镀银纤维功效.doc

镀银纤维既能抗菌，又能调控体温和湿度，甚至还可以控制体味。这种能保护皮肤、祛除身上发出的难闻气味，并能阻挡医用纺织物上的污染物的纺织品拥有十分广阔的市场前景。
金属银杀菌的机理就是阻断细菌的生理过程。在温暖潮湿的环境里，银离子具有非常高的生物活性——这意味着银离子极易同其它物质相结合，使得细菌细胞膜内外的蛋白质凝固，从而阻断细菌细胞的呼吸和繁殖过程。环境越温暖潮湿，银离子的活性就越强，因此镀银纤维十分适合应用于服装领域。
诺贝尔纤维科技公司（Noble Fiber Technologies）的创始人麦克纳利（William McNally）聘请了6名全职科学家经过5年的研究，开发出一种名为X-Static的镀银纤维。这种纤维不仅能抗菌，还具有抗静电功能和良好的体温调节功能。目前，已经有玛莎百货（Marks & Spencer）、阿迪达斯、彪马（Puma）和斯派德（Spyder）等著名服装厂商开始生产带有X-Static纤维的产品。就连研发能力很强的强生公司也要求和这家小公司共同开发新一代绷带产品。（纺织导报）

镀银纤维的研发进展及应用
2006年09月27日 星期三 10:45
摘要：镀银纤维作为一种高性能功能纤维，其独特的抗菌除臭、防电磁波辐射、抗静电、调节体温等功能受人瞩目。文章介绍了功能纤维镀银纤维的制备方法，概括了镀银纤维在国内外的发展状况，论述了镀银纤维的抗菌除臭、热效应、抗静电、电磁屏蔽等功能特征，并在此基础上对其应用领域进行分析和展望。
1  镀银纤维的历史及现状
　　1．1纤维外镀金属技术
　　早在10世纪，德国、以色列、美国就率先展开了在纤维上镀铜、镍、银等金属的研究．并开发出了相关产品，此后日本、俄罗斯、中国也相继开始了这方面的研发，现已有许多相关专利。目前，将镀银、镀铜、镀镍纤维在防辐射纺织品及服装上的应用已独树一帜。纤维外镀金属技术主要分为以下3类。
　　1) 化学镀：采用化学品中的还原剂，使金属离子还原沉积在基布表面形成金属膜。其最大缺点是化学镀生产过程中会产生含重金属离子的污水，必将受到环境保护的制约。
　　2) 电镀利用电流使溶液中的金属离子还原，在被镀纤维基材表面形成金属膜。
　　3) 真空镀：在真空状态下将金属以原子或分子状态在纺织材料表面上沉积堆砌成纳米结构金属膜，实现纺织材料表面功能化。它包括：真空蒸镀、真空离子镀和真空溅射等3种方法。真空镀膜技术是目前世界最先进的表面处理技术．在纺织材料表面实现金属化效果最为理想。
　　1．2 现有镀银纤维品种及制备
　　世界上最大的镀银纤维品牌是美国Nobel Fiber Tech—nologies(诺贝尔纤维科技公司)的X—Static。其最初采用的是化学镀技术，即在聚酰胺纤维表面镀一层纯银。目前，该纤维已授权百余家厂商生产，但价格一直居高不下，去年销售额5 000多万美元。另外，Nobel公司的姊妹公司Sauquoil也开发了一种叫(Contax的镀银纤维。
　　日本对镀银纤维的研究也非常活跃。TOYOSHIMA & Co．,Ltd．在1999年开发出商标名为μ—func的镀银聚酯纤维(图1)。它是在透明的聚酯薄膜(厚度为9μm)上作纯银镀膜(厚度约0．1μm)，镀膜上再覆盖一层同厚度的聚酯膜，然后将其切成230 μm或150μm宽的细条丝而成。其构造如图1。此外，三菱（Mitsubishi）材料公司于2001年开发制造出镀银聚酯纤维AGposs．纤维直径为15～25 μm银的厚度为0．1 μm(图2)。

