纳米技术与纺织产业升级
李继泉 (北京中商世纪纳米纺织科技发展有限公司，北京 100080)
[收稿日期]2003-02-10；[修订日期]2003-03-02
原载；纺织科学研究/2003/3第14卷第一期；10-12
[摘要]叙述了二元协同纳米界面技术的设计原理、技术特性及相关纺织产品的性能，以及该项技术在纺织产业中的应用前景；认为它在提高产品附加值、推动纺织产业升级方面将发挥重要作用。
[关键词]纳米技术 产品性能 纺织产业升级
[中图分类号]TS101.8 [文献标识码] A [文章编号]1003.1308(2003)01-0010-04
1 引言
中国作为世界第一纺织产业大国，具备纺织品、服装生产、贸易等方面的综合优势，其低档产品在国际市场上具有产业竞争力。原因在于有相对低廉的人工成本和前些年高速发展带来的大规模化等比较优势，但中国纺织工业只是国际纺织产业分工中巨大的"加工厂"之一，而高技术、高附加价值的产品仍由欧美国家垄断。随着世界经济一体化的进程，中国已成为WTO缔约国，因此中国的纺织、服装产业急待升级，以逐步改变国际纺织产业链格局，提升民族工业的国际产业竞争力。
北京中商世纪纳米纺织科技发展有限公司作为一家基于中国科学院纳米技术中心开发研制的纳米界面技术、在纺织行业科技产业转化的系统技术提供商，将世界最前沿的纳米技术应用于纺织领域，与产品、技术上下游企业强强联盟，构建纺织产业供应链管理，为国内知名纺织企业提供高附加值功能性面料制作技术，以推动民族品牌升能，推动中国纺织产业升级。
2 二元协同纳米界面技术在纺织产业中的应用
2·1二元协同纳米界面技术
2·1·1设计原理
本公司提出"二元协同纳米界面结构"这一新概念，是以有效地利用分子以上层次的化学反应和利用外场(如光场、电场、磁场、热场等)诱导下的、非平衡态的协同效应为前题，在材料的宏观表面建造二元协同纳米界面结构，并以寻求有技术产业化前景的新型界面材料为产业开发目的。对该界面材料的设计思想是；人们不一定追求合成全新的体材料，当采取某种特殊的表面加工后，在介观尺度能形成交错混杂的、两种性质不同的二维表面相区；而每个相区的面积，以及两相构建的"界面"是纳米尺寸的。试验结果表明，这样具有不同、甚至完全相反理化性质的纳米相区，在某种条件下具有协同的相互作用，以致在宏观表面上呈现出超常规的、界面物性的材料——即为二元协同纳米界面材料。公司拥有二元协同纳米界面超双亲、超双疏技术，在任何织物表面都会形成纳米尺寸效应——形成一层稳定的、纳米级空气层。
2·1·2 技术应用特性
经超双疏技术处理过的服装面料，具有超疏水、疏油的奇异特性，在织物表面形成犹如荷叶的疏水功能(液体在织物表面动如水银)同时，经过处理的面料保持原织物的特性与特征(透气、透湿等)，不含任何对人体有害的化学成分。处理后的面料在加工为成衣的过程中，不会使制衣流程有任何改变，也不会对(如；裁剪、缝制、高温整形熨烫等)处理后面料呈现的疏水特性有任何损害，因此适用于大型工业化生产。将公司拥有的纳米界面超双亲技术应用在织物表面，表现出的物理特性与上述超双疏技术完全相反。该技术可使化纤织物具有棉织物强大的吸水特性，经过处理的化纤面料(其它吸水性差的面料也同样适用)具有吸汗、透气等棉制品的特征，穿着舒适感有明显改善，并在多种织物应用上起到防静电的作用。同时，依据此起双亲技术，还可以对纺织印染工业的
少水染色及复合纤维产业作出跨时代的历史变革。
2·2超双疏性二元协同纳米纺织界面材料技术[同时具有超疏水性及超疏油性的表面]
其基本原理是；利用高分子合成化学中的纳米相分离技术，在织物纤维表面建造纳米尺寸几何形状互补(如凸与凹相间)的界面结构。由于在纳米尺寸低凹的表面可使吸附气体原子稳定存在，所以在宏观织物表面上相当于有一层稳定的气体薄膜，使油或水无法与织物的表面直接接触，从而使织物的表面呈现超双疏性。这时，水滴或油滴与界面的接触角趋于最大值。经过上述技术处理过的织物(如棉、毛、丝、麻、混纺、化纤、绒等)，不仅具有显著的超疏水、超疏油性能(包括蔬菜汁、瓜果汁、墨水、酱油、醋等各种物质)，而且不改变原有织物的各种性能(如纤维强度、染料亲和性、耐洗涤性、透气性、皮肤亲和性、免烫性、手感、颜色等)。更为革命性的变化是，从此将大大减少衣物清洁剂的用量及污水排放量，可对大自然作较好的环境保护，同时有效地节约水资源和洗涤时间。
2·3超双亲性功能纳米纺织界面材料技术(同时具有超亲水性及超亲油性的表面)
