磁性療法紡織品及其研究現(xiàn)狀

陳毅軍，劉正芹

(青島大學(xué)，山東 青島 266071)

磁性療法紡織品及其研究現(xiàn)狀

陳毅軍，劉正芹

(青島大學(xué)，山東 青島 266071)

文章簡(jiǎn)述了磁療對(duì)人體的保健作用及磁性纖維的加工方法，分析了影響磁療織物性能的因素，綜述了磁療功能紡織品的研究情況，展望了磁療紡織品的發(fā)展方向。

磁性纖維； 磁療紡織品； 磁療功能

磁療功能的紡織品不僅穿著舒適，而且有抗炎、消腫、降壓、改善血液粘滯度及微循環(huán)等效用而受到人們的青睞。磁性療法紡織品迎合了當(dāng)今社會(huì)人們對(duì)健康理療的需求，必有廣闊的發(fā)展前景[1]。

1　磁療作用

對(duì)于磁療的可行性，許多醫(yī)學(xué)研究者對(duì)此做了大量的研究，尤陽(yáng)[2]采用電針配合磁療治療特勤人員膝骨關(guān)節(jié)炎40例發(fā)現(xiàn)電針和磁療聯(lián)合運(yùn)用，可迅速減緩膝關(guān)節(jié)的疼痛、腫脹，增加血液循環(huán)，提高肌力，增強(qiáng)膝關(guān)節(jié)的功能。祖玉帆[3]通過(guò)選擇亞健康失眠者82例隨機(jī)分為治療組和對(duì)照組，治療組給予磁療方法證實(shí)了經(jīng)治療后匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)評(píng)分下降幅度尤為顯著，磁療有改善睡眠的作用。王靈俐[4]等利用低頻交變磁場(chǎng)調(diào)節(jié)人體生物電磁信息，對(duì)68例膝關(guān)節(jié)積液進(jìn)行治療，其效果明顯，大部分恢復(fù)正常生理功能。磁性療法不僅在醫(yī)學(xué)上得到運(yùn)行，在紡織上也同樣可行。目前在紡織上應(yīng)用磁療法的范圍，歸納起來(lái)有如下方面：①促進(jìn)細(xì)胞代謝，活化細(xì)胞，從而加速細(xì)胞內(nèi)廢物和有害物質(zhì)排泄，平衡內(nèi)分泌。②促進(jìn)血液循環(huán)，改善微循環(huán)狀態(tài)。③調(diào)整血壓，有降低血壓作用。④鎮(zhèn)靜作用，如增加睡眠時(shí)間，改善睡眠狀態(tài)。

2　磁性纖維的加工方法

磁性紡織纖維的制備主要有兩種途徑[5]，一是通過(guò)直接紡絲制成磁性纖維，二是通過(guò)基體纖維的化學(xué)、物理改性制備。

2.1共混紡絲法

共混紡絲法是將粒徑小于1微米的磁性粉體經(jīng)包覆、分散處理后制成磁性母粒，再混入成纖聚合物中進(jìn)行熔融紡絲制成磁性纖維。所得磁性纖維的性能主要取決于加入的磁性微粒的多少和粒徑的大小。共混紡絲法的優(yōu)點(diǎn)是混人纖維的磁粉軟硬磁材料均可，既可采用熔紡又可在某些濕紡或干紡場(chǎng)合下應(yīng)用，甚至可制成磁性復(fù)合纖維或異形纖維。缺點(diǎn)是混入磁粉的量不宜過(guò)多，否則纖維的強(qiáng)度會(huì)明顯降低。另外，當(dāng)在噴絲頭處外加強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)使紡絲設(shè)備復(fù)雜或造成磁污染。

2.2以纖維為基體的化學(xué) 物理改性法

腔內(nèi)填充法主要用于磁性木質(zhì)纖維的制備。因木材纖維有胞腔、胞腔間的壁上有通道，故可通過(guò)物理方法將磁粉微粒填入木材纖維的腔中制成磁性纖維，用于制造磁性紙等。將超細(xì)磁性微粒懸浮在水介質(zhì)中，加入木材纖維后劇烈攪拌，使磁性物質(zhì)微粒填充入木材纖維腦腔。再水洗除去纖維表面的磁性物質(zhì)，然后干燥。這樣制得的磁性纖維其表面很清潔，纖維強(qiáng)力損失少，可用它制成磁性紙。

