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溫敏智能纖維及其智能紡織品的研發(fā)目錄CONTENTS簡(jiǎn)介BriefIntroduction01基本概念BasicConception02未來(lái)展望FutureProspect05保暖材料ThermalInsulationMaterials06分類Classified03實(shí)際應(yīng)用PracticalApplication04PARTONE簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介溫敏性高分子材料是指對(duì)溫度刺激具有響應(yīng)性的智能高分子材料。熱敏性高分子中常含有醚鍵，取代的酰胺、羥基等官能團(tuán)，如聚(N一異丙基丙烯酰胺)(PNIPA)、聚氧化乙烯醚(PEO)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等。其中，N一異丙基丙烯酰胺(NIPA)類聚合物由于其廣闊的應(yīng)用前景，成為當(dāng)前熱敏性高分子材料研究的熱點(diǎn)。溫度敏感類材料1965年Heskins發(fā)現(xiàn)聚(N一異丙基丙烯酞胺)(PNIPAAm)水溶液在很窄的溫度范圍內(nèi)溶解度會(huì)發(fā)生顯著變化，而且高溫時(shí)溶解度降低，溫度敏感性高分子材料成為功能材料界研究熱點(diǎn)之一。溫度敏感性高分子材料是指對(duì)溫度有響應(yīng)性具有較低臨界溶解溫度(lowercriticalsolutiontemperatureLCST)的一類高分子材料，如聚乙烯基異丁酞胺(PNVIBA)、聚氧化乙烯醚(PEO)，聚乙烯毗咯烷酮(PVP)，聚異丙基丙烯酞胺(PNIPAAm)等，由于分子的特殊結(jié)構(gòu)一含有醚鍵，取代的酞胺、輕基等官能團(tuán)，其水溶液被加熱至較低臨界溶解溫度之上時(shí)，粒子體積發(fā)生收縮，溶解度驟降，水溶液分解成兩相，宏觀上呈現(xiàn)混濁，并且這種轉(zhuǎn)變是具有可逆性的。這種溫度敏感性聚合物已被用來(lái)制成凝膠、微球等，并廣泛地應(yīng)用于生物，化學(xué)藥物釋放，物相分離，醫(yī)用生物高分子材料等領(lǐng)域。溫度敏感性高分子材料的研究背景作為溫度敏感性高分子的典型代表，聚N一異丙基丙烯酞胺近20年被廣泛研究，由于其大分子側(cè)鏈上同時(shí)具有親水性的酞胺基CONH一和疏水性的異丙基一CH(CH3)，使線型PNIPAAm的水溶液呈現(xiàn)出溫度敏感特性。常溫下，線型PNIPAAm溶解于水中形成均勻的溶液，當(dāng)溫度升高至LCST左右的某一溫度時(shí)，以達(dá)到分離目的。尤其是陰離子型溫敏水凝膠PNIPAAm分離不同分子量的化合物，分離效果很好，且被分離物的分子量越大分離效果越好。采用PNIPAAm作載體而建立的免疫分析方法具有均相免疫分析速度快和異相免疫分析靈敏度高的特點(diǎn)。PARTTWO基本概念基本概念環(huán)境刺激響應(yīng)的高分子材料溫敏紡織材料近年來(lái)，具有環(huán)境刺激響應(yīng)的高分子材料越來(lái)越受到人們的關(guān)注。當(dāng)受到外界環(huán)境刺激時(shí)，此類高分子材料會(huì)做出響應(yīng)，例如膨脹/收縮、溶解/析出、親水/疏水的改變等，因此有著極其廣泛的應(yīng)用。而這里提到的環(huán)境刺激，則可以分為物理和化學(xué)兩類:物理刺激包括溫度、光線、電場(chǎng)或磁場(chǎng)的改變;化學(xué)刺激則主要是pH值的變化。由于溫度的控制極易實(shí)現(xiàn)，且當(dāng)使用溫度作為刺激方式時(shí)，響應(yīng)的引發(fā)無(wú)需加入其他化學(xué)助劑，使得溫敏高分子材料在眾多的環(huán)境刺激響應(yīng)高分子材料中脫穎而出目前研究最廣泛的是具有低臨界相溶溫度的溫敏高分子。溫敏紡織材料是指對(duì)環(huán)境溫度刺激具有響應(yīng)性的一種智能材料，通過(guò)物理或化學(xué)方法將其與紡織品結(jié)合，賦予傳統(tǒng)織物新穎的功能和高經(jīng)濟(jì)附加值。近年來(lái)，溫敏紡織品的發(fā)展迅速，在調(diào)溫調(diào)濕、抗浸儲(chǔ)水、香精緩釋、生物醫(yī)用等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，其工業(yè)化發(fā)展的方向是穩(wěn)定性好、靈敏度高、可穿著性能良好、成本低。基本概念

