑、尺尺寸寸精精确确，但但是是工工序序繁繁琐琐、生生产产周周期期长长价价格格昂昂贵贵，而而且且将将普普通通强强度度的的金金属属要拉到直径要拉到直径10微米以下，则几乎是不可能的。微米以下，则几乎是不可能的。集集束束拉拉伸伸法法。此此法法是是把把几几十十甚甚至至上上万万根根金金属属线线包包在在圆圆管管里里进进行行拉拉拔拔，实实现现了了拉拉伸伸过过程程中中多多根根线线同同时时减减径径，待待拉拉到到所所需需的的芯芯丝丝直直径径时时剥剥去去包包复复管管，把把芯芯丝
36、丝分分离离开开来来。这这种种方方法法提提高高了了生生产产效效率率，降降低低了了成成本本。以以直直径径12m的的不不锈锈钢钢细细丝丝为为例例，其其价价格格仅仅为为单单线线拉拉拔拔法法的的1/30150。目前主要用于不锈钢纤维的生产，每年有大量产品上市。目前主要用于不锈钢纤维的生产，每年有大量产品上市。（2）、切削法）、切削法切切削削法法是是以以固固态态金金属属作作为为原原料料用用刀刀具具切切削削成成纤纤维维屑屑，其其方方法法简简单单，生生产产周周期期短短，成成本本低低，但但是是很很难难得得到到截截面面均均匀匀光光滑滑的的纤纤维维，主主要要用用来来生生产产短短的的金金属属纤纤维维。具具体有如下方法
37、：体有如下方法：振振动动切切削削法法。产产品品最最小小直直径径可可达达20m，长长度度0.520mmmm，截截面面多多为为扁扁状状。凡凡是是切切削削性性能能良良好好的的金金属属几几乎乎都都可可能能实实现现振振动动切切削削，如如碳碳钢钢、不不锈锈钢钢、铜铜铝铝及及其合金。其合金。纵切法。这种方法的成材率稍低。纵切法。这种方法的成材率稍低。剃削法等。剃削法等。（3）、熔抽法）、熔抽法熔熔抽抽法法是是从从液液态态金金属属直直接接生生产产金金属属纤纤维维的的方方法法，成本较低但是需要专门的设备。具体方法有：成本较低但是需要专门的设备。具体方法有：熔熔融融纺纺丝丝法法。这这是是一一种种类类似似生生产产玻
38、玻璃璃纤纤维维及及合合成成纤纤维维的的方方法法。用用来来生生产产铝铝、锡锡、锌锌及及铅铅等等低低熔熔点点金金属属的的纤纤维维，可可以以制制出出直直径径25250m的的长长纤维。纤维。悬滴熔融牵引法。悬滴熔融牵引法。玻玻璃璃包包复复熔熔纺纺法法。自自由由飞飞出出熔熔纺纺法法，可可以以获获得得连连续续的的长长纤纤维维也也可可生生产产短短纤纤维维，用用这这种种方方法法已已经制成铍、高温合金、铝、硼及不锈钢纤维。经制成铍、高温合金、铝、硼及不锈钢纤维。熔融抽拉法等。熔融抽拉法等。3、金属纤维的特性、金属纤维的特性纤维规格及特性纤维规格及特性单线拉伸：单线拉伸：12m连续，圆形、表面光滑、尺寸准确连续，
39、圆形、表面光滑、尺寸准确集束拉伸：集束拉伸：4m连续，圆形、表面粉糙连续，圆形、表面粉糙剃削：剃削：8m短纤维短纤维通常为三角形通常为三角形振动切削：振动切削：20m长度长度0.052cm，非圆形，表面粗糙非圆形，表面粗糙熔融纺丝：熔融纺丝：25m连续、圆形，低熔点合金连续、圆形，低熔点合金坩坩埚埚熔熔融融牵牵引引：25m，连连续续或或可可控控制制长长度度，小小直直径径的的基本为圆形，大直径的为新月形基本为圆形，大直径的为新月形国产单线拉伸：圆形、连续国产单线拉伸：圆形、连续国产集束拉伸：国产集束拉伸：8m、圆形，连续圆形，连续4、金属纤维的用途、金属纤维的用途随随着着金金属属纤纤维维生生产产
