竹炭纤维：结构、制备、性能与应用

一、结构与制备工艺

1. 纤维结构

• 横截面：呈蜂窝状多孔分布，边缘不规则。

• 纵向表面：光泽均匀，带有浅沟槽。

• 结构优势：独特的蜂窝微孔结构，赋予了竹炭纤维卓越的吸湿透气性和蓄热保暖性。

2. 制备工艺

竹炭纤维的形成，首先是将从天然竹子中提取的竹炭，利用纳米技术微米化，再通过熔融纺丝工艺制备而成。

目前主要有两种制备路径：

在纺丝过程中，还可向纺丝液中加入其他颜色的母粒，以制备满足不同颜色需求的竹炭纤维。

二、性能与特点

得益于独特的结构设计，竹炭纤维具备多种优异性能：

1. 自动调湿：平衡回潮率和保湿率高于粘胶纤维和棉纤维。在蜂窝微孔结构与高回潮率的共同作用下，能根据环境湿度自动吸收或释放水分，在皮肤表面形成舒适的微气候环境。

2. 吸湿快干：对水分子有强吸附力，可快速吸湿。同时，内外的多孔结构及纵向表面的沟槽形成了水分子通道，能迅速将汗液和湿气扩散到环境中，保持皮肤干爽。

3. 蓄热保暖：

• 远红外发热：远红外发射率高达87%，高于其他远红外纤维，能吸收人体热能并反射回人体，促进血液循环，快速升温。

• 静态空气保温：蜂窝微孔可储存大量静止空气，形成天然保温层，有效减少人体热量散失。

4. 抗菌抑菌：

• 化学抑菌：可吸附水中的H⁺，释放OH⁻，使环境呈弱碱性（pH 7.5-8.5），并释放负离子破坏微生物分子结构。

• 物理抑菌：因具备调湿和快干性能，不提供潮湿环境，从根源上抑制细菌、病毒繁殖。

5. 吸附除臭：竹炭孔隙极多，比表面积巨大（1cm³竹炭比表面积可达350m²），吸附能力是木炭的5倍以上。可有效吸附分解人体异味、甲醛、氨等有害物质。测试表明，竹炭粘胶纤维对氨的除臭率可达54%，远高于普通粘胶纤维（17.4%），且持续吸附时间长。

6. 保健功能：可持续释放高浓度负离子（浓度高达6000个/cm³），相当于田野间的空气舒适度，有助于改善睡眠、增强免疫力。同时纤维中含有的钾、钙、镁、铁等矿物质，对人体健康有益。

7. 其他功能：

• 抗静电与防电磁辐射：具有一定的导电性。

• 防紫外线：含有碳化钙，对紫外线有良好折射作用，紫外线透射率小于2%。

• 耐用易护理：易洗快干，抗起球性好，服用性能优良。

三、竹炭纤维、竹原纤维与竹浆纤维的区别

这是三个不同的概念，具体对比如下：

四、应用领域

竹炭纤维作为一种新型功能性纤维，在多个领域有广阔应用前景：

1. 服装领域：特别适合制作内衣、运动休闲服装。其功能不受洗涤次数影响。也可与棉、麻、丝等混纺，结合多种纤维优点。因其保健和防辐射性能，也适合制作婴幼儿、孕妇及老年人的保健防护服装。

2. 家纺领域：

• 保暖被：利用远红外和抗菌性能，促进血液循环，抑制微生物。

• 床垫、枕芯：可除湿除臭，释放的负离子对关节炎、皮肤病患者有辅助疗效。

• 床品：可有效吸附室内装修产生的有害气体。

3. 医疗领域：利用其绿色抗菌特性，与棉纤维混纺制备手术衣、纱布、绷带等医疗纺织品，可降低疾病传播风险。

4. 产业领域：

• 汽车内饰：制作坐垫、靠枕等，吸附车内异味、灰尘和静电，净化空气。

• 特种防护：用于空气过滤材料、军用防护服、防电磁辐射口罩等。

• 建筑材料：作为涂料添加剂，制备环保墙体保温材料。

五、应用难点与发展前景

主要难点：颜色单一

竹炭经高温碳化后呈灰黑色，导致纤维色泽以灰色系为主，严重限制了其应用范围。当前的重要课题是如何在纺丝液中更好地添加色母粒，并对竹炭纤维进行漂白染色，以制备多色竹炭纤维，拓展应用。

发展前景

我国竹资源丰富。充分利用新技术，自主开发更多天然、绿色、环保的竹炭纤维产品，既符合“可持续发展”理念，也能提升我国纺织品在国际市场的竞争力，发展潜力巨大。