低臨界相溶溫度的概念

低臨界相溶溫度（LCST）一定組成和壓力下混合物從不相溶到相溶的臨界溫度隨組成變化的極小值。低于該溫度，混合物在任何組成下都能互溶成單一均相。應(yīng)用范圍由于溫敏高分子所具有的特殊的溫敏性能，使其在眾多領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用。目前，研究者對(duì)其應(yīng)用研究主要集中于生物、醫(yī)藥領(lǐng)域。由于一部分溫敏高分子的LCST位于室溫和人體溫度之間，因此其在紡織領(lǐng)域也具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，可以利用其制備具有拒水、保溫、可調(diào)節(jié)透氣性等多種功能的智能紡織材料。PARTTHREE分類分類1、溫敏高分子的分類具有LCST的溫敏高分子材料主要可分為3大類:

第1類是高分子鏈中含有酰胺基的高分子第2類是高分子主鏈或側(cè)鏈中含氧原子的高分子第3類則是高分子鏈中含有磷原子的高分子第一類溫敏高分子此類高分子鏈中含有酰胺基的高分子，例如聚(N－異丙基丙烯酰胺)、聚(N－乙烯基己內(nèi)酰胺）、聚(2-乙基－2－惡唑啉)。其中聚(N－異丙基丙烯酰胺)，簡(jiǎn)稱PNIPAAm，是目前研究最為廣泛的一種溫敏高分子。其LCST在32℃左右，與人體的體溫相近，因此在生物醫(yī)藥領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。此外，PNIPAAm的轉(zhuǎn)變區(qū)域極窄(通常在1℃內(nèi)即由親水、膨脹狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷⑹湛s狀態(tài))，轉(zhuǎn)變劇烈，且有一定程度的轉(zhuǎn)變遲滯(在升溫和降溫過(guò)程中的轉(zhuǎn)變溫度存在差異)。其結(jié)構(gòu)如下：第二類溫敏高分子此類高分子主鏈或側(cè)鏈中含氧原子的高分子，例如聚環(huán)氧乙烷、聚甲基丙烯酸酯等。與含酰胺基的溫敏高分子相比，聚甲基丙烯酸酯類溫敏高分子不存在轉(zhuǎn)變遲滯，并且其玻璃化溫度(Tg)普遍較低，大多位于0℃以下。例如，側(cè)鏈含兩個(gè)乙氧基的2－甲基－2－丙烯酸－2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯(MEO2MA)的Tg為－40℃，在室溫下呈膠狀。而含酰胺基的溫敏高分子，其Tg普遍較高，例如PNIPAAm的Tg為140℃，室溫下呈固態(tài)。因此無(wú)論是采用接枝還是涂覆方法，將具有較高Tg的溫敏高分子引入紡織品，制備的智能紡織品手感都偏硬，舒適度較差。而聚甲基丙烯酸酯類溫敏高分子由于Tg低于0℃，應(yīng)用其制備的智能紡織品手感柔軟、舒適度高，在智能紡織品領(lǐng)域具有更好的應(yīng)用前景。其結(jié)構(gòu)如下：第三類溫敏高分子此類高分子鏈中含有磷原子的高分子，例如聚(2－乙氧基－2－氧－1，3，2－二氧磷雜環(huán)戊烷)，其轉(zhuǎn)變溫度為38℃，并且轉(zhuǎn)變過(guò)程只有極小的遲滯。將聚氧乙烯和異丙基乙烯磷酸酯、磷酸乙基乙烯共聚，并利用該類溫敏高分子包覆Au納米顆粒。一方面溫敏高分子可以提高Au納米顆粒的穩(wěn)定性，另一方面還能使其在水溶液中具有可逆的溫度響應(yīng)特性。通過(guò)改變共聚物中不同類型溫敏高分子的比例，可根據(jù)實(shí)際用途需要來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)變溫度。其結(jié)構(gòu)類型如下：溫敏高分子的相轉(zhuǎn)變過(guò)程溫敏高分子材料最特殊的性質(zhì)就是在升溫過(guò)程中，高分子會(huì)經(jīng)歷由單一相到兩相的相轉(zhuǎn)變過(guò)程。