纺织品磁性整理的研究进展

摘要：介绍了纺织品磁性整理的几种方法和加工工艺等有关技术。研究表明，通过表面涂层法、浸渍法、电镀等方法处理后，纺织品具有一定的磁性。除整理方法不同外，整理过程中影响纺织品磁性性能的因素包括磁粉种类、磁粉含量等。可以预见，未来磁性纺织品将在医疗保健、电磁波屏蔽、非织造材料等领域发挥重要作用。

关键词：磁性；整理；纺织品；磁性颗粒

中图分类号：TS195.2 文献标志码：A

Research and Development of Magnetic Finishing of Textiles

Abstract： This paper introduced several methods of textile magnetic finishing and related processing technology. The magnetic properties of the finished textiles were different after being finished by different methods， such as surface coating and impregnation. In the finishing process， there were many factors that could affect the effect of magnetic finishing， such as the type of magnetic powder， magnetic particle content. It can be predicted that the magnetic finishing process will play an important role in the fields of medical care， electromagnetic shielding， non-woven materials and so on.

Key words： magnetism； finishing； textile； magnetic particles

随着我国居民生活水平的逐步提高，具有磁性的纺织产品逐渐被大众了解和认可。纺织品作为人们日常的生活用品，经磁性整理后成为特定的功能性纺织品，从而能够产生更多的功效。经过磁性整理后的纺织品既具有普通纺织品所没有的磁性，又具有一般磁性材料所没有的形态结构和性能，如柔软、弹性等，因此可应用于医疗保健、电磁屏蔽和非织造材料等领域。近些年，通过各种后整理方法，将磁性颗粒物等功能材料添加到纺织品中，已成为纺织品功能整理领域的热门研究对象之一。

1 磁性整理方法

纺织品磁性整理主要是对各类纺织品（织物、非织造布等）进行后整理，又或是以纤维为基体的化学、物理改性，最终使得纺织品具有一定磁性。

1.1 纺织品直接磁性整理

1.1.1 浸渍法

孟云等采用共沉淀法制得粒径相对均匀的纳米Fe3O4颗粒，然后制备了水基型纳米Fe3O4磁流体，采用浸渍法将纳米磁性Fe3O4颗粒整理到涤棉织物上，得到磁性织物。该方法的优点是磁流体的性能稳定且便于使用，缺点是处理后的涤棉织物的表面粗糙度变大。

杨梅等采用水解沉淀法来制得纳米磁性Fe3O4粒子，然后用油酸对其包裹润饰。将涤纶织物浸渍在Fe3O4粒子高度分散且相对稳定的磁性溶液中，然后经222 nm准分子激光正反面照射，最后在2%的标准皂液中洗涤后，获得具有耐洗性的磁性涤纶织物。该方法的优点是，整理后绝大多数Fe3O4颗粒牢牢地附着在纤维表面，使得织物具有较高的磁性。缺点同样是整理后织物表面变粗糙。对此，可选用适当的助剂对其进行整理，从而改善织物手感。

1.1.2 涂层法

王进美采用液相制备法制得Ni-Fe3O4磁性复合材料，金属Ni与Fe3O4颗粒形成了纳米磁性复合粒子，且具有包覆结构，再将纳米复合粒子和有机硅粘合剂配制成整理剂，对纯棉织物进行喷涂整理，使其具有良好的磁性。经该方法整理后的织物可应用在电磁波屏蔽领域。该方法相对简单，容易操作，缺点是由于整理剂涂覆在纺织品表面，导致其耐用性能较差。

1.2 以纤维为基体的化学、物理改性法

这是一种间接整理法，先对纤维进行整理，整理后的纤维用于制备磁性纺织品。

1.2.1 腔内填充法

利用该方法可制得具有磁性的天然纤维素纤维。天然纤维素纤维内部有许多孔隙，即胞腔，通过物理改性将超细磁粉填充到天然纤维素纤维的胞腔中，使其具有磁性。具体制备工艺中，先将天然纤维素纤维与超细磁性颗粒一起置于水中，然后剧烈搅拌使尽可能多的磁性颗粒填充到纤维的胞腔中，附着在纤维表面的磁性颗粒可用水洗去，最后，通过添加一定量的助留剂，使磁粉稳定地保留在纤维胞腔内。这种方法获得的磁性纤维可应用于非织造布磁性壁纸的开发。

S. Zakaria等利用该方法对天然纤维素纤维进行物理改性，获得磁性纤维。处理过程中使用了助留剂聚乙烯亚胺（PEI），使得纤维胞腔的最大填充度提高到23.5%（相对于绝对干浆），且对PEI的用量、浆干燥时的环境、渗透时间等因素M行了分析。经该方法整理后的天然纤维素纤维不但具有很高的磁性，且表面洁净，纤维强力略微降低，损伤不大。

1.2.2 定位合成法

利用纤维中可以进行阳离子交换的基团，使其与亚铁离子发生交换，再经水解和氧化，在纤维的无定形区中生成具有磁性的Fe2O3或Fe3O4而沉淀下来。原来纤维中进行阳离子交换基团的位置决定了生成的磁性物质在纤维中所处位置，所以称作定位合成法。

R. H. Marchessault等采用定位合成法，在碱性条件下，利用亚铁离子与羧甲基纤维素钠进行离子交换，在纤维上形成氢氧化亚铁，再对其进一步氧化，这样纤维中就具有了10 nm级的Fe3O4颗粒。唐爱民采用定位合成法对天然纤维素纤维进行整理，获得了纳米磁性复合纤维。

