功能性纤维多功能合一_相恒学

有机_无机杂化材料与多功能纤维研究进展_相恒学有机-无机杂化材料是指由有机分子与无机材料组成的复合材料，具有有机和无机两种材料的特点和性质。

由于其独特的结构和性质，有机-无机杂化材料在多个领域中都有广泛的应用，特别是在纤维材料领域。

有机-无机杂化材料具有许多优异的性能，如高强度、高韧性、高导电性、高透明性、低比重等。

这些性能使得有机-无机杂化材料成为一种理想的多功能纤维材料的候选者。

多功能纤维材料是一种可以用于多种应用的纤维材料，如智能纺织品、防护服、传感器、储能设备等。

近年来，有机-无机杂化纤维材料的研究取得了重要进展。

一种常用的方法是通过溶胶-凝胶法制备有机-无机杂化纤维材料。

该方法将有机材料和无机材料溶解在溶剂中，并通过凝胶化、干燥、热处理等步骤使其形成纤维状结构。

有机-无机杂化纤维材料的一个研究重点是提高其力学性能。

研究人员通过优化有机-无机界面的结合方式和强化有机纤维的结构，成功地制备出具有优异力学性能的有机-无机杂化纤维材料。

例如，将有机材料和无机材料分别用作纤维的表层和核心，可以提高纤维的强度和韧性。

除了力学性能，有机-无机杂化纤维材料还可以具有其他多功能性能。

例如，将导电材料引入有机-无机杂化纤维中，可以制备出柔性、导电的纤维材料，用于制作柔性电子器件、传感器等。

另外，将具有光学性能的有机-无机杂化材料应用于纤维材料中，可以实现具有特殊光学性能的纤维材料，如透明、发光的纤维。

此外，有机-无机杂化纤维材料还可以通过组装和修饰实现多功能性能。

研究人员通过改变有机-无机界面的相互作用方式，将各种功能型材料组装在纤维表面，实现了多种特殊性能的有机-无机杂化纤维材料。

例如，将具有催化性能的纳米颗粒组装在纤维表面，可以制备出具有催化功能的纤维材料。

综上所述，有机-无机杂化材料是一种具有多功能性能的纤维材料。

通过调控有机-无机界面的结合方式和优化杂化纤维的结构，可以实现纤维材料的力学性能、导电性能、光学性能等的提升。

多功能纤维
多功能纤维是一种应用广泛的材料，其具有多种特点和功能，能够在各个领域发挥作用。

首先，多功能纤维具有极强的抗拉强度和耐磨损性。

由于其纤维结构的特点，它具有较高的拉伸强度，能够承受较大的力量。

同时，多功能纤维还具有优良的耐磨损性，即使在长时间的使用中也不易磨损，保持较长时间的使用寿命。

其次，多功能纤维还具有优良的吸湿排汗和透气性能。

多功能纤维表面有许多微孔，能够迅速吸湿并将湿气排走，保持皮肤干爽舒适。

同时，它还可以通过这些微孔将空气流通起来，使皮肤能够透气，防止出现潮湿和不透气的现象。

此外，多功能纤维还具备抗菌防臭的特性。

纤维表面的特殊结构使得细菌无法黏附在其上，从而可有效抑制细菌的繁殖，减少异味的产生。

这使得多功能纤维在运动服装、内衣等需要频繁活动和易出汗的场合更受欢迎。

另外，多功能纤维还可以进行功能性处理，实现各种附加功能。

如经过防紫外线处理后的多功能纤维可以有效地阻挡紫外线的伤害，减少紫外线对皮肤的损伤。

同时，经过防静电处理后的多功能纤维还能够有效地防止静电的产生，减少人体因静电而产生的不适感。

总之，多功能纤维是一种具有多种特点和功能的材料，能够在各个领域发挥作用。

无论是用于服装、家纺还是其他领域，多
功能纤维都能提供舒适性、耐用性和保护性的效果。

随着科技的不断进步，我们相信多功能纤维将会越来越广泛地应用于各个领域，并给人们的生活带来更多的便利和舒适。