以聚(2－甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯)，簡(jiǎn)稱PMEO2MA為例，其相轉(zhuǎn)變過(guò)程如下圖所示:當(dāng)外界溫度低于LCST時(shí)，水分子可以和PMEO2MA中的羰基形成分子間氫鍵，從而導(dǎo)致PMEO2MA吸水膨脹，并和水形成單一相;當(dāng)外界溫度超過(guò)其LCST時(shí)，原有的分子間氫鍵就會(huì)斷裂，新的分子內(nèi)氫鍵會(huì)在PMEO2MA內(nèi)部的羰基之間產(chǎn)生。伴隨著分子間氫鍵的斷裂和分子內(nèi)氫鍵的形成，處于膨脹狀態(tài)的PMEO2MA會(huì)快速失水收縮，并與水分離，形成兩相結(jié)構(gòu)。溫敏高分子LCST的調(diào)控方法如何調(diào)節(jié)溫敏高分子的LCST使其能夠適應(yīng)紡織品實(shí)際應(yīng)用的需要是至關(guān)重要的。針對(duì)溫敏高分子，共聚其他單體是最簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)其LCST的方法。由于溫敏高分子的相轉(zhuǎn)變是通過(guò)其高分子鏈由親水性向疏水性的轉(zhuǎn)變來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此若在聚合過(guò)程中加入其它親水的單體，則共聚物的親水性較原溫敏高分子會(huì)增加。這將直接導(dǎo)致在升溫過(guò)程中，溫敏高分子由親水向疏水的轉(zhuǎn)變延遲，亦即LCST升高。同樣，若引入其它疏水的單體，則共聚物的親水性會(huì)降低，導(dǎo)致其LCST降低。對(duì)于具有不同LCST的溫敏高分子，還可以通過(guò)在共聚過(guò)程中調(diào)節(jié)單體的配來(lái)實(shí)現(xiàn)LCST的調(diào)控。此外，盡管溫敏高分子的分子量對(duì)LCST的影響不明顯，但當(dāng)分子量很小時(shí)，末端基會(huì)對(duì)LCST產(chǎn)生很大的影響。末端基對(duì)LCST的影響規(guī)律僅限于溫敏高分子的分子量較小時(shí)才適用。隨著分子量的增加，末端基的影響就會(huì)逐漸減弱。此外，溫敏高分子所處的環(huán)境，例如水溶液中是否含有鹽或其他溶劑，對(duì)其轉(zhuǎn)變行為也會(huì)產(chǎn)生影響。二、根據(jù)性能分類隨著材料科學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)紡織品提出了更高的要求。紡織品作為人體皮膚與外界環(huán)境接觸的介質(zhì)，不僅要保暖、美觀，還要具備保健治療、保障安全等功能。其中響應(yīng)型紡織品材料受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注，尤其是溫敏紡織品，通過(guò)對(duì)外界溫度的響應(yīng)，織物的性質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)變來(lái)幫助人體適應(yīng)環(huán)境的劇烈變化。因此，可以根據(jù)不同的性能將溫敏織物分成以下幾類。2.1智能防水、抗浸織物溫敏高分子在水環(huán)境中，會(huì)吸水溶脹，呈水凝膠狀態(tài)。如將溫敏高分子引入織物表面，溶脹后的溫敏高分子可以起到防水的作用。例如，將具有溫敏性能的N-叔丁基丙烯酰胺和丙烯酰胺的無(wú)規(guī)共聚物(Poly(NTBA-co-AAm))通過(guò)涂覆的方法，利用交聯(lián)劑將溫敏高分子固定于棉織物上。下圖是原棉布和涂覆了Poly(NTBA-co-AAm)后的棉布SEM照片。通過(guò)SEM照片，可以清晰地觀察到，涂覆后的棉布纖維，表面明顯覆蓋了一層溫敏高分子。當(dāng)浸入水中時(shí)，織物上的溫敏高分子會(huì)吸水溶脹，將織物上的孔隙堵塞，阻止水分由織物表面向織物內(nèi)部滲透，從而實(shí)現(xiàn)良好的抗浸、防水功能。而當(dāng)溫度升高超過(guò)其LCST時(shí)，由于溫敏高分子的轉(zhuǎn)變行為，其平衡膨脹率會(huì)減小。

