2008年,中國(guó)航天員將首次出艙在太空行走。人類的飛天夢(mèng)想不僅是對(duì)航天技術(shù)的考驗(yàn),也是對(duì)化纖新材料的重大考驗(yàn)。中國(guó)工程院姚穆院士近日接受記者采訪時(shí)指出,傳統(tǒng)化纖品種經(jīng)過(guò)多年發(fā)展目前已趨飽和,今后世界化纖業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)是高性能、新功能為主導(dǎo)的產(chǎn)品。種種跡象表明,世界化纖業(yè)已經(jīng)跨入新纖維時(shí)代。
姚穆院士指出,人類對(duì)宇宙的探索離不開高性能纖維材料的支持。以宇航服,特別是航天員艙外操作用航天服所用的新型化纖材料為例,它們?cè)诿嫦蛱?yáng)方向時(shí)要耐280℃高溫,而在背太陽(yáng)方向則需耐-160℃低溫;在服外真空、服內(nèi)接近1個(gè)大氣壓的壓力差條件下,還需保證足夠強(qiáng)度及必要的柔軟可變形活動(dòng)能力,并保證宇航服厚度在一定范圍內(nèi)。聚四氟乙烯纖維就具備上述性能。由于航天員在太空行走的時(shí)候,還要防止'太陽(yáng)風(fēng)'中諸如α粒子、β粒子、γ粒子以及中子流等的致命轟擊,為此,科學(xué)家們又研發(fā)出能滿足這些要求的氮化硼纖維。
此外,還有一些應(yīng)用領(lǐng)域要求纖維在抗酸、堿、鹽類物質(zhì)穩(wěn)定性方面具有良好表現(xiàn),并要求抗沖擊強(qiáng)度、抗剪切強(qiáng)度高,以及良好的導(dǎo)電性能或電絕緣性能。在機(jī)械制造、電工設(shè)備、化工設(shè)備、運(yùn)輸機(jī)械、電子器材、建筑材料、航空航天與國(guó)防裝備等各個(gè)領(lǐng)域,都離不開新型化纖材料的支持。這些新型纖維一般以高強(qiáng)度或高模量為主,兼具密度較輕、耐熱溫度高、熱分解溫度高等特點(diǎn)。
據(jù)了解,人類對(duì)于天然纖維的開發(fā)利用可以追溯到9000多年前,而合成纖維1936年才面世,其中有大部分高性能品種至今尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。目前,已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的有機(jī)纖維品種有:間位芳綸、對(duì)位芳綸、聚對(duì)亞苯基苯并二噻唑纖維、聚對(duì)亞苯基苯并二咪唑纖維、超高分子量聚乙烯纖維、高強(qiáng)高模聚乙烯醇纖維、高強(qiáng)聚丙烯纖維等。
目前在合成纖維中,聚酯纖維2005年全球產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)2470萬(wàn)噸,聚丙烯纖維達(dá)630萬(wàn)噸。而在高性能纖維中,產(chǎn)能最大的芳綸(包括間位芳綸和對(duì)位芳綸)目前還不足20萬(wàn)噸/年,與前者形成鮮明對(duì)照。
姚穆院士表示,科技的發(fā)展讓人們對(duì)化纖新材料提出了越來(lái)越高的要求。比如近年來(lái)職能服裝用的新型化纖正引起人們廣泛關(guān)注。這種新型化纖材料不僅要實(shí)現(xiàn)服裝穿著過(guò)程中的各種要求,如達(dá)到穿著的舒適性、美觀性、安全性、衛(wèi)生性之外,同時(shí)能實(shí)現(xiàn)某些職能要求和功能要求,例如楊利偉、費(fèi)俊龍、聶海勝等航天員的服裝中就裝置有衛(wèi)星定位系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、生理狀況測(cè)試記錄顯示發(fā)射系統(tǒng),可以將航天員的脈搏、血壓、血糖等情況和環(huán)境條件中有害物質(zhì)、有毒氣體、有害輻射等情況進(jìn)行測(cè)試和記錄,并發(fā)射回地面監(jiān)控系統(tǒng)。
另外,服裝用紡織品和家用紡織品中除了提出保形、抗皺、抗起球、懸垂好、顏色鮮艷、色牢、光澤好要求之外,又對(duì)新功能纖維提出新的重點(diǎn)流行用途。新功能纖維是以傳統(tǒng)紡織纖維,如化學(xué)纖維中的滌綸、錦綸、腈綸、維綸、丙綸、乙綸、氨綸為主進(jìn)行改性,再通過(guò)改變纖維的界面形狀、表面狀態(tài)、形態(tài)結(jié)構(gòu)等手段,使其具有新的功能,如舒適性方面要求具有保暖、涼爽、吸濕、導(dǎo)汗、快干、柔軟,且無(wú)刺癢等特性;安全性方面要求提高纖維的極限氧指數(shù)等,為此需混入高溫炭化成分,從而達(dá)到阻燃、防溶滴、防紫外線、防電磁輻射及有害氣體吸附等特性;衛(wèi)生性方面則突出抑菌、抗菌、防臭等特性;美觀性方面要求顯色、可控變色、反光、閃光等特性;醫(yī)療性方面要求抗菌及生物相容等特性。