基本信息
- 项目名称：
- 一种新型的防辐射皮芯复合纤维
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本研究制备了一种新型的防电磁辐射纤维，以低熔点金属或合金作为芯层，PET作为皮层，通过一步法熔融挤出得到复合纤维，形成耐久有效的电磁屏蔽网络，解决了现有电磁屏蔽纤维镀层易氧化，不易染色，手感差等诸多问题。另外，制备工艺简单易行，有利于工业化生产的实施，大大提高产品的性价比。使其能够在老百姓的日常生活中常用各类纺织品上得以广泛应用，彻底改变人类长期遭受辐射危害的现状。
- 详细介绍：
- 本研究制备了一种新型的防电磁辐射纤维，以低熔点金属或合金作为芯层，PET作为皮层，通过一步法熔融挤出得到复合纤维，形成耐久有效的电磁屏蔽网络，解决了现有电磁屏蔽纤维镀层易氧化，不易染色，手感差等诸多问题。 芯层的低熔点特性可为纤维的后续加工拓宽窗口，皮层选用易染色、成纤性好、加工技术成熟的聚酯为原料，为后续市场推广奠定了坚实的基础。另外，制备工艺简单易行，有利于工业化生产的实施，大大提高产品的性价比。 制备的防辐射纤维经济实用，能够在老百姓的日常生活中常用各类纺织品上得以广泛应用，最终使这些普通纺织品都具备一定的防辐射特性，彻底改变人类长期遭受辐射危害的现状。因而在服饰、家居、医疗及工业防辐射领域有广阔的应用前景，具有很好的推广价值。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的: 制备一种新型的防辐射纤维，使其能够在老百姓的日常生活中常用各类纺织品上得以广泛应用，最终使这些普通纺织品都具备一定的防辐射特性，彻底改变人类长期遭受辐射危害的现状。在有效克服现有电磁屏蔽纤维镀层易氧化，易脱落，不易染色，手感差等诸多问题的同时，利用简便易实施工业化生产的方法，制备出成本更低，屏蔽效果更好的防辐射纤维，为其在各类民用纺织品上的应用提供更广阔的空间。纤维中的低熔点金属锡或锡铅合金能够很好的被回收再利用，可以达到“十二五”关于加快建设资源节约型、环境友好型社会的要求。 创新点: (1)将易氧化、易脱落、不耐洗的金属材料以连续相形式完整的包覆在聚酯材料内部，有效克服现有电磁屏蔽纤维存在的诸多问题。同时，芯层的金属可以形成连续的导电网络，在金属用量相对较低的情况下就可以达到良好的屏蔽效能。 (2)制备工艺简单，通过一步法成型，省去了制备金属离子溶液等繁琐工艺，生产效率高，降低成本，有广阔的实用价值，为其在各类民用服饰上的应用提供更广阔的空间。 主要技术指标： Sn/PET电磁屏蔽纤维在30MHz-3GHz范围内屏蔽效能可达到48.6dB，即能屏蔽掉99.99%以上的入射电磁波。
科学性、先进性
- 科学性: 电磁屏蔽的基本原理是采用低电阻值的导体材料，利用电磁波在屏蔽导体表面的反射、在导体内部的吸收及传输过程的损耗而产生屏蔽作用。本研究中芯层分别采用了金属锡作为芯层，易于用螺杆实现它们的熔融挤出。 先进性: (1)本发明以金属为芯层，树脂为皮层，有效的避免表面金属层易氧化、易脱落、无机粉末易团聚，不能洗涤，不易染色等，从而导致屏蔽效能下降的问题。 (2)利用与聚合物熔融共挤出的低熔点金属（合金）作为连续金属填料有利于形成连续的导电网络；同时利用芯层对电磁波的反射作用和皮层PET对电磁波的吸收作用，使得电磁波在封闭的皮芯复合结构中被有效地屏蔽，较之市场上现有品牌孕妇装具有更加优异的屏蔽效能； (3)本发明制备工艺简单，属于一步法成型，无需制备金属离子溶液，更加低碳环保，降低成本、芯层材料熔点与皮层相近，熔融后可很好的分离，金属回收再利用，对可持续发展具有广阔的实用价值。
获奖情况及鉴定结果
- 本研究中的以上创新已申请专利，专利申请号为201010602884.X。该项目已收到来自上海福沁高科技企业发展有限公司的合作申请，进一步的生产合作正在洽谈中。
作品所处阶段
- 实验室阶段.