除了涂覆的方法，接枝也是采用較多的制備溫敏紡織材料的方法。例如，利用氬微波低溫等離子體引發(fā)、紫外輻射聚合將N－異基丙烯酰胺(NIPA)和2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸(AMPS)的二元共聚物(P(NIPA/AMPS))接枝到超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯(UHMWPE)織物上。當(dāng)溫度超過(guò)該類織物L(fēng)CST時(shí)，其溶脹比會(huì)突然減小，顯示出溫度響應(yīng)特性。與此同時(shí)，吸水后的試樣，其靜水壓會(huì)有極大的提高，顯示出了極好的防水性能。2.2智能調(diào)溫紡織品

當(dāng)外界溫度升高到超過(guò)溫敏高分子的LCST時(shí)，溫敏高分子會(huì)將水分子從其內(nèi)部排出，從而導(dǎo)致其體積會(huì)隨溫度改變而發(fā)生劇烈的變化。基于此，溫敏高分子還可實(shí)現(xiàn)織物的智能調(diào)溫。例如，Mid技術(shù)公司將溫敏高分子和泡沫材料復(fù)合，研究開(kāi)發(fā)了具有溫度智能響應(yīng)特性的潛水服SmartSkin。與常規(guī)潛水服僅采用氯丁橡膠類泡沫材料不同，SmartSkin的氯丁橡膠內(nèi)側(cè)加入一層溫敏高分子材料和泡沫材料的復(fù)合材料。利用溫敏高分子隨溫度變化體積改變的特點(diǎn)，控制織物中水的透過(guò)率，從而實(shí)現(xiàn)潛水服的溫度調(diào)節(jié)。在常溫下，該類智能潛水服的保暖性能和常規(guī)潛水服相近，但是在海水溫度極低的情況下，該類基于溫敏高分子的智能潛水服，具有更好的保暖性，對(duì)于體溫的保護(hù)性能提升了70%。2.3智能透氣、可呼吸紡織品由于PNIPAAm的LCST為32℃，接近人體溫度，因此其在生物醫(yī)藥等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。不僅如此，由于其LCST恰好位于人體溫度和外界溫度之間，因此很多研究人員也采用PNIPAAm來(lái)制備可智能調(diào)節(jié)透氣性的紡織材料。通過(guò)交聯(lián)劑1，2，3，4－丁烷四羧酸的交聯(lián)作用，將PNIPAAm和殼聚糖的共聚物(PNCS)微凝膠固定于棉織物的表面。下圖為含1%和3%PNCS微凝膠的棉纖維的SEM像，可以清晰地看到將PNCS微凝膠引入棉纖維后，棉纖維的表面形貌發(fā)生了明顯的變化:交聯(lián)的PNCS微凝膠顆粒在纖維的表面清晰可見(jiàn);并且隨著PNCS微凝膠加入量的增加，單位面積內(nèi)微凝膠顆粒的數(shù)量會(huì)顯著增加。織物表面的微凝膠，一方面可以作為溫度傳感器用來(lái)感知溫度的變化，另一方面也可以作為閥門(mén)來(lái)控制水蒸汽的透過(guò)率:當(dāng)溫度發(fā)生改變時(shí)，棉織物表面的多孔結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，隨著溫度升高到LCST以上，溫敏微凝膠會(huì)收縮、塌陷，使空隙的尺寸明顯加大，從而提高水蒸汽的透過(guò)率，實(shí)現(xiàn)智能控制織物的透氣性。在對(duì)含溫敏微凝膠的棉織物的性能的實(shí)驗(yàn)研究方面，通過(guò)調(diào)節(jié)外界溫度、相對(duì)濕度和溫敏微凝膠的含量，測(cè)試了不同條件下含溫敏微凝膠的棉織物的水蒸汽透過(guò)率和水分含量。獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論預(yù)期保持一致:通過(guò)在棉織物上引入溫敏微凝膠，獲得的改性棉織物具有了溫敏特性，其水分含量和水蒸汽透過(guò)率都會(huì)隨溫度改變而變化。2.4智能儲(chǔ)水紡織品溫敏高分子在溫度低于其LCST時(shí)，處于親水的狀態(tài)，具有極佳的吸水性能，能夠吸收幾倍于自身重量的水分而形成凝膠;而當(dāng)溫度升高到超過(guò)其LCST時(shí)，溫敏高分子會(huì)由親水狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷疇顟B(tài)，釋放前期吸收的水分。