高分子化合物在衣服中的應(yīng)用

唐睿

（西安市第六十六中學(xué)，陜西 西安710000）

1 概述

衣服最初是指動(dòng)物和人類用來(lái)遮掩身體的物體，在原始社會(huì)就已出現(xiàn)，原始人類把身邊能找到的各種材料做成粗陋的“衣服”用以遮擋身體。最初的衣服是用獸皮或者麻類纖維和草制等成?，F(xiàn)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中衣服定義為，縫制、穿于人體起保護(hù)和裝飾作用產(chǎn)品。在各種衣服中，羽絨服，運(yùn)動(dòng)服，消防服，作戰(zhàn)服，宇航服和其它特種工作服等都用到了高分子材料，本文重點(diǎn)闡述它們的應(yīng)用。

2 高分子材料簡(jiǎn)介及其特點(diǎn)

2.1 高分子材料的簡(jiǎn)介

高分子材料以高分子化合物為基礎(chǔ)，包括橡膠，塑料，纖維，涂料，粘合劑和高分子基復(fù)合材料，可應(yīng)用于建筑、汽車、服裝、以及印刷包裝業(yè)等領(lǐng)域。高分子化合物是相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物，分子量一般10000 以上。高分子化合物又叫聚合物，由小分子重復(fù)單元聚合而成，如聚乙烯，聚酰胺，聚丙烯，聚苯乙烯，聚乙炔等。

2.2 高分子材料的特點(diǎn)

在衣服中使用的高分子材料具有許多優(yōu)異的性能。高分子化合物能夠紡絲成纖維。紡絲是將高分子溶液或者熔融態(tài)的高分子化合物，由噴絲頭細(xì)孔壓出形成化學(xué)纖維的過(guò)程。高分子化合物能夠進(jìn)行化學(xué)和物理改性。物理改性是在聚合物基體中加入其它的填料，包括各種添加劑，通過(guò)混合、混煉的方法而制成的性能突出的新材料。化學(xué)改性通過(guò)化學(xué)反應(yīng)改變材料原有性能的方法，包括引入功能性基團(tuán)，交聯(lián)提高分子量等。提高分子量，交聯(lián)等使得材料的拉伸強(qiáng)度，沖擊強(qiáng)度增大。

3 高分子材料在衣服中的應(yīng)用

3.1 高分子材料在運(yùn)動(dòng)服中的應(yīng)用

狹義的運(yùn)動(dòng)服是指專用于體育運(yùn)動(dòng)競(jìng)賽的服飾，廣義的運(yùn)動(dòng)服還包括從事戶外體育活動(dòng)所穿用的服裝。運(yùn)動(dòng)服通常是按照運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的特定要求設(shè)計(jì)制作，主要分為水上服、冰上服、田徑服、體操服、登山服、球類服、舉重服、摔跤服、擊劍服九類。

胡金蓮等人[1]論述了智能熱敏形狀記憶聚合物（聚氨酯、聚降冰片烯、反式1，4- 聚異戊二烯）在運(yùn)動(dòng)服中的應(yīng)用，形狀記憶高分子材料具有質(zhì)量輕、形狀記憶溫度易于調(diào)節(jié)、成本低廉、易于上色、形變量尺寸大、賦形容易，且易于在預(yù)定溫度下被激發(fā)等特點(diǎn)。謝富春等人[2]論述了幾種防水透氣聚氨酯薄膜及涂層結(jié)構(gòu)、防水透氣原理和成型加工工藝，列舉了在運(yùn)動(dòng)服中的應(yīng)用。李福秀[3]在介紹高科技運(yùn)動(dòng)服飾時(shí)提到，在尼龍塔夫綢上涂覆氨基酸系聚合物，制成一種具有類似“皮膚呼吸”的吸濕和排濕功能的運(yùn)動(dòng)服。