40、方方法法的的不不断断创创新新或或完完善善，其其应应用用范范围围日日益益扩扩大大。它它不不仅仅用用于于化化工工；机机械械、冶冶金金、纺纺织织等等一一般般工工业业部部门门和和日日常常生生活活中中，而而且且在在航航空空、航航天天、原原子子能能、电电子子及及军军工工部部门门的的高高技技术术领领域域有有着着重重要要用用途途。金金属属纤纤维维的的应应用用形形式式大大体体分分为为纺纺织织物物制制品品、多多孔孔材材料料制制品品及及增增强强复合材料复合材料三类。三类。（1）、纺织物）、纺织物掺掺有有不不锈锈钢钢纤纤维维的的纺纺织织物物已已经经广广泛泛地地用用于于抗抗静静电电用用品品、导导电电服服、雷雷达敏感织物
41、等。纺织物多用集束拉伸法生产。达敏感织物等。纺织物多用集束拉伸法生产。抗抗静静电电织织物物。这这种种织织物物中中混混入入了了重重量量比比0.51的的不不锈锈钢钢纤纤维维，用来制做抗静电工作服、仪器罩等。用来制做抗静电工作服、仪器罩等。导导电电布布及及屏屏蔽蔽布布。用用作作导导电电布布的的不不锈锈钢钢含含量量高高达达2540，布布料料熔熔断断电电流流5A，主主要要用用于于25104V以以上上的的高高压压电电路路检检修修工工人人的的带带电电作作业业服服。屏屏蔽蔽布布的的不不锈锈钢钢纤纤维维含含量量515，要要求求屏屏蔽蔽效效率率为为2535dB(屏屏蔽蔽效效率率20lgV1/V2，V1为为屏屏蔽蔽
42、前前电电压压，V2为为屏屏蔽蔽后后电电压压)，主要用于微波、电磁波环境的人身防范。，主要用于微波、电磁波环境的人身防范。雷雷达达敏敏感感织织物物。利利用用金金属属能能反反射射电电磁磁波波的的特特性性将将金金属属纤纤维维与与有有机机纤纤维维混混纺纺在在一一起起，使使之之能能够够反反射射雷雷达达波波并并被被雷雷达达所所接接收收。此此类类纺纺织织物物叫叫做做雷雷达达敏敏感感织织物物。这这些些金金属属纤纤维维是是镀镀银银的的铜铜铝铝及及其其合合金金。不不锈锈钢钢、阳阳极极氧氧化化铝铝也也比比较较常常用用。加加不不锈锈钢钢纤纤维维(515)的的织织物物反反射率高达射率高达96，这样雷达就能得到强回波。，
43、这样雷达就能得到强回波。纯纯不不锈锈钢钢纤纤维维织织物物。用用不不锈锈钢钢纤纤维维织织成成的的金金属属布布，可可用用于于冶冶金金过过程程中中的的高高温温干干式式吸吸尘尘袋袋，起起到到保保护护环环境境的的作作用用。在在钢钢厂厂已已经经采采用用了这种吸尘袋来代替湿法吸尘，节约水资源。了这种吸尘袋来代替湿法吸尘，节约水资源。（2）、金属纤维多孔材料）、金属纤维多孔材料 多多孔孔金金属属材材料料在在航航空空、航航海海、化化工工、能能源源、电电子子工工业业及及环环境境保保护护等等许许多多领领域域广广泛泛应应用用。随随着着现现代代科科技技的的发发展展对对多多孔孔材材料料提提出出了了更更高高的的要要求求，比
44、比如如耐耐高高温温，耐耐腐腐蚀蚀，高高弹弹性性模模量量，重重量量轻轻，效效率率高高等等。传传统统的的多多孔孔金金属属材材料料主主要要是是用用金金属属粉粉末末烧烧结结法法制制成成的的。金金属属纤纤维维技技术术的的发发展展使使多多孔孔材材料料的的孔孔隙隙度度、渗渗透透性性、强强度度、塑塑性性都都得到改善。得到改善。特点是特点是：孔孔隙隙度度能能在在098这这样样大大的的范范围围内内调调节节，而粉末冶金的不超过而粉末冶金的不超过50；孔孔隙隙度度相相同同时时，其其强强度度和和塑塑性性比比粉粉末末冶冶金金产品高几倍；产品高几倍；在在具具有有良良好好的的净净化化精精度度的的同同时时还还有有很很高高的的渗
45、透性；渗透性；可以制大面积薄板形多孔材料。可以制大面积薄板形多孔材料。应用应用过过滤滤器器。纤纤维维过过滤滤器器制制成成高高渗渗透透率率的的过过滤滤器器。这这种种材材料料既既耐耐噪噪声冲击又可用来精制高粘度液体。声冲击又可用来精制高粘度液体。金属毡金属毡。不锈钢纤维毡在美国最早用于航空发动机。不锈钢纤维毡在美国最早用于航空发动机。燃气涡轮的摩擦密封。即金属毡密封件叶片和内锐边密封材料。燃气涡轮的摩擦密封。即金属毡密封件叶片和内锐边密封材料。润润滑滑与与密密封封。金金属属纤纤维维烧烧结结体体可可实实现现良良好好的的自自润润滑滑作作用用，在在密密封环境工作时有自动补偿磨损的功能，可延长设备使用寿命