综述与专论合成纤维工业,2023,46(3):53CHINA㊀SYNTHETIC㊀FIBER㊀INDUSTRY㊀㊀收稿日期:2022-08-28;修改稿收到日期:2023-04-12㊂作者简介:李婷婷(1995 ),女,硕士生,主要研究方向为功能性化纤及纺织复合材料㊂E-mail:1522063766@㊂功能性聚酰胺纤维技术研究新进展李婷婷1,2(1.江苏新视界先进功能纤维创新中心有限公司,江苏苏州215228;2.国家先进功能纤维创新中心,江苏苏州215228)摘㊀要:详述了功能性聚酰胺纤维的各种改性技术及其研究进展,介绍了 十四五 期间聚酰胺纤维的相关政策,并对功能性聚酰胺纤维今后的发展提出建议㊂功能性聚酰胺纤维的制备技术主要包括物理改性㊁化学改性和生物基聚酰胺技术,其中物理改性主要有共混法㊁复合纺丝法㊁纤维截面异形化及静电纺丝技术,化学改性主要有共聚法㊁原位聚合法及表面化学改性,生物基聚酰胺技术主要是开发具有自主知识产权的生物基聚酰胺56纤维㊂ 十四五 期间关于聚酰胺纤维需要重点突破的关键技术有聚酰胺6熔体直纺技术㊁高品质差别化纤维技术㊁生物基聚酰胺纤维规模化生产技术等㊂功能性聚酰胺纤维未来的发展应向着绿色化和可循环再生方向发展,重点在研发多功能复合型聚酰胺纤维,突破生物基聚酰胺56大容量连续聚合及熔体直纺关键技术,加快实现静电纺丝功能性聚酰胺纤维产业化㊂关键词:聚酰胺纤维㊀功能性纤维㊀物理改性㊀化学改性㊀生物基聚酰胺㊀技术进展中图分类号:TQ342+.1㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1001-0041(2023)03-0053-06㊀㊀随着生活水平的提高,人们对纺织品已经不只是要求蔽体㊁保暖,纺织品的保健㊁舒适等功能性也是关注的重点㊂聚酰胺纤维具有拉伸强度高㊁弹性大㊁耐磨性好等优点,被广泛应用于服用㊁装饰用和工业用纺织品等领域,但传统的聚酰胺纤维存在耐热性㊁吸湿性和染色性较差等缺点㊂为改善聚酰胺纤维的缺点,众多研究者开展了对传统聚酰胺纤维的功能改性研究,各种功能性聚酰胺纤维也随着国内外化纤行业中新技术㊁新设备的不断涌现而被开发和应用㊂功能性聚酰胺纤维是指通过对普通聚酰胺改性或采用生物基聚酰胺得到的具有某些特殊功能的聚酰胺纤维㊂功能性聚酰胺纤维的制备技术主要包括物理改性㊁化学改性和生物基聚酰胺技术㊂其中,物理改性包括共混法㊁复合纺丝法㊁纤维截面异形化和静电纺丝法等;化学改性包括共聚法㊁原位聚合法及表面化学改性等[1]㊂此外,生物基聚酰胺也是目前功能性聚酰胺纤维的研发热点之一㊂作者综述了功能性聚酰胺纤维的不同改性技术及其研究进展,以及近两年国家的相关政策方针,并对今后聚酰胺纤维功能改性技术的发展提出建议㊂1㊀物理改性1.1㊀共混法共混法是聚合物改性的一种常用方法,通常是将无机小分子㊁有机低分子或有机高分子与聚酰胺切片共混㊁熔融纺丝制备功能性聚酰胺纤维㊂杜邦公司在共混改性领域的研究较多,在20世纪80年代就开展了对聚酰胺共混改性的研究㊂共混改性适合微观尺寸较大的添加剂或改性剂,其工艺简单,可用于常规纺丝设备生产,纤维的物理性能可以达到常规纤维的质量要求㊂HAN J [2]采用溶液聚合法,以4-乙烯基吡啶㊁甲基丙烯酸甲酯及2-(全氟辛基)合成长链季铵盐(NP),将NP 与聚己内酰胺(PA 6)混合,通过熔融纺丝及拉伸制得抗菌PA 6纤维,与纯PA 6纤维相比,在经过洗涤7d 后仍能灭活96%以上的接种大肠杆菌和金黄色葡萄球菌㊂CHEN T等[3]将聚己二酰己二胺(PA 66)分别和球磨法处理后的对羧基化的多壁碳纳米管及十二烷基苯磺酸钠改性的碳纳米管共混熔融纺丝制备复合纤维,复合纤维拉伸强力相比于纯PA 66纤维分别提高27%和24%㊂袁修钦[4]通过在熔融纺丝过程中添加黑色母㊁自发热粉体㊁抗菌粉体,与PA 6共混熔融纺丝制备黑色PA 