2.3表面涂層法

該方法是將磁性物質(zhì)涂布在各種纖維表面制成磁性纖維。如用表面沉積涂布法制成磁性鈦酸鉀纖維。具體做法是將亞鐵鹽水溶液與堿溶液在適當(dāng)條件下先后加入鈦酸鉀纖維分散在水介質(zhì)的體系中，經(jīng)水解和空氣氧化，生成的磁性氧化鐵沉積在纖維表面，制得暗褐色磁性鈦酸鉀纖維，可用于制造磁性復(fù)合材料。

2.4定位合成法

利用某些纖維中可進(jìn)行陽(yáng)離子交換的基團(tuán)，使亞鐵離子與其發(fā)生交換，然后再經(jīng)過(guò)水解和氧化，轉(zhuǎn)化為具磁性的三氧化二鐵或四氧化三鐵而沉積在纖維的無(wú)定形區(qū)中。所生成的磁性物質(zhì)在纖維中所處位置受制于原來(lái)纖維中進(jìn)行陽(yáng)離子交換基團(tuán)的位置，故而稱為定位合成法，由于磁性微粒是在空間很小的無(wú)定形區(qū)中形成，其尺寸通常很小。由于生成的鐵氧體的尺寸小故能表現(xiàn)出超順磁性。如果基體纖維無(wú)陽(yáng)離子交換基因，則可以借助化學(xué)纖維的改性方法，先將陽(yáng)離于交換基團(tuán)引入基體纖維，再用合成定位法。

2.5浸漬法

孟云等[6]采用浸漬方法將納米Fe3O4磁流體施加到滌棉織物上制備出磁性織物。采用共沉淀法制備粒徑均勻的納米Fe3O4顆粒，再制備了水基型納米Fe3O4磁流體，然后采用浸漬法制備磁性滌棉織物。優(yōu)點(diǎn)：將納米磁性顆粒進(jìn)行表面改性，并用表面活性劑高度分散后，形成便于加工的穩(wěn)定磁流體，可為納米磁性顆粒在表面處理領(lǐng)域的應(yīng)用提供有效途徑。缺點(diǎn)：滌棉織物經(jīng)磁性納米Fe3O4顆粒處理后，表面粗糙度增大。

3　影響磁療功能織物磁性能的因素

3.1磁粉種類

在磁粉含量、皮芯比均相同的情況下，磁粉種類不同，纖維的磁性能也不同。如使用鋇鐵氧體，鋁鐵氧體及稀土類3種磁粉進(jìn)行測(cè)試，其纖維磁性能依次為：添加稀土的纖維>添加鋁鐵氧體的纖維>添加鋇鐵氧體的纖維，其原因磁性纖維的磁性能主要由所填充的磁粉粒子的磁性能所決定。

3.2磁粉含量

于高杰等[7]應(yīng)用高精度特斯拉計(jì)對(duì)磁性織物試樣進(jìn)行了表面磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量，并對(duì)織物表面磁感應(yīng)強(qiáng)度分布進(jìn)行了可視化處理，其結(jié)果表明：織物中磁性纖維含量是影響織物表面磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。在磁性纖維中，粘結(jié)磁粉是聚合物的作用，且使其粘結(jié)體具有必要的流動(dòng)性，以保證它能夠被紡制成絲。但從磁性能的角度出發(fā)，聚合物被看作磁性體中的“雜質(zhì)”，它的含量增多，將導(dǎo)致磁性纖維的磁性能降低。因此，盡量提高磁粉含量，降低聚合物含量，將有效提高磁性纖維的磁性能。但磁粉含量不能過(guò)高，因?yàn)榇欧郾旧頌閯傂粤Ｗ?，不易變形，加到聚合物中增大了體系的內(nèi)部摩擦力和流動(dòng)阻力及復(fù)合材料的模量，導(dǎo)致熔體粘度上升，從而使熔體流動(dòng)性能變差。因此在保證材料必要的流動(dòng)性能及機(jī)械力學(xué)性能情況下，盡可能地提高磁粉含量，從而得到磁性能較理想的纖維[8]。