46、。封环境工作时有自动补偿磨损的功能，可延长设备使用寿命。吸吸声声材材料料。金金属属纤纤维维多多孔孔材材料料结结构构中中，空空隙隙曲曲折折相相连连，改改变变了了声声音音传传播播的的直直线线性性，由由于于粘粘滞滞流流动动而而使使其其能能量量损损失失。这这种种制制品品有有惊惊人的声音阻尼能力，是理想的防噪音材料。人的声音阻尼能力，是理想的防噪音材料。节节能能热热管管材材料料。采采用用金金属属纤纤维维可可以以人人为为地地控控制制孔孔隙隙度度，用用各各向向异性纤维定向排列形成定向通道，适合制作热管的管芯。异性纤维定向排列形成定向通道，适合制作热管的管芯。其其他他用用途途。金金属属纤纤维维还还可可用用做做
47、隔隔热热垫垫、发发汗汗材材料料、阻阻焰焰器器、减减震器等。震器等。金金属属纤纤维维结结构构件件还还可可以以用用来来制制作作多多孔孔镍镍一一镉镉电电池池的的电电极极、吸吸油油绳绳、复复印印机机的的消消静静电电刷刷子子和和低低磨磨损损大大电电流流导导电电刷刷子子、笔笔尖尖、催催化化介介质质及及加加热热构构件件等等。用用铅铅纤纤维维毡毡代代替替铅铅板板在在蓄蓄电电池池上上使使用用也也取取得得了了成成功。功。（3 3）、金属纤维增强复合材料）、金属纤维增强复合材料金金属属纤纤维维增增强强耐耐火火材材料料。金金属属纤纤维维增增强强耐耐火火材材料料在在美美国国于于1978年年就就用用于于高高温温加加热热炉
48、炉。现现在在高高炉炉烟烟道道衬衬里里、氧氧气气底底吹吹转转炉炉点点火火器器衬衬里里及及各各种种加加热热炉炉的的耐火材料普通采用这一技术。耐火材料普通采用这一技术。金金属属纤纤维维增增强强陶陶瓷瓷工工具具。使使用用直直径径0.33mm，长长25.4mm的的310不不锈锈钢钢增增强强的的氧氧化化铝铝陶陶瓷瓷工工具具，有有很很好好的的高高温温性性能能。在在1185可可以以长长期期使使用用，在在573能能够保持室温强度的够保持室温强度的82。金金属属纤纤维维增增强强混混凝凝土土。把把短短的的金金属属纤纤维维加加到到混混凝凝土土中中提提高高了了支支撑撑载载荷荷的的能能力力，钢钢纤纤维维还还能能起起到到抑
49、抑制制裂裂纹纹的的作作用用，从从而而提提高高了了混混凝凝土土的的抗抗拉拉强强度度、弯弯曲曲强强度度、冲冲击击强强度度和和抗抗剥剥落落性性。所所用用钢钢纤纤维维直直径径0.20.6mm，长长1360mm，占占混混凝凝土土的的体体积积比比为为0.52是是一一种种新新颖颖的的建建筑筑结结构构材材料料，已已经经用用来来建建筑隧道及飞机跑道。筑隧道及飞机跑道。纤纤维维增增强强金金属属基基复复合合材材料料。不不锈锈钢钢纤纤维维的的抗抗拉拉强强度度高高达达20003500MPa(铝铝合合金金一一般般为为500700MPa)，用用它它来来增增强强铝铝、镁镁轻轻合合金金能能大大幅幅度度提提高高在在高高温温及及低
50、低温温下下的的机机械械性性能能。其其性性能能取取决决于于不不锈锈钢钢的的含含量量。钨钨纤纤维维增增强强高高温温合合金金的的工工作作温温度度比比目目前前使使用用的的高高温温材材料料高高200，使使用用寿寿命命也也长长数数倍倍，抗抗热热震震性性能能高高29倍倍，抗抗热热疲疲劳劳性性能能相相等等优异。优异。其他金属纤维增强复合材料。其他金属纤维增强复合材料。A、金金属属纤纤维维塑塑料料复复合合材材料料，用用不不锈锈钢钢、铝铝、铜铜合合金金短短纤纤维维填填加加到到塑塑料料中中制制成成的的复复合合材材料料有有许许多多用用途途，如如屏屏蔽蔽电电磁磁干干扰扰和和射射频频干干扰扰用用的的机机壳壳、塑塑料料室室