6纤维㊁自发热PA 6纤维㊁抗菌PA6纤维,黑色PA6纤维具有较好的黑色光泽性,抗菌PA6纤维对大肠杆菌具有90%以上的杀菌率㊂赖慧玲[5]将PA6与一种新型架状硅酸盐(QE粉)熔融共混,经双螺杆挤出㊁造粒得到QE/PA6母粒,使用高速纺丝机通过纺丝㊁拉伸一步法工艺制备QE/PA6并列复合纤维,纤维在UVA波段(320~400nm)的透过率较纯PA6纤维降低20%~35%,说明复合纤维较纯PA6纤维的抗紫外性能有明显提升㊂蔡倩等[6-7]以季戊四醇磷酸酯(PEPA)㊁二乙基次膦酸铝(ADEP)和三聚氰胺磷酸盐(MPP)为阻燃剂,共混熔融制备阻燃PA6,结果表明将质量比为3 1的PEPA和MPP复配加入PA6中,具有一定的协同阻燃效果,当阻燃剂总质量分数为20%时,共混体系的极限氧指数(LOI)为28%,阻燃等级为UL-94V-2级㊂共混改性是制备功能性聚酰胺纤维的常见方法,工艺简单,可通过添加不同的改性剂制备具有不同功能的聚酰胺纤维,如阻燃㊁抗菌㊁抗紫外聚酰胺纤维等㊂1.2㊀复合纺丝法复合纺丝法是将两种或两种以上不同化学组成或不同浓度的纺丝流体同时通过一个具有特殊分配系统的喷丝头制得复合纤维[8]㊂复合纤维以皮芯结构和海岛结构为主㊂何淑霞等[9]以二甲苯作为开纤剂,制得PA6/聚乙烯(PE)海岛型复合超细纤维㊂甘宇等[10]制备了聚酰胺/聚酯皮芯型复合纤维,当两组分熔体温度差较小㊁黏度相近时,更易制备结构稳定和性能较好的复合纤维㊂李顺希等[11]以高密度聚乙烯(HDPE)为皮,以PA6为芯,通过皮芯复合纺丝制备HDPE/PA6复合纤维,当以HDPE与PA6切片的质量比为40 60进行复合纺丝时,制备的复合纤维断裂强度较高,达到3.57~3.82cN/dt-ex,且复合纤维面料具有较好的接触凉感性能,接触凉感系数达0.23J/(cm2㊃s)㊂崔晓玲等[12]以聚苯硫醚(PPS)为皮层㊁PA6为芯层,制备PPS/ PA6偏心皮芯型复合纤维,拉伸后得到具有三维卷曲性能的纤维,改善了纤维的蓬松性,并且在酸处理后,芯层PA6被腐蚀,形成C形截面纤维,有利于改善复合纤维过滤材料的过滤性能㊂复合纺丝技术是制造超细纤维的重要手段之一,可以实现改善纤维的吸湿性㊁永久卷曲性㊁蓬松性,尤其是可以开发力学性能优异的超细聚酰胺纤维㊂1.3㊀纤维截面异形化纤维截面异形化是指采用特殊形状的喷丝孔纺制非圆形截面的异形纤维,如三角形㊁星形和Y 形纤维等㊂纤维截面异形化是制备功能纤维的一种重要方法,异形截面纤维具有特殊的光泽㊁膨松性和耐污性,并具有抗起球性,能改善纤维的回弹性等㊂2014年日本东丽公司推出的速干尼龙纤维产品Salacona是通过六叶形截面尼龙纤维与圆形截面尼龙纤维的混纺丝所产生的毛细现象来实现快速吸汗[13]㊂陈立军等[14]通过母粒法共混熔融纺丝制备圆形㊁三角形和十字形截面的PA6/石墨烯复合纤维,纤维截面异形度显著增加,具有较好的负离子释放功能㊁远红外保健效果,以及优异的吸湿和干燥效果,其中十字形截面纤维异形度达58.29%,负离子释放浓度最高达1820个/cm3,远红外法向发射率达0.93,远红外辐射温升为1.70ħ,3h吸水率达4.4%,1h失水率达到2.6%㊂凌荣根等[15]采用纳米级负氧离子粉体改性PA6制备功能母粒,与PA6切片进行共混纺丝,制备出扁平形及三叶形的PA6纤维,纤维异形度达40%以上,因比表面积大更容易释放负氧离子,其释放负离子浓度达到4560个/cm3,三叶形PA6纤维还具有优良的毛细芯吸作用和干爽的手感,所制备的织物具有良好的悬垂性㊁吸汗㊁清凉感和快干特点,适合夏季等高热湿环境㊂赵晓敏[16]首先使用硅烷偶联剂KH550对纳米级玉石粉㊁氮化铝粉㊁碳化硅粉进行