3.2 高分子材料在消防服中的應(yīng)用

消防服是保護(hù)應(yīng)急管理第一線的消防隊(duì)員人身安全的重要裝備品，它不僅是火災(zāi)救助現(xiàn)場(chǎng)必需的服飾，也是保護(hù)消防隊(duì)員身體免受傷害的防火用具。消防服必須具備一些特點(diǎn)，如耐火性、耐熱性，隔熱性和強(qiáng)韌性。特殊的消防服還具有軍用化學(xué)毒劑防護(hù)性能。

曹永強(qiáng)[4]論述了消防防化服材料對(duì)于軍用化學(xué)毒劑防護(hù)的基本原理和材料，防護(hù)服骨架材料主要是錦絲綢布，外層表面材料主要有聚氯乙稀，熱塑性聚氨酯、丁腈橡膠和氯丁橡膠等。張玉雙等人[5]論述了消防服的新材料，包括芳綸、芳砜綸、不含鹵族元素的新型阻燃黏膠纖維、相變材料、氣凝膠。徐田慧等人[6]選擇聚四氟乙烯薄膜在聚苯硫醚織物表面覆膜，使得服飾具有耐化學(xué)品滲透性能，從而制備消防員化學(xué)防護(hù)服。漆政昆等人[7]研究表明，黑色芳砜綸為外層材料、戈?duì)柼厮姑媪蠟榉浪笟鈱硬牧?、芳綸1313 針刺氈為隔熱層材料的消防服熱濕舒適性最好。

3.3 高分子材料在宇航服中的應(yīng)用

航天服是保障航天員的生命活動(dòng)和工作能力的密閉裝備，可防護(hù)空間的超高低溫、真空、微流星和太陽(yáng)輻射等環(huán)境因素對(duì)人體的危害。在真空環(huán)境中，由于低壓環(huán)境，溶于人體血液中的氮?dú)鈺?huì)逸出，使體積膨脹。宇航員如果不穿加壓氣密的航天服，就會(huì)因體內(nèi)外的氣壓差懸殊而出現(xiàn)生命危險(xiǎn)。

鄧傳明[8]報(bào)道了太空環(huán)境中艙外航天服的外層防護(hù)問(wèn)題，指出了目前外層防護(hù)基布材料一般是高性能纖維，以芳綸1313 和芳綸1414 及其混合紗為主。如果采用這兩種纖維共混交織，就能提高力學(xué)性能，便于成型加工、有較好的光學(xué)性能、熱穩(wěn)定性好。謝木香[9]將聚氯乙烯管編織在尼龍纖維層中，作為具有冷卻功能的內(nèi)服。覆蓋了氯丁橡膠的尼龍約束層，具有氣密性，能夠作為氣密服。用薄鋁片和聚四氟乙烯絲織品等材料制成了保護(hù)服。

3.4 高分子材料在作戰(zhàn)服中的應(yīng)用

作戰(zhàn)服就是軍人在執(zhí)行軍事任務(wù)，特別是作戰(zhàn)等特殊環(huán)境下穿的制式服裝，也稱為作訓(xùn)服、野戰(zhàn)服、迷彩服、特種軍服等，包括防彈衣。它的主要特點(diǎn)是具有良好的防護(hù)性能，輕便耐用，適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)活動(dòng)和平時(shí)訓(xùn)練的需要。

薛敏敏[10]報(bào)道了一種AK47 隨意掃射都沒(méi)事的最強(qiáng)防彈衣，由聚氨酯脲材料制備而成，它的最大的特點(diǎn)是強(qiáng)度比鋼鐵還要高15 倍，同時(shí)像纖維一樣柔軟。胡金蓮[1]報(bào)道了具有智能熱敏形狀記憶的聚合物聚氨酯，除了能夠作為運(yùn)動(dòng)服外，還能夠作為作戰(zhàn)服使用。王丹[11]研究了以芳砜綸纖維為基體，添加有氫氧化鎂取向膜，提高衣服的熱穩(wěn)定性能和輻射熱的防護(hù)性能，能夠作為作戰(zhàn)服使用。王書(shū)勤[12]報(bào)道了一種由50%羊毛、表面鍍鎳的丙烯腈纖維和導(dǎo)電性纖維混紡共混而成的衣服。其特點(diǎn)是能夠屏蔽電子儀器發(fā)出的電磁波。