例如：將PNIPAAm接枝于棉織物，利用PNIPAAm的溫敏特性和高吸水性，制備獲得了智能儲(chǔ)水紡織品下圖為該類智能儲(chǔ)水紡織品的光學(xué)顯微鏡、SEM和AFM照片。接枝PNIPAAm后的棉布纖維(圖b，d)和未接枝的棉布纖維(圖a，c)相比，纖維表面很明顯地覆蓋了一層PNIPAAm高分子膜，使其直徑較未接枝的棉纖維增加了3倍。在SEM和AFM照片中，可以清晰地觀察到未接枝的棉布纖維具有光滑的表面，而接枝PNIPAAm后，纖維表面的粗糙度顯著增加，且纖維直徑的均一性也變差。接枝PNIPAAm后的纖維，其吸水性較未接枝的棉布纖維有了極大地提高。將未接枝的棉纖維放置于相對(duì)濕度為96%、溫度為23℃的密閉環(huán)境內(nèi)，其能夠吸收大約相當(dāng)于自身重量25%的水分;在相同條件下，純PNIPAAm高分子能夠吸收100%的水分;而與之形成鮮明對(duì)比的是，接枝PNIPAAm后的棉纖維可以吸收340%的水分，大大超過(guò)了未接枝的棉纖維和PNIPAAm。此外，該類棉布仍具有溫敏性能:當(dāng)溫度升高到34℃時(shí)，其由親水、膨脹的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷⑹湛s的狀態(tài)，纖維內(nèi)的水含量會(huì)由340%急劇減少到24%;繼續(xù)升溫到40℃，纖維的含水量不再發(fā)生變化。因此在干旱的沙漠地區(qū)，如將該類智能儲(chǔ)水紡織品埋于地下，由于夜間溫度較低，PNIPAAm處于親水狀態(tài)，可以吸收空氣中的水蒸汽，并將其存儲(chǔ)在織物中;而當(dāng)白天氣溫上升并超過(guò)其LCST時(shí)，原先儲(chǔ)存的水分會(huì)被排出到土壤中，可供給植物生長(zhǎng)必需的水分，實(shí)現(xiàn)水分的智能存儲(chǔ)和釋放。如下圖所示：2.5智能控釋紡織品溫敏紡織品可用作功能分子(如藥物、香水、除菌劑、精油、營(yíng)養(yǎng)素等)的控制釋放載體。目前具備溫度響應(yīng)性的功能分子控釋紡織品大都基于溫敏性凝膠體系，其中LCST在生理溫度范圍內(nèi)的溫敏性聚合物受到極大的青睞。溫度較低時(shí)，織物表面水凝膠親水性好，吸水溶脹將功能分子包裹其中;而溫度升高(高于LCST時(shí))，聚合物表現(xiàn)疏水性質(zhì)，水凝膠收縮，釋放出負(fù)載的功能分子。例如：以聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)和異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)為底物、2，2-二羥甲基丙酸(DMPA)作為擴(kuò)鏈劑，合成NCO封端的聚氨酯，然后與甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)反應(yīng)，制備得到乙烯基封端的聚氨酯前驅(qū)體。之后通過(guò)自由基聚合將上述聚氨酯前驅(qū)體與NIPAAm共聚得到溫敏性水凝膠。經(jīng)由該溫敏性水凝膠體系修飾的織物對(duì)維生素C具有溫度響應(yīng)型控制釋放的特點(diǎn)。

該類溫敏紡織品還可做成面膜，吸收營(yíng)養(yǎng)液并在體溫附近釋放，清洗后可反復(fù)吸附-釋放，多次使用。將N-羥甲基丙烯酰胺與β-環(huán)糊精共聚，得到的共聚物(CD-NMA)可用于棉織物的芳香整理。織物在室溫下存放7d后仍具有香味，而未經(jīng)處理的織物香味僅能維持2d。合成聚(2-乙氧基乙烯基乙醚)和聚羥乙基乙烯基醚嵌段共聚物(EOVE200-HOVE400)，當(dāng)EOVE200含量為20%時(shí)，LCST為20.5。當(dāng)溫度低于臨界溫度時(shí)，共聚物發(fā)生凝膠-溶膠轉(zhuǎn)變，所負(fù)載的維生素E釋放。負(fù)載的功能分子的釋放速率可以通過(guò)改變水凝膠的交聯(lián)度實(shí)現(xiàn)調(diào)控。交聯(lián)劑使用量高的水凝膠其孔結(jié)構(gòu)小，分子不易擴(kuò)散，分子量大的藥物如萬(wàn)古霉素比小分子藥物如咖啡因更難釋放。2.6智能醫(yī)用紡織品