改性处理,通过熔融共混制备改性PA6切片,采用熔融纺丝法制备十字形截面PA6纤维;再对其进行织造,得到凉感PA6织物,织物的芯吸高度达102mm,符合国家标准中对织物吸湿性指标的规定㊂与常规纤维相比,纤维截面异形化显著增加了纤维截面异形度,改善了纤维的膨松性㊁吸湿性㊁光泽㊁弹性等,可用于开发速干型纺织品及其他功能性纺织品㊂1.4㊀静电纺丝法静电纺丝法[17]是一种新型的物理改性方法,将不同性质㊁相对分子质量的聚合物和活性成分通过静电纺丝加工成纳米级纤维,可改善纤维的孔隙结构㊁亲水性㊁催化性㊁抗菌性和生物相容性等,使其在吸附分离㊁污水处理㊁生物传感㊁防护㊁空气过滤㊁智能穿戴及组织工程等不同领域和场45㊀合㊀成㊀纤㊀维㊀工㊀业㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年第46卷景具有广泛的应用前景㊂ZHANG H T等[18]采用静电纺丝技术制备PA6/壳聚糖复合纳米纤维膜,壳聚糖的添加提高了纳米纤维膜的亲水性㊂M.FAZELI[19]采用静电纺丝技术成功制备PA6/壳聚糖纳米复合膜,纤维中PA6和壳聚糖之间存在分子间相互作用,形成新的氢键,且纳米复合膜的电导率随着壳聚糖含量的增加而提高㊂J.S.JEONG等[20]采用静电纺丝技术制备多壁碳纳米管/PA66复合纳米纤维,随着多壁碳纳米管的添加纤维的电性能得到改善㊂牛小连[21]以PA6/PA66为基质,通过静电纺丝和仿生矿化等技术开发出仿生人工骨修复材料㊂熔体静电纺丝法与溶液静电纺丝法相比,具有无溶剂污染㊁产率较高的优势,但是制备的纤维相对较粗㊂杜远之等[22]采用自主设计的熔体静电纺丝设备成功制备PA6超细纤维,纤维平均直径为2.25~6.31μm㊂刘伟伟[23]利用自行设计制造的高效熔体静电纺丝装置成功制备PA6微纳米纤维,平均直径在7μm左右㊂静电纺丝技术是近年来的研究热点,很多科研机构㊁高等院校都在进行研究,主要方向是静电纺超细纤维在空气过滤㊁柔性电子材料及医用防护等领域的应用㊂聚酰胺纤维的静电纺丝技术目前仍处于实验室阶段,将其应用于产业化还有较大困难㊂2㊀化学改性2.1㊀共聚法共聚法是聚酰胺纤维化学改性的主要手段,通过共聚单体的选择改变聚合物的性能[24],在改变聚合物的组成和结构的同时改变其熔点㊁溶解性㊁结晶度和透明性等,从而制备具有多功能的共聚酰胺㊂将两种及两种以上聚酰胺单体进行共聚,可制得多种具有特殊性能的共聚酰胺纤维,如美国Auied公司已工业化生产的高吸水共聚酰胺纤维 drofile 系列化产品是以PA6与聚氧化乙烯二胺的嵌段共聚物通过熔体纺丝制得[25]㊂此外,将聚乙二醇(PEG)端基进行氨基化改性,与PA6制备的共聚酰胺纤维具有优良的吸湿性㊂欧育湘等[26]采用双(4-竣苯基)苯基氧化膦己二胺盐/己二酸己二胺盐无规共聚得到本质阻燃PA66,由于双(4-羧苯基)苯基氧化膦中含有大量的苯环结构,显著提升PA66燃烧后的残炭量,明显改善PA66的阻燃性能㊂2021年,天津科技大学与天津长芦海晶集团有限公司合作,通过选择合适的共聚单体和聚合物,制备出具有软化点低㊁柔软㊁透明性好和易溶解等特殊性能的聚酰胺㊂共聚改性是聚酰胺最为简单有效的改性方法之一,是从分子结构入手,利用共聚方法制备具有阻燃性能㊁吸水率低㊁抗静电㊁柔软㊁透明性好㊁易溶解等功能的聚酰胺纤维㊂2.2㊀原位聚合法原位聚合法是通过在聚酰胺聚合过程中添加改性剂对其进行改性㊂通过原位聚合可开发出品种繁多的功能性聚酰胺纤维新产品㊂WU Z