什么是磁性纖維？
磁性纖維是纖維狀的磁性材料。它可以分為磁性紡織纖維和非紡織纖維。磁性非紡織纖維早在十幾年前已有報(bào)導(dǎo)，如磁性合金纖維用于制造磁性復(fù)合材料、磁性涂層材料，磁性木質(zhì)纖維素纖維用于制磁性紙等。用它們做成的磁制品可在磁記錄、記憶、電磁轉(zhuǎn)換、屏蔽、防護(hù)、醫(yī)療和生物技術(shù)、分離純化等諸多方面對(duì)面予以應(yīng)用。
對(duì)于紡織工業(yè)來(lái)說(shuō)需要的是磁性紡織纖維。它應(yīng)是一種兼具紡織纖維特性和磁性的材料。它具有其他紡織纖維所沒(méi)有的磁性，又具有一些以往其它磁性材料所沒(méi)有的物理形態(tài)(直徑幾微米到幾十微米，長(zhǎng)度一般大于10毫米，長(zhǎng)徑比一般在500以上)及性能，諸如柔軟、有彈性等，還可通過(guò)紡織加工做成紗線、織物或加工制成非織造布及各種形狀的制品。
磁性纖維的制備方法有哪些？
磁性纖維根據(jù)基體纖維的材質(zhì)可分為金屬(或合金)磁性纖維、有機(jī)磁性纖維(基體為有機(jī)纖維)和無(wú)機(jī)磁性纖維(基體為無(wú)機(jī)纖維)。金屬磁性纖維的機(jī)械性質(zhì)與對(duì)應(yīng)的基體纖維大致相同。無(wú)機(jī)磁性纖維的機(jī)械性能與對(duì)應(yīng)的基體纖維相仿或稍低一些。有機(jī)磁性纖維的機(jī)械性能如強(qiáng)度等一般比對(duì)應(yīng)基體纖維低，其差異隨制備方法不同和纖維中磁性微粒的含量不同而不同。
從文獻(xiàn)和專利報(bào)導(dǎo)可知，磁性纖維(包括紡織纖維和非紡織纖維)的制備大致有兩種途徑：一是通過(guò)直接成形制備磁性纖維，二是通過(guò)基體纖維的化學(xué)、物理改性制備。
2.1 磁性纖維的直接成形法
磁性纖維直接成形可應(yīng)用于制備金屬或合金磁性纖維以及各種磁性有機(jī)纖維。從纖維成形和加工的方法又可分為以下三種。
2.1.1 金屬纖維傳統(tǒng)制造法
磁性金屬纖維或磁性合金纖維的制備起步較早。它們一般是通過(guò)類似制造金屬纖維某些制造方法，諸如拉伸法、熔融擠出法、射流冷卻法、熔融萃出法、切削法、結(jié)晶法等方法制備的。從70年代后期開(kāi)始，金屬磁性纖維大多用于制備復(fù)合材料，也有用于制磁性涂料。
2.1.2 有機(jī)金屬絡(luò)合物分解法
這是制備金屬或合金磁性纖維的方法之一。將金屬鐵、鈷等在旋轉(zhuǎn)金屬原子反應(yīng)器中，在高真空中加熱使金屬原子逸出與低溫的甲苯等反應(yīng)成為甲苯的零價(jià)金屬絡(luò)合物，如二甲苯鐵［0］的甲苯溶液。然后將置于低溫和氮?dú)獗Ｗo(hù)下的二甲苯鐵［0］的甲苯溶液流過(guò)一置于外加磁場(chǎng)中的加熱管道，使二甲苯鐵［0］分解，并導(dǎo)致形成含磁鐵纖維的淤漿。這種方法制成的磁性金屬纖維的直徑可控制在0.1～100μm，纖維的長(zhǎng)徑比可介于100～10000倍，將這種含磁性金屬纖維的淤將經(jīng)球磨和適當(dāng)處理后可涂在聚酯薄膜上，制成磁記錄材料。
2.1.3 共混紡絲法
用這種方法可以制備大多數(shù)磁性有機(jī)纖維。通常將粒徑小于1微米的磁性物質(zhì)微粒混入成纖聚合物的溶體或紡絲原液中，經(jīng)熔紡或濕紡制成磁性纖維。所得磁性纖維的強(qiáng)度主要取決于加入的磁性微粒的量和粒徑。
共混紡絲法的優(yōu)點(diǎn)是混入纖維的磁粉可以是硬磁材料，也可以是軟磁材料，可以采用熔紡也可在某些濕紡或干紡場(chǎng)合下應(yīng)用，甚至可制備磁性復(fù)合纖維或異形纖維。缺點(diǎn)是混入磁粉的量通常在18%以下，如下述磁性聚酰胺，當(dāng)混入的磁粉為13%時(shí)，磁性聚酰胺纖維的強(qiáng)度只有原聚酰胺纖維的50%左右。另外當(dāng)在噴絲頭處外加強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，一則使紡絲設(shè)備復(fù)雜，二則可能會(huì)造成磁污染。
2.2 以纖維為基體的化學(xué)、物理改性法
這種方法適用于制備磁性有機(jī)纖維和磁性無(wú)機(jī)纖維。根據(jù)基體纖維的特點(diǎn)，又可采用下述不同的具體方法。
2.2.1腔內(nèi)填充法
據(jù)報(bào)導(dǎo)，該方法主要用于磁性木質(zhì)纖維素纖維的制備。因?yàn)槟静睦w維有胞腔，胞腔間的壁上又有通道，所以可通過(guò)物理方法將磁粉微粒填入木材纖維的胞腔中制成磁性纖維，用于制造磁性紙等。原則上，具有類似結(jié)構(gòu)特征的纖維都可以用該方法制成相應(yīng)的磁性纖維。
2.2.2 表面涂層法
以適當(dāng)方法將磁性物質(zhì)涂布在各種纖維表面制成磁性纖維。例如，1987年日本森木琢郎等的專利報(bào)導(dǎo)就是用表面沉積涂布法制成磁性鈦酸鉀纖維。方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，用于制造磁性復(fù)合材料。
2.2.3 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γ-Fe2O3或Fe3O4(統(tǒng)稱鐵氧體)而沉積在纖維的無(wú)定形區(qū)中，所生成的磁性物質(zhì)(微粒)在纖維中所處位置受制于原來(lái)纖維中能進(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，一般在2～60mm之間。通常纖維表層形成的鐵氧體較多。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)離子交換基團(tuán)，則可以借助纖維化學(xué)變性的各種方法，首先將陽(yáng)離子交換基團(tuán)引入基體纖維，然后再使用定位合成法。但這樣做的結(jié)果使磁性纖維的強(qiáng)度下降較多。對(duì)于某些纖維甚至?xí)偷街挥谢w纖維強(qiáng)度的百分之五十到六十。因?yàn)槔w維經(jīng)歷了化學(xué)變性和定位合成兩次處理，每一次處理都會(huì)引起強(qiáng)度下降。