越來(lái)越多的紡織品被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)治療和醫(yī)療保健等方面，例如醫(yī)用繃帶、傷口敷料、手術(shù)縫合線、人造血管等。溫敏聚合物改性后的織物既可吸收傷口的滲出液，又可將負(fù)載的藥物釋放，促進(jìn)傷口的愈合。相比于傳統(tǒng)的紗布，這種溫敏型智能敷料具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。將表面等離子活化處理與UV光引發(fā)接枝聚合手段相結(jié)合，在聚丙烯(PP)無(wú)紡布表面接枝溫敏性NIPAAm，之后利用戊二醛交聯(lián)技術(shù)引入殼聚糖凝膠層，得到3層結(jié)構(gòu)的傷口敷料材料。該敷料第1層為殼聚糖凝膠，作為陽(yáng)離子天然多糖，殼聚糖具有良好的生物相容性和抗菌活性，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄糖球菌的抑菌率分別達(dá)85%和91%，但主導(dǎo)傷口組織修復(fù)的成纖維細(xì)胞仍能保持良好活性。敷料第2層為溫敏性PNIPAAm層，當(dāng)溫度低于其LCST時(shí)，PNIPAAm層溶脹極易剝離，不會(huì)對(duì)新生的皮膚造成傷害

。敷料第3層為PP無(wú)紡布，其提供良好的機(jī)械性能，多孔特性能保證滲出液的及時(shí)排出，并防止二次感染的發(fā)生。在接枝了PNIPAAm的織物上復(fù)合Ag納米粒子，利用PNIPAAm的溫敏特性使Ag粒子可控釋放，也能使敷料具有智能響應(yīng)的抗菌性能。利用自由基聚合，在纖維素?zé)o紡布表面接枝了乙烯基封端的聚氨酯大單體VPUA和NIPAAm，進(jìn)一步修飾殼聚糖也能得到溫敏的抗菌織物。在組織工程和再生醫(yī)學(xué)上，紡織品材料也常用來(lái)作為細(xì)胞生長(zhǎng)的三維支架。具有溫敏性質(zhì)的無(wú)紡布支架可以提供結(jié)構(gòu)可控的孔結(jié)構(gòu)、良好的力學(xué)強(qiáng)度和彈性以及生物活性因子控釋的載體。利用具有溫敏性能的PNIPAAm和海藻酸制備獲得了具有多孔、梳型接枝結(jié)構(gòu)的材料。由于具有多孔結(jié)構(gòu)、較大的表面積和較高的鏈運(yùn)動(dòng)能力，其在膨脹中能夠快速地達(dá)到平衡，并且在溫度超過(guò)PNIPAAm的LCST(32℃)時(shí)，能夠迅速對(duì)溫度作出響應(yīng)。溫敏紡織品的接枝新技術(shù)隨著技術(shù)的發(fā)展，溫敏紡織品的制備方法也日益豐富。傳統(tǒng)的夾層法、涂層法、共混紡絲法等存在穩(wěn)定性差、強(qiáng)度差、水洗性差等諸多缺點(diǎn)。化學(xué)改性方法是指通過(guò)化學(xué)鍵將溫敏聚合物或凝膠體系共價(jià)鍵接到織物表面，主要有兩種思路:①織物活化后通過(guò)表面的活性基團(tuán)接枝(graftingto)或原位生長(zhǎng)(graftingfrom)聚合物;②通過(guò)交聯(lián)劑使聚合物在織物表面形成網(wǎng)狀交聯(lián)體系。前者可通過(guò)物理或化學(xué)方法對(duì)織物表面進(jìn)行活化處理，包括等離子體法、高能輻射法、纖維素羧甲基化法、堿解/胺解法等，然后將溫敏聚合物接枝到織物表面或引發(fā)乙烯基類功能單體在織物表面聚合。后者則是通過(guò)選擇合適的交聯(lián)劑，采用特定的工藝將聚合物凝膠鍵接到織物表面。一、低溫等離子體處理技術(shù)低溫等離子體處理技術(shù)是指在空氣、氬氣、氮?dú)獾葰怏w氛圍中，通過(guò)電場(chǎng)作用產(chǎn)生等離子體活性成分，進(jìn)而在材料表面產(chǎn)生活性基團(tuán)。此技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于:①它可以應(yīng)用于任何表面，包括不含官能團(tuán)的聚酯、聚丙烯等纖維。通過(guò)改變氣體種類、電場(chǎng)強(qiáng)度、氣體壓力、處理時(shí)間等可以調(diào)控改性后表面的親水性、官能團(tuán)種類和密度。②等離子體處理僅發(fā)生在材料表層(幾十納米)，而不會(huì)對(duì)織物的本體性質(zhì)產(chǎn)生影響。③反應(yīng)不需要有機(jī)溶劑和其他化學(xué)品的參與，因而是一種環(huán)境友好、能源消耗低的技術(shù)。二、輻照接枝法輻照聚合通常是在高能射線輻下，產(chǎn)生自由基引發(fā)乙烯基類單體聚合來(lái)制備高分子化合物。該聚合方法有以下優(yōu)點(diǎn):①不需要引發(fā)劑，所得產(chǎn)物純度較高;②聚合反應(yīng)可在常溫或低溫下進(jìn)行;③聚合反應(yīng)速率和產(chǎn)物分子量可通過(guò)改變劑量等進(jìn)行調(diào)控。