3.3纖維厚度

齊魯?shù)萚9]在對(duì)紡成的纖維充磁過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)纖維的厚度不同，其充磁后磁感應(yīng)強(qiáng)度差異很大。磁性纖維的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨著樣品厚度的增加而增加?？梢园讯鄬拥睦w維看作是多個(gè)單層樣品的復(fù)合，在同一個(gè)磁場(chǎng)中被磁化時(shí)，各單層樣品獲得的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致，大小基本相同。根據(jù)磁場(chǎng)疊加原理，多層纖維的磁感應(yīng)強(qiáng)度為各單層樣品磁感應(yīng)強(qiáng)度之和?？梢岳么判岳w維磁感應(yīng)強(qiáng)度隨樣品纖維厚度呈線型增加的特性，加工制作較厚的織物，從而得到磁感應(yīng)強(qiáng)度更高的制品，在各個(gè)領(lǐng)域尤其是對(duì)人體的醫(yī)療保健方面加以利用。

3.4充磁時(shí)間

磁性纖維經(jīng)很短時(shí)間的充磁就可以獲得較理想的效果，之后隨著充磁時(shí)間的延長(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度則略微增長(zhǎng)[10]。在磁性纖維的芯層物料中由于含有高含量磁粉，在熔紡過(guò)程中，磁粉在聚合物中分散不均，從而產(chǎn)生磁粉的堆積。堆砌的磁粉在磁場(chǎng)作用下，經(jīng)一定時(shí)間取向排列而使纖維的磁感應(yīng)強(qiáng)度有所增長(zhǎng)，而被聚合物包覆的磁粉粒子，因其受到聚合物的粘滯阻力較大，在磁場(chǎng)作用下不能扭轉(zhuǎn)取向，故對(duì)纖維的磁感應(yīng)強(qiáng)度貢獻(xiàn)較少。所以適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)充磁時(shí)間，會(huì)使纖維的磁性有所提高，但并不能無(wú)限制地、顯著地提高纖維的磁感應(yīng)強(qiáng)度。

3.5拉伸作用

由于卷繞成型的初生纖維結(jié)構(gòu)為無(wú)序狀態(tài)，物理機(jī)械性能較低，必須經(jīng)拉伸、熱定型等后處理工序的處理，才具有使用價(jià)值。葉建忠等[10]通過(guò)研究磁性纖維的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨著纖維拉伸的變化情況，發(fā)現(xiàn)磁性纖維的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨著纖維拉伸倍數(shù)的提高而下降。為了得到磁性能較高的纖維，在保證纖維必要的物理機(jī)械性能的前提條件下，應(yīng)盡量降低后拉伸倍數(shù)。

3.6熱處理

溫度變化對(duì)高聚物分子運(yùn)動(dòng)的影響非常顯著。溫度升高，一則運(yùn)動(dòng)單元熱運(yùn)動(dòng)能量提高，二則由于體積膨脹，分子間距增加，運(yùn)動(dòng)單元活動(dòng)空間增大。對(duì)纖維進(jìn)行熱處理，使纖維中的聚合物處于高彈態(tài)或粘流態(tài)再充磁，粒子取向增強(qiáng)，這樣充磁效果肯定優(yōu)于常溫充磁的效果。實(shí)驗(yàn)表明：經(jīng)高溫?zé)崽幚淼睦w維的磁感應(yīng)強(qiáng)度比常溫下充磁的纖維的磁感應(yīng)強(qiáng)度明顯提高[10]。同時(shí)，高聚物受熱體積膨脹，分子間距增大，為磁粉粒子提供了更大的運(yùn)動(dòng)空間，也有利于粒子取向。故高溫充磁效果優(yōu)于常溫下充磁。