3.5 高分子材料在羽絨服中的應(yīng)用

羽絨服是內(nèi)部充有羽絨填料的上衣，外形龐大圓潤(rùn)。羽絨服有很高的保暖性，人們?cè)谔鞖夂涞臅r(shí)候穿著能夠保暖。羽絨服相對(duì)宇航服，作戰(zhàn)服而言，使用范圍較廣，是普通人常用的服飾。

方鵬[13]將納米礦物能改性劑與高分子單體共聚，形成固態(tài)粒子再抽絲，形成納米礦物能纖維，作為羽絨服的材料。徐敏[14]講述了一種丙烯酸樹(shù)脂的涂層膠，涂在羽絨服的表面可以起到防水，防風(fēng)，防羽絨外鉆，保暖等性能。陳玉波等人[15]提到羽絨服的填充材料即羽絨，是鵝鴨腹部的絨毛，化學(xué)成分是天然的動(dòng)物蛋白纖維，相比于比植物類纖維（棉花），動(dòng)物蛋白纖維保溫性略高，其具有輕柔保暖、吸濕發(fā)散的良好性能。除了羽絨外，還可以用到腈綸和羊毛絨作為防寒保暖的服飾。蘇姿冰[16]將80%的遠(yuǎn)紅外中空滌綸纖維與20%的粘膠纖維混紡，所織面料和服裝具有優(yōu)異的保暖功能。

3.6 高分子材料在其他衣服中的應(yīng)用

本文所指的其他衣服是，除了羽絨服，運(yùn)動(dòng)服，消防服，作戰(zhàn)服，宇航服之外的特種工作服，如防靜電工作服，潛水服，無(wú)塵服。

防靜電工作服一般指用導(dǎo)電布裁剪制作成的特殊環(huán)境下的工作服飾，所有材質(zhì)是導(dǎo)電纖維，可中和或者泄漏已經(jīng)產(chǎn)生積聚的靜電荷, 同時(shí)通過(guò)靜電感應(yīng)使操作者附近帶電體的靜電電位下降[17]。

潛水服是用于防止?jié)撍畷r(shí)體溫散失過(guò)快，同時(shí)也能保護(hù)潛水員免受礁石或有害動(dòng)物植物的傷害的潛水用品。傳統(tǒng)的潛水服材料一般是雙面黏結(jié)有聚酰胺的閉孔泡沫氯丁橡膠海綿[18]。

無(wú)塵服主要應(yīng)用于電子、醫(yī)藥、食品、光學(xué)、航天航空、環(huán)保等行業(yè)潔凈車間，適用于不同的潔凈環(huán)境。無(wú)塵服的面料有兩種，一種是導(dǎo)電稠布料，一種是T/C 布。T/C 布材質(zhì)就是滌綸絲和棉絲，二者在機(jī)器上按照一定規(guī)律交織而成。

4 結(jié)論

羽絨服，運(yùn)動(dòng)服，消防服，作戰(zhàn)服，宇航服和其它特種工作服中涉及的高分子材料能夠紡絲成纖維，能夠進(jìn)行物理和化學(xué)改性，力學(xué)強(qiáng)度高。特定的衣服需要具有特定功能的高分子，故需要進(jìn)行物理化學(xué)改性，然后紡絲成纖維，紡絲過(guò)程中的應(yīng)力取向可以提高其強(qiáng)度。

關(guān)于未來(lái)高分子材料在衣服中的應(yīng)用，本文提出以下建議：

（1）使用質(zhì)量輕但又隔熱效果好的材料，如氣凝膠作為羽絨服的材料，增加保暖效果又不會(huì)增加質(zhì)量。

（2）在作戰(zhàn)服中增加羽絨服的保暖功能，使得在寒冷環(huán)境中既保暖又輕便。

（3）宇航服使用儲(chǔ)氧材料，使得在低氧無(wú)氧環(huán)境下，宇航服能夠?yàn)橛詈絾T自供氧。