三、交聯(lián)成膜法盡管等離子體和輻射接枝技術(shù)逐漸發(fā)展成熟，但此類設(shè)備價(jià)格昂貴，限制了其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。交聯(lián)法是通過(guò)選擇合適的交聯(lián)劑，將聚合物凝膠通過(guò)化學(xué)反應(yīng)鍵接到織物表面，形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在紡織工業(yè)上，多元羧酸常用來(lái)做抗皺整理，其原理就是通過(guò)交聯(lián)來(lái)減少纖維之間的氫鍵作用。

四、原位引發(fā)聚合技術(shù)目前，越來(lái)越多的研究采用表面引發(fā)可控自由基聚合技術(shù)來(lái)制備溫敏紡織品，其優(yōu)點(diǎn)是分子量可控、分子量分布均一、單體選擇范圍廣、易于制備嵌段聚合物等。表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATＲP)技術(shù)是目前研究較多的表面改性方法之一。

PARTFOUR實(shí)際應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用1、調(diào)溫調(diào)濕纖維

日本東洋紡公司對(duì)聚丙烯酸分子鏈進(jìn)行高親水化處理，生產(chǎn)出具有高吸濕性、吸濕產(chǎn)熱、排濕冷卻等特點(diǎn)的Ekslive纖維。在20℃和相對(duì)濕度為65％時(shí)，該纖維的吸濕能力約是棉的3.5倍。纖維吸水后放出水和熱，其放熱能力約是羊毛和羽絨的2倍左右。通過(guò)調(diào)整纖維結(jié)構(gòu)，纖維的調(diào)溫調(diào)濕過(guò)程可平穩(wěn)進(jìn)行，使衣內(nèi)溫度調(diào)節(jié)緩和。Ekslive面料主要用于內(nèi)衣、運(yùn)動(dòng)裝、被褥絮棉、滑雪衫等。

2、溫敏變色纖維

溫敏變色纖維是指隨溫度的變化，顏色發(fā)生變化的纖維。溫敏纖維的加工主要是將溫敏變色染料通過(guò)共聚、共混、交聯(lián)及涂層等方法引入到纖維中或纖維表面。

日本東麗公司開(kāi)發(fā)的Sway織物，是將熱敏染料密封在微膠囊內(nèi)，然后涂層整理在織物表面。膠囊內(nèi)包含三種成分：（1）熱敏變色性色素；（2）顯色劑；（3）消色劑。調(diào)整三者比例就得到可逆的溫敏變色纖維。在溫差超過(guò)5℃時(shí)發(fā)生顏色變化，溫度變化范圍是-40℃-85℃，針對(duì)不同用途可有64種不同的變化。