　　我国济南丽丝特纤维有限公司自行研制的镀银纤维, 采用多靶磁控溅射柔性镀膜技术和复合电镀技术在涤纶或锦纶上镀银，于2004年申请了发明专利。它是基于化纤基材不导电的性质，先采用真空镀的方式．在纤维表面溅镀一层银膜，再采用电镀的方法镀银。这种工艺具有镀膜均匀、附着力强、耐洗等优点。
　　随着镀银纤维逐步应用在内衣、家纺，特种服装，医疗、体育、部队装备等领域，特别是在贴身穿用纺织品上，又有替代镀镍、镀铜纤维的发展趋势，国内市场对镀银纤维的需求量必将越来越大。而当前国内的技术工艺多处在试验阶段．大多企业还不具备批量生产镀银纤维的条件，所急需的镀银纤维及织物还要批量进口。
　　目前国内少有的几家生产镀银纤维的工厂，大多是采用的化学镀银工艺。生产效率低、成本高、污染严重，生产过程种受到环保部门的严格限制。而国外对镀银纤维生产工艺技术又相对保密。所以市场上虽有镀银纤维出现，但其质量水平及规模化生产无法满足社会需求。而济南丽丝特纤维有限公司利用真空镀、电镀技术制备镀银纤维，加工过程无污染，可连续生产，质量稳定，提升了我国镀银纤维的自主研发及规模化生产能力。
　　2 镀银纤维功能及特性
　　2．1 镀银纤维功能
　　镀银纤维基材一般采用的是合成纤维，因表面镀了一层纯银而具有银的天然金属光泽。金属银是所有金属中导电，导热性能最强的，是最有效的储存及反射材质。现代医学界认为银具有非常有效的广谱抗菌性，目前尚未发现人体对纯银产生过敏的任何报告。镀银纤维因此具有良好的抗菌除臭、热传导、热反射、抗静电、防辐射等功能。
　　2．1．1 抗菌除臭
　　抗菌是通过抑制细菌增殖而达到抗菌的目的，而除臭不仅指消除环境中已经生成的臭气，还包括细菌分解人体汗液、皮脂所生成的恶臭，腐败物质、化学物质等固有的气味。
　　镀银纤维抗菌原理有2点：一是银及溶出的银离子与细菌蛋白质、核酸接触，并与蛋白质，核酸分子中的巯基(一SH)、氨基(一NH)等含硫、氨的官能团发生反应，以达到抗菌目的。二是光催化反应。在光的作用下，银离子能起到催化活性中心的作用．激活水和空气中的氧，产生羟基自由基(一HO)和活性氧离子(02)，活性氧离子具有很强的氧化能力，能在短时间内破坏细菌的繁殖能力而使细胞死亡，从而达到抗菌的目的。
　　镀银纤维有很好的除臭功能，这是因为在温暖潮湿的环境里，银有非常高的生物活性，极易与其它物质结合。此时，纤维上银离子通过将细菌细胞膜内外的蛋白质凝固，杀死或抑制细菌的繁殖，防止有机物腐败分散而产生的臭气，达到除臭目的。
　　据报道，混纺纱线中含3％AGposs银纤维(Mitsutuji Textile生产)时，能在1h内除掉99．9％的葡萄球菌，并且在很长时间保持稳定的抗菌性,而没有混入3％AGposs的参比纤维每毫升的菌落总数是原来的500多倍：100％AGposs银纤维能在18 h内使许兰毛癣菌每毫升菌落总数从10万个减少到不到100个，而参比纤维几乎不能使许兰毛癣菌有丝毫减少。此外X—Static银纤维经测试也能于1h内抵制99．9％暴露于表面的金黄色葡萄球菌，大肠杆菌、白癣菌等几百种细菌。因此．镀银纤维是一种广谱、高效、安全、持久的抗菌除臭纤维。
　　2．1．2 热效应
　　镀银纤维能很好的反射太阳和人体发射的远红外线，在炎热气候，外界温度高于人体温度，将银纤维用在外层服装材料，它通过反射太阳辐射的红外线阻止热量到达人体，又由于银是导热最快的元素，故银纤维还能迅速将皮肤上的热量传导散发，以降低体温。在寒冷气候，将银纤维用在内层服装材料，能反射人体辐射能而起到极佳保暖效果称为“银保温瓶效应”。因此，将银纤维用在服装材料上能起到调节体温、冬暖夏凉的效果。
　　2．1．3 抗静电、电磁屏蔽
　　银在所有金属中导电性最好，这一特征使镀银纤维具有很好的抗静电，电磁屏蔽功能。据报道，AGposs镀银纤维的电阻小于10 Ω／cm，而常规纱线的电阻为l×106～l×109Ω／cm。AGposs镀银纤维与其它纤维混纺时，使用不到0．5％AGposs便可大大提高混纺纤维导电性。通过采用KEC电磁干扰效力方法测试AGposs镀银纤维的电磁屏蔽性能，可得出银纤维含量和组织结构对织物电磁屏蔽性能都有影响。
　　2．2 镀银纤维与纳米银纤维比较
　　纳米银纤维是在纤维成形过程中添加纳米级的银微粒。如日本日清纺工业公司．他们应用纳米技术，使银微粒达到4μm的大小，将其渗入纤维内部，生产商品名为Agfresh的纳米银纤维。纳米银纤维具有和镀银纤维类似的功能特征。但是在纤维基材中加入纳米银的过程中存在纳米微粒的团聚、污染和纳米微粒对纤维主体性能的影响等问题。此外，由于银微粒是分散在纤维内部及外表面，直接和皮肤接触的只是一小部分，不像镀银纤维表面被一层纯银包围，故不能充分体现银良好的抗菌除臭、电磁屏蔽等功能特征。
　　3 镀银纤维的应用
　　3．1 服饰及保健袜
　　前面提到，镀银纤维既能抗菌除臭又能调节体温，因此如将银纤维与棉、毛、麻、Lyocell、Modal等混纺，将十分适用于内衣、睡衣、T恤等。此外，镀银纤维也十分适用于保健袜，脚底走动摩擦会产生许多静电，当这些静电流通过高导电的银纤维时，银纤维会将其转化为磁场，磁场的作用可加强人体血液循环，具有助睡眠、解除疲劳的特殊工效。磁力会推动受地心引力作用集中于足部的血液，因此穿着银纤维袜子能防止脚部浮肿，缓解疲劳。
　　据报道，美伊战争中美国大兵就是穿的银纤维做成的袜子。阿迪达斯旗下的著名户外品牌Salomon采用混纺比CoolMax：67％，Spandex：15．6％，Nylon：14．4％，银纤维(X-Static)：3％作为探险竞技袜面料。美国俄亥俄州Juzo公司开发了一种压力长筒袜，是用含23％X—Static的纱线织成的(图3)。
　　3．2 家纺
　　镀银纤维优良的功能也很适用于家纺产品，特别是与人体接触频繁的床上用品，如寝具(床单、床罩、被套)、沙发布、窗帘、睡袋等。济南丽丝特纤维有限公司将其开发的镀银纤维与棉混纺生产银纤维床单，与人体皮肤亲密接触时具有极佳的保健功能。
　　3．3 电磁屏蔽材料
　　镀银纤维可作为电磁屏蔽纺织材料．主要应用在电子、通讯、军工和功能性纺织品，有替代镀镍、镀铜纤维及织物的趋势。目前国内已有将纳米银纤维用在防辐射孕妇服装上，可以预见，未来将镀银纤维用在防辐射服装上将有广阔的市场前景。
　　3．4 医疗卫生用品
　　镀银纤维还可以用于制备医疗用品，如手术服，护士服、医院消毒敷料、绷带、口罩等。在高致病环境其广谱、高效、安全、持久的抗菌功能有助于抵御病菌对人体的侵害。
　　3．5 部队装备及户外运动
　　此纤维开发的野外作业服具有抗菌、除臭、防辐射、抗静电、抗污染等功能，在缺水、无条件洗涤的野外恶劣环境中可延长穿用期，保护人体健康。据了解，美国军方已经将银纤维和CoolMax混纺面料用于部队军服。
　　美国MALDEN MILLS公司将X—Static用于Polartec Power Dry织物，开发出一种内含镀银纤维的防静电快干排汗面料，十分适合于户外运动服面料。
　　4 结语
　　镀银纤维集多种优异功能于一体，已成为当代功能纤维研究及应用新的热点，拥有广阔的应用前景。随着我国经济实力的迅速发展，对镀银纤维的需求量必将与日俱增。加快对银纤维进行产品开发，即能促进我国银纤维规模化生产，又有利于我国纺织服装、军事、医疗、高科技工业和体育运动等行业发展，提高我国的综合国力。
出处：东华大学 济南丽丝特纤维有限公司