定位合成法需要利用纤维素纤维中的酸性官能团（如羧甲基、羧基和磺酸基等）进行阳离子交换，所以其应用对象有很大的局限性。如果纤维中没有可以用来进行交换的阳离子基团，那么就要利用化学改性法，先将可用来交换的阳离子基团添加到纤维中，再用合成定位法改性。

1.2.3 表面涂层法

表面涂层法可以运用在磁性复合材料的开发上。黄小忠等利用表面涂层法将表面干净的碳纤维浸渍在单分散性Fe3O4溶胶中进行浸丝，得到表面涂覆有Fe3O4颗粒的磁性碳纤维。这种方法的优点在于，纳米磁性颗粒可以均匀地涂覆在碳纤维表面，实际操作也比较简单。缺点是所制得的纺织品的耐用性能较差。

1.2.4 电镀法

孟宪光等采用电沉积技术，通过选择适当的电镀电流和温度，电镀时，阴极选用特定长度的碳纤维，在配制好的碱性电镀溶液中利用电镀法在碳纤维表面镀上一层Fe3O4，使碳纤维具有磁性。这种方法可以在碳纤维表面可以形成一层均匀紧密的具有磁性的Fe3O4薄膜，因此碳纤维的磁性较高。

2 影响纺织品磁性整理效果的因素

2.1 磁粉种类

各种磁粉所具有的磁性大小不一样，这是影响织物磁性整理效果的主要因素。各种磁粉中，氧化物磁粉和金属磁粉是常见的磁粉。

氧化物磁粉如铁氧化物磁粉、CrO2磁粉、钴铁氧化物磁粉等。其中，Fe3O4磁粉的价格便宜，生产原料容易获得且处理方式简单，各种性能都比较优异，是运用最多、最早的磁性材料之一。CrO2磁粉性能优于铁氧化物磁粉，但由于成本高等原因，这种磁粉未能广泛使用。钴铁氧化物磁粉的磁性能比氧化铁好，但其价格昂贵，热稳定差，实际运用少。

金属磁粉如铁、钴、钡、铝和镍等。将它们的金属粉末混合后可以得到具有强磁性的磁粉，但由于其加工工艺复杂，价格高，实际应用得很少。

2.2 磁粉含量

于高杰等利用高精度特斯拉计对经磁性整理后织物试样的磁感应强度进行了检测，结果表明，织物中磁性纤维的数量对织物试样的磁感应强度有直接影响。因此，可以通过适当增加磁粉用量，提高被整理织物的磁性。但磁粉的用量不能过多，否则会对织物的柔软度、手感等产生较大的影响。

2.3 纤维制品厚度

齐鲁等发现对厚度不同的纤维样品进行充磁后，各种样品所获得的磁感应强度不同。按照磁龅加原理，样品的磁感应强度是由各层磁性纤维的磁感应强度叠加的总和，所以越厚的样品所获得的磁感应强度越大。利用这一特性，可以开发加工较厚的纺织品应用在对磁感应强度要求较高的领域，如磁性医疗保健领域。

2.4 充磁时间

纺织品经过短时间的充磁后就具有较为优良的磁性，在一定程度上延长充磁时间，磁感应强度的增加效果会逐渐降低。因此，可以通过适当地延长充磁时间来提高织物的磁性，但这并不能无限提高织物的磁性。

2.5 热处理

在高温下，高分子吸收热量，体积膨胀，分子间距变大，运动空间变大且运动剧烈。实验表明，织物经热处理后再进行磁性整理所具有的磁性比没有经过热处理的磁性明显提高。织物经热处理，纤维中的聚合物处于高弹态或粘流态再充磁，粒子取向增强，而且高聚物受热后体积膨胀，分子间距变大，提供了足够的空间给磁性颗粒。因此，高温充磁效果优于常温下充磁。

3 纺织品磁性整理的发展前景

医疗保健：近几年，利用磁场对人体进行康复治疗（即磁疗）已经被人们所接受。可用于人体磁疗的磁场强度为15 ～ 50 Gs。将磁性材料与纺织品结合，开发出能长期使用而无副作用的纺织保健产品，如床上用品、服装、垫子等，这类产品可以长期使用，而且使用方便，疗效明显。

电磁波屏蔽：电磁波辐射会对人体的健康造成威胁，并且可能造成电磁干扰。织物经过磁性整理后，具有了电磁屏蔽功能，可以做成防辐射的工作服或者防护罩，能够在一定程度上降低电磁辐射的威胁。

非织造磁性过滤材料：经磁性整理后的非织造过滤材料具有一定磁性，这能够在一定程度上提高其过滤性能，使其可以更高效地吸除工业废水中的金属离子，从而产生更好的过滤效果。

农用磁性非织造布：在现代农业中，非织造布以其优越的性能可以取代传统的农用薄膜、塑料等材料，减少环境污染，并提供一些功能。而磁性材料对农作物有一定程度的影响，如促进生长成熟、提高产量等，因此将农用非织造布进行磁性整理后，可以使其性能更加优越，帮助实现农作物的高质高产。

未来，要发展磁性纺织品还需尽早建立规范化评价机制和标准的测试方法，进一步利用纳米技术研究和开发新型磁性材料，扩大磁性纺织品的应用范围。

参考文献（略）