溫敏變色織物可作兒童服裝、旅游用品及某些人體不宜接觸的設(shè)備、儀器、管道的外包材料。

實(shí)際應(yīng)用

3、自動(dòng)調(diào)溫纖維

自動(dòng)調(diào)溫纖維是將相變材料包覆在纖維中，根據(jù)外界環(huán)境變化，纖維中的相變材料發(fā)生液——固可逆相變，或從環(huán)境中吸收熱量?jī)?chǔ)存于纖維內(nèi)部，或放出纖維中儲(chǔ)存的熱量，在纖維周?chē)纬蓽囟认鄬?duì)恒定的微觀氣候，實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)功能。用此類纖維加工成的紡織品（服裝）具有由于相變物質(zhì)的吸熱放熱而引起的自動(dòng)調(diào)溫作用。如美國(guó)Triangle公司的OUTLAST織物，將相變材料制成微膠囊添加到紡絲液中，再紡成纖維，用于生產(chǎn)滑雪服，絕緣手套、軍鞋、消防服、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)服、頭盔等特殊產(chǎn)品。

4、形狀記憶纖維

形狀記憶纖維能在第一次熱成形時(shí)記憶初始形狀，冷卻時(shí)可進(jìn)行第二次成形，并在更低溫下將此形變固定下來(lái)，當(dāng)再次加熱時(shí)能恢復(fù)為初始形狀。應(yīng)用最普遍的形狀記憶纖維是鎳鈦合金纖維，在英國(guó)研制的防燙傷服裝，鎳鈦合金纖維首先被加工成寶塔式螺旋彈簧狀，再進(jìn)一步加工成平面狀，然后固定在服裝的面料內(nèi)，當(dāng)服裝表面接觸高溫時(shí)，纖維的形變功能被觸發(fā)，迅速由平面狀變化為寶塔狀，在兩層織物之間形成很大的空腔，使人體皮膚遠(yuǎn)離高溫，防止?fàn)C傷發(fā)生。

5、人造肌肉

異丙基丙烯酰胺是一類對(duì)溫度敏感的材料，臨界溫度為33℃。它在此溫度以下溶脹，在此溫度以上收縮。這類溫敏纖維除隨溫度變化產(chǎn)生體積變化外，還具有吸放水性、分子親水和疏水性的變化以及透明和不透明的變化。由輕度交聯(lián)的聚乙烯基甲基醚（PVME）制成的溫敏凝膠纖維在37℃上下可以進(jìn)行迅速、可逆的伸長(zhǎng)和收縮，由20℃的400微米收縮到40℃的200微米。有人用此方法制成了溫度敏感性的人造肌肉。溫敏紡織品發(fā)展中存在的問(wèn)題1、聚合物涂層的穩(wěn)定性：紡織品使用環(huán)境復(fù)雜，在長(zhǎng)期的紫外輻射、汗液浸漬、洗滌熨燙和穿著磨損等過(guò)程中維持功能涂層的穩(wěn)定性和溫敏響應(yīng)的高效性并非易事。傳統(tǒng)工業(yè)上的方法是通過(guò)后整理技術(shù)(浸軋、烘焙、涂膜等)將聚合物物理吸附到織物表面，但此類織物耐洗性差。多次洗滌后容易使功能整理劑減少，織物功能性逐漸消失。而采用化學(xué)接枝復(fù)合的方法(BuildInMethod)則能將溫敏性聚合物通過(guò)共價(jià)鍵鍵接到織物表面，可以很好地解決穩(wěn)定性和耐洗性等問(wèn)題。由于織物表面聚合物在環(huán)境溫度的刺激下體積劇烈溶脹，導(dǎo)致強(qiáng)度的顯著降低，往往通過(guò)進(jìn)一步交聯(lián)來(lái)提高其機(jī)械強(qiáng)度。但是，目前的研究大部分還僅限于對(duì)織物溫敏功能的研究，較少關(guān)注溫敏涂層的穩(wěn)定性問(wèn)題。2、織物的服用性能：溫敏紡織品作為消費(fèi)品在具備新穎功能的同時(shí)還必須滿足消費(fèi)者使用的基本要求，如安全、舒適、美觀、保暖及耐磨等。因此織物表面修飾的溫敏涂層不能降低織物原有的可穿著性能(柔軟度、白度、懸垂性、力學(xué)強(qiáng)度等)。但PNIPAAm等多數(shù)溫敏高分子往往會(huì)導(dǎo)致織