其基本原理是:在光的照射下，可引起织物表面在纳米区域形成亲水性与亲油性两相共存的二元协同纳米界面结构，这样在织物表面就会形成奇妙的超双亲性。利用这种双亲二元协同原理，可以用来设计和制造在织物基材上使用的超双亲性修饰剂。
上述技术在纤维及衣物上使用，将使它们具有超双亲性。洗涤衣物时可以仅用清水冲洗，而不再使用传统的洗洁剂。例如在化纤应用领域，将产生继"化纤面料取代天然面料"之后的第2次革命。虽然化纤面料的牢度高、强力高，但由于其吸湿性(即亲水性)差，使人在穿上后有闷热和不舒服的感觉，而本技术则解决了这一问题，能够提高化纤织物的穿着舒适性，并且手感更好，必将给纺织服装一个崭新的发展空间。对于羊毛和羊绒织物而言，经该技术处理后，可以显著提高其着色性和色牢度，同时对防缩性能也有明显改善，因而具有广阔的市场前景。
3 二元协同纳米界面技术在纺织产业中的应用范围
3·1基于纳米界面技术的功能性面料处理技术
3·1·1 超双疏功能性服装面料
功能：
①经过处理的面料，同时具有防油、防水、防尘的奇特功效;
②防水达到5级以上，防油达到6级。
特性:
①经过处理的面料，不会改变织物原有的风格(透气、透湿性)、手感和颜色;
②可以任意改变待处理面料，使其具有防油、防水或同时兼备的奇特功效;
③处理后的服装更容易清洗，机洗20次以上仍具备三防特性95%以上;
④可随意调节处理工艺流程，既可在面料上加工、又可在成衣上加工;
⑤处理加工时间非常短，处理成本低;
⑥处理过程中无任何污染排放，无任何对人体有害的物质。
3·1·2 超双亲功能性服装面料
功能:
①经过处理的化纤面料，同时具有透湿、透汗、仿真丝面料的奇特功效;
②防静电功能显著增加。
特性:
①经过处理的面料，不会改变织物原有的手感和颜色;
②经过处理的面料，改变了化纤织物原有的不透气、不透湿风格，而处理后的化纤面料(如丙纶、尼龙)则具有超过真丝吸湿速度的特性;
③自然吸收人体汗液，保持一定的水分含量，从而明显改善化纤面料易起静电的缺点;
④处理工艺流程可随意调节，既可在面料上加工、又可在成衣上加工;
⑤处理加工时间非常短，处理成本低;
⑥处理过程中无任何污染排放，无任何对人体有害物质。
3·1·3其它功能性面料
①可以实现毛纺织产品的机可洗特性;
②可以解决毛纺织产品的防皱、防缩特性;
③可以实现羊毛纤维羊绒化。
3·2基于超双亲界面技术和染色助剂的印染后整理技术
纳米界面技术在纺织领域有着广阔的应用前景，它不仅可以改善纺织材料的性能，而且可以改进传统的纺织印染技术和流程。例如它可以改善纺织面料的亲水、亲油特性，因此在难以染色的服装面料上(如化纤、毛纺、羊绒制品等)可以实现棉纺织织物的染色性能，提高织物易染色性、色牢度、鲜艳度，提高印染质量。
由于双亲及染色助剂的功能性改变，许多印染行业中的退浆、煮炼、漂白筹作业流程将发生重大变化，实现少水染色、甚至可以达到无水染色，大大降低印染成本，大幅度减少对环境的污染及对水资源的耗费。
公司同时与印染联盟客户合作，将计算机信息印染技术与纳米印染技术结合，共同改造传统印染行业，尽早实现无水染色。
依据纳米双亲技术及染色助剂，提高电脑喷墨印染速度与质量，降低喷印成本，建立小批量、个性化、高附加值印染服装产品的终端零售网络，促使部分印染企业开拓新市场。
3·3基于纳米复合物的仿真聚合纤维技术
新世纪纺织终端产品服装行业的竞争，早已不单纯局限于设计、劳动力、裁剪缝纫技术等专业领域，而是沿着整个流程一直回溯到织造、纺纱、纤维生产的竞争上。服装已经成为兼新纤维、新面料组合，主体款式造型、总体经营策划为一体的"最终装配"加工业。
将纳米聚合物复合纤维技术应用于化纤生产中，可以使化纤产品具有天然丝织产品的特性和特征。纳米纺织公司依靠纳米聚合物复合纤维技术，逐步研发具有高强力、高模量或具有耐高温、耐燃特性等特点的高性质新材料纤维，使新材料纤维具有既不会给地球环境带来危害、同时又保留了纤维良好的吸湿性、透气性、柔和光泽、染色性及可生物降解性，以及抗菌抗紫外线、防辐射、防腐、阻燃、变色、保温、防水透湿以及各种卫生保健功能。
4 结束语
对于传统纺织产业而言，只有夕阳的技术，没有夕阳的产业。中国传统纺织业通过自身技术的更新和外来技术的渗透，走过了一条机械纺织的产业升级之路。展望新世纪，在信息纺织、新材料纺织时代，中国民族纺织产业应在世界纺织产业格局中重构国际纺织产业分工链条，推动纺织产业的升级。