4　磁性療法紡織品的開發(fā)現(xiàn)狀

磁性能不同其功效也不同，做成各種制品后有不同的用途。當(dāng)前磁性材料的種類規(guī)格繁多，用量極大，在儀器、儀表、電子、宇航等諸多工業(yè)和農(nóng)、牧、漁業(yè)及醫(yī)療、保健、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)和生物技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，其作用越來(lái)越大，也更為人們所重視。如新型磁療保健內(nèi)衣[11]，其有益效果是，內(nèi)衣本體內(nèi)設(shè)置的磁療袋中因?yàn)樵O(shè)置有植物油和磁療片能促進(jìn)血液循環(huán)并能有效改善輕微婦科病；遠(yuǎn)紅外磁療保健拖鞋[12]，能持久地釋放遠(yuǎn)紅外線和負(fù)離子，在鞋墊上設(shè)置有強(qiáng)磁塊，可以穴位按摩，并且軟硬適中，透氣性好。楊帆[13]通過(guò)對(duì)磁療枕頭的臨床運(yùn)用治療，發(fā)現(xiàn)其對(duì)于治療頸椎病有一定的療效，并能促進(jìn)患者頸動(dòng)脈流入腦部的血流量，使腦神經(jīng)處于有序活動(dòng)狀態(tài)，提高記憶力。汪淏[14]為幫助中老年腰腿疼痛患者進(jìn)行腰腹部日常保健,設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)紅外磁療腰腹帶裝置。人體細(xì)胞是具有一定磁性的微型體，磁性纖維可以調(diào)整人體的機(jī)體功能。將納米粒子進(jìn)行分散處理或抗氧化處理后再與粘膠纖維共混，在一定條件下可噴成功能性粘膠纖維，用此功能性粘膠纖維再與棉紗等混紡可織成各種功能性纖維織物，如抗紫外線，抗可見光[15～19]。

5　存在問題和發(fā)展方向

磁性功能紡織品還存在不完善的地方和亟待解決的問，例如在對(duì)產(chǎn)品磁通量的測(cè)量上，還未形成統(tǒng)一的評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)，同一產(chǎn)品利用不同的測(cè)量方法得出不同的磁通量，導(dǎo)致企業(yè)內(nèi)部出現(xiàn)一定程度的混亂現(xiàn)象；又如市場(chǎng)監(jiān)督力度不夠，部分商家會(huì)夸大磁療產(chǎn)品的功效等。為促進(jìn)磁療功能紡織品的快速發(fā)展，將物理磁學(xué)、醫(yī)學(xué)磁學(xué)與紡織服裝學(xué)完美契合[20]，故有必要從以下幾個(gè)方面尋求突破：

(1)建立標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法和評(píng)價(jià)機(jī)制，使檢測(cè)向規(guī)范化方向發(fā)展，保障消費(fèi)者的權(quán)益。

(2)進(jìn)一步發(fā)展磁療功能紡織品材料，將磁療紡織材料與其他各種功能材料有機(jī)地結(jié)合為一體。具體途徑以下：①采用納米技術(shù)的磁性材料的研究；②進(jìn)一步提升磁性粉體材料技術(shù)；③其他新型材料在磁療功能紡織品中的應(yīng)用。

(3)開發(fā)新型的磁性保健織物，選用不同的工藝、組織結(jié)構(gòu)、風(fēng)格特征制得不同的保健織物，進(jìn)而獲得更加成熟的一套磁性保健織物生產(chǎn)體系，使其成為具有不同檔次的保健功能和舒適性的面料，以適應(yīng)更廣泛的需求。

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Development of Magnetic Therapy Textiles

ChenYijun，LiuZhengqin

(Qingdao University，Qingdao 266071，China)

The effects of magnetotherapy on human health and the processing methods of magnetic fibers were sketched. Then the factors which influence flux density of magnetic therapy textiles were analyzed. The situations of the magnetic therapy textiles were summarized, and the suggestions about development of magnetic therapy textiles are put forward．

magnetic fiber； magnetic therapy textile； magnetotherapy function

2015-07-30

陳毅軍(1990—)，男，湖南婁底人，碩士研究生。

TS101

A

1009-3028(2015)05-0042-04