物理气相沉积（PVD）镀银纤维及织物，以及镀银膜的制造工艺，分为前处理工艺和复合镀膜工艺。前处理是基于有机纤维及织物不导电，则先用物理气相沉积(真空溅射)银离子（约40nm厚）。然后再复合镀方法加厚镀层。其产品特点如下:1、物理气相沉积（PVD）镀银纤维及织物是目前国内最新一代高新技术产品，产品经测试达到了美国诺贝尔纤维技术公司的水平，其电磁屏蔽功能非常突出，表面电阻率可达到0.02Ω/cm，广泛应用于军工、航天、电子、医疗、PDP-TV及民用保健品。
2、抗菌除臭：经测试，镀银纤维及织物在一小时之内抑制杀灭99.9%暴露于纤维表面的真菌和细菌。银离子对650种细菌有抗菌效果。银纤维织的袜子对糖尿病引起的12种病菌有效，银离子与蛋白质变质生成的氨分子（难闻气味）结合，可分解难闻气味，为此银纤维内衣具有吸附人体难闻气味的功效。
3、具有吸湿排汗的功效。
4、具有平衡人体温度的功效。
5、抗静电作用。
6、医疗作用，镀银纤维及织物，在烧烫伤创伤包扎中，用途广泛，具有抗感染，促进细胞再生等功能。
7、磁作用：镀银纤维及织物在传导人体微电流时，可在人体表面形成磁场，这就是传统上讲的磁疗，可以加强人体血液循环，为此银纤维及织物在医疗保健品行业大有用武之地。
8、银纤维是航天服用材料，穿着航天服长时间不洗也不臭。
9、镀银聚脂膜也是电子仪器最优秀的电磁屏蔽材料。