技术转让方式
- 已收到来自上海福沁高科技企业发展有限公司的合作申请，进一步的生产合作正在洽谈中。拟以专利形式转让。
作品可展示的形式
- 纤维及织物的实物，加工设备图片，制备过程视频。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 如今电磁辐射污染的防治已经受到人们的广泛关注。目前市场上的各类电磁屏蔽材料以服用纤维织物屏蔽效果最为有效。防辐射系列产品在我国还在市场初级阶段，市场需求量大。 本研究所制得的防辐射纤维克服了现有屏蔽纤维的诸多缺陷，制得的纤维织物产品不仅防辐射性能好，持久耐用，可反复洗涤，轻便舒适，经济实惠，而且可做到色彩绚丽，时尚美观，符合防辐射市场的发展趋势，具有很好的市场推广优势与前景。 随着人们对健康的关注程度以及对时尚的追求的进一步提高，将本研究制备的防辐射纤维加工成防辐射面料，再设计成各种时尚美观的服饰，窗帘，手机套，电脑防护罩等产品，相信凭借其经济实惠的价格，优异的防辐射性能，以及持久耐用，可反复洗涤，轻便舒适，时尚美观等特点，很快能在同类产品中脱颖而出，占据大部分的市场。 由于本研究的产品经济实惠，可采用本研究的方法制备通用级纤维，最终的目的是赋予普通的服用织物一定的防辐射性能。就中国而言，即使每人每年只花费200元用在防护产品上，那么这个防辐射织物市场蕴含数千亿的商机。
同类课题研究水平概述
- 目前国内开发的金属/聚合物导电复合纤维有多种制备方法，其中主要有喷涂法、化学镀、包芯纱、无机粒子或纤维与聚合物混纺，以及无机纳米粒子聚合物纤维。2005年6月1日公开的专利CN1621603 “一种锡包铜电磁屏蔽纺织品及其制备方法”提供一种通过在非金属纤维纺织品的纤维表面覆盖金属导电层，使纺织品具有电磁屏蔽作用，采用的是化学镀和电镀的方法；2009年7月29日公开专利CN101492848“金属丝包芯弹性纱及其制造方法”描述了一种可用于弹性织物或柔性织物的经、纬纱的金属丝包芯纱及其制造方法，是将金属长丝掺和进了短纤纱中。金属纤维与聚合物混纺的研究，有2010年9月22日公开的专利CN101838470A，将导电纤维层埋设在导电基体中，制成了可代替金属的电磁屏蔽塑料。对于纳米金属聚合物纤维，在2008年6月25日公开的专利CN101205640A“一种熔体直纺生产皮芯结构微波屏蔽功能纤维的方法”报道了一种在纤维皮层中加入导电纳米金属粒子的皮芯复合纺制备的纤维。但这些方法中都存在一定的问题，喷涂和化学镀的表层金属易脱落；包芯纱金属纤维制备困难；纳米粒子在复合纤维中易团聚，加工过程中易氧化；金属粒子则是需要很高的填充量才能满足电磁屏蔽的要求。 对于电磁屏蔽纤维熔融纺皮芯结构的研究也随着该领域的发展而层出不穷。2005年11月16日公开的专利CN1696360A中，制备了是导电粉料与聚合物的混合物作为皮层，聚合物与微波吸收剂作为芯层的皮芯结构电磁屏蔽纤维，所得的纤维屏蔽微波不超过90%，说明其依然存在导电粉料易团聚，由于导电材料为分散相从而导致电磁屏蔽效能低的问题；在2006年7月5日公开的专利CN1796623A“导电性能优异的复合纤维的制造方法”中，提供一种以碳纳米管作为芯层，热塑性树脂作为皮层的导电纤维，但该纤维成本较高，很难广泛的使用。 在近十年的研究中，低熔点金属（合金）/聚合物复合导电材料逐渐被人们关注。它克服了其他导电金属或合金熔点高加工难的问题。1998年熊传溪等人在《LMPM/PP复合材料的导电性能》中对复合材料的宏观性能做了详尽的研究；贺江平等在不同条件下制备Sn-Cu/HDPE复合材料中合金相微观结构。但并未见报道对低熔点金属（合金）/聚合物复合纤维的制备和性能研究。