化学镀银
化学镀银是最早开发的化学镀方法。现代用化学镀银法在非导体表面制备导电层（如石膏、电铸模等）。
 银标准电极电位很正（+0.8V），极容易还原，只需采用像甲醛、葡萄糠、酒石酸盐或二甲基胺基硼烷等弱还原剂。
    化学镀银液很不稳定，常将银盐和还原剂分开配制，开始使用前才混合，而且只需在室温下工作。
    一、化学镀银方法（见表3-1-11和表3-1-12）
表3-1-11 浸渍法化学镀银配方

银盐液
还原剂溶液
甲醛
硝酸银（AgNO3）    60g
甲醛（HCHO）       65mL 
氨水（NH4OH）     60mL
蒸馏水               1L
蒸馏水              1L

葡萄糖
硝酸银              3.5g
葡萄糖               45g
氨水                5mL
酒石酸（C4H6O6）     4g
蒸馏水              60mL
乙醇（CH3CH2OH）   10cmL
氢氧化钠（NaOH）   2.5g
蒸馏水               1L
酒石酸盐
硝酸银              20g
酒石酸钾钠           100g
氨水                30 mL
氢氧化钠             10g
蒸馏水              1L
蒸馏水               1L
硫酸肼
硝酸银              9g/L
硫酸肼               20g/L
氨水                15mL/L
氢氧化钠             5g/L
表3-1-12  喷淋法化学镀银的配方

银盐液
还原剂溶液
甲醛
硝酸银              5g
甲醛                  9mL
氨水                8mL
蒸馏水               100mL
蒸馏水              600mL

硫酸肼
硝酸银              10g/L
硫酸肼               20g/L
氨水                5mL/L
氢氧化钠             5g/L
    二、镀液的配制和化学镀银的反应
    先将硝酸银溶于蒸馏水中，待完全溶解后，边搅拌边慢慢加入浓氨水，开始生成褐色的氢氧化银沉淀
AgNO3+NH4OH→Ag（OH）↓+NH4NO3
    继而褐色的氢氧化银很快分解成黑褐色的氧化银沉淀
2AgOH→Ag2O↓+H2O
    当继续加入过量的氨水时，Ag2O被氨水溶解，形成无色透明的银氨络合物溶液
Ag2O+4NH4OH→2Ag（NH3）2OH+3H2O
    还原剂溶液是将还原剂加入蒸馏水中，加入辅助剂，搅拌溶解。
    两种溶液在使用前混合。
    在进行化学镀时，银氨络合离子与还原剂作用还原成银沉积于基体材料上
Ag（NH3）2OH+H－（还原剂）→Ag0↓+2NH3+H2O
    必须指出，银氨溶液在室温下长期存放具有爆炸的危险，因为随溶液水分蒸发，在容器壁上会生成易爆炸的雷酸银（AgNH3·Ag2N等的混合物），所以溶液配制后应立即使用。用过的废液加盐酸使之生成氯化银，可消除易爆的危险。
    三、各成分的作用
    （1）硝酸银供给沉积银的主盐。化学镀银的还原速度随银离子含量递增而加快，但银溶液浓度高，溶液不稳定。所以只能用中低浓度。
    （2）氨水提高氨水浓度，银氨络离子稳定性增加，有利于提高镀液稳定性，但过高时银还原速度减慢。
    （3）氢氧化钠是速度调节剂。特别是随碱度提高还原速度加快，过高则将促进镀液自分解，所以应控制加入量。
    （4）甲醛等还原剂不同的还原剂，银的还原速度也不同，甲醛＞葡萄糖＞酒石酸盐。所以所需还原剂的浓度也不同。还原剂浓度低，还原反应慢；太高，还原速度剧增，容易造成镀液自分解。