Y等[27]选用三聚氰胺氰尿酸酯(MCA)作为阻燃剂,通过原位聚合制备阻燃PA6,原位聚合后体系中的MCA粒子具有直径小于50nm的纳米尺寸,且均匀地分散在PA6基体中,得到的阻燃PA6的阻燃性能可以达到UL-94V-0级㊂原位聚合阻燃PA6的特点是不同种类的粉体阻燃剂在PA6基体中均匀分散,并且阻燃剂在PA6中不易析出,具有阻燃持久稳定性㊂TANG L等[28]通过原位聚合法制备PA6/石墨烯复合材料,再通过熔融纺丝制备PA6/石墨烯复合纤维,加入石墨烯质量分数为0.05%时复合纤维的断裂强度最大达5.3cN/dtex,与纯PA6纤维相比,复合纤维表现出更好的抗蠕变性能㊂王一帆[29]设计并合成一种具有活性端基的刚性芳香族聚酰胺预聚体,然后将其分散于己内酰胺熔体之中,通过原位聚合制备芳香族聚酰胺-聚己内酰胺共聚物(APA),并通过熔融纺丝制备APA纤维,结果表明,通过向PA6的主链中引入芳香族聚酰胺,APA纤维的最大抗拉强度较未改性的PA6纤维高出140.97%,断裂伸长率明显下降㊂于昆[30]通过原位聚合法制备出PA6/11/氧化石墨烯复合切片,并经熔融纺丝工艺制备PA6/11/氧化石墨烯复合纤维;当添加的氧化石墨烯质量分数为0.5%时,复合纤维的拉伸强度可达610 MPa;当添加的氧化石墨烯质量分数为1.0%时,复合纤维的饱和吸水率下降61.6%,电导率达到3.4ˑ10-9S/m,纤维热性能㊁导电性能和吸湿性能都得到了有效改善㊂原位聚合改性技术是在生产源头添加不同的改性剂制备不同功能性的聚酰胺纤维,如阻燃聚酰胺纤维㊁凉感聚酰胺纤维和原液着色聚酰胺纤55第3期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀李婷婷.功能性聚酰胺纤维技术研究新进展维等,其中原液着色聚酰胺纤维已经很好地实现了产业化㊂2019年中国平煤神马集团帘子布发展公司制备出工业用PA66色丝,2021年神马实业股份有限公司成为全球最大PA66原液着色纤维生产基地,该技术是在PA66纤维生产源头直接添加染色剂,并在封闭㊁高温㊁高压环境下一次聚合而成[31]㊂2020年化纤联盟开发出原液着色聚酰胺纤维高效制备成套技术,成功制得高色牢度㊁深色细旦的多色彩㊁多功能高品质聚酰胺纤维㊂2021年海阳科技股份有限公司研发出细旦㊁超细旦长丝用高性能黑色原位聚合PA6切片及超高强PA6长丝,该技术是在聚合过程中采用纳米级着色剂与PA6熔体充分混合,经纺丝得到有色PA6纤维,纤维色牢度高,织造后无需再染色,无染色污水排放,省水节能,绿色环保[32]㊂恒申集团以颜料㊁尼龙粉末和助剂为原料制备PA6色母粒,再通过高温熔融纺丝制备原液着色PA6长丝;还通过添加玉石粉制备可快速逸散热量的凉感PA6纤维,纤维接触凉感系数可达0.25 J/(cm2㊃s)㊂2.3㊀表面化学改性表面化学改性是通过改变聚酰胺纤维大分子的表面化学结构,以达到改善纤维的表面性能的目的㊂D.PAPPAS等[33]将PA6纤维在大气压辉光放电(APGD)下用氮气㊁氦气和乙炔进行等离子处理,等离子处理后纤维的水接触角显著降低,表面亲水性得到改善㊂徐娜等[34]用常压等离子对PA6纤维进行改性处理,然后采用(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷(MPS)对PA6纤维表面进行巯基化改性,并用乙烯基胶原蛋白对巯基化PA6纤维进行表面修饰,得到的纤维吸水率提高155%,具有良好的吸湿性能㊂表面化学改性是在纤维成形后进行,该方法应用最多的是在聚酰胺分子链中引入大量亲水性基团,通过接枝共聚或通过添加某些有机物从而提高聚酰胺纤维亲水性和染色性㊂3㊀生物基聚酰胺纤维生物基聚酰胺纤维技术是指利用可再生的生物质为原料,通过生物㊁化学及物理等手段制备用于合成聚酰胺的原料包括生物基二元酸和生物基二元胺等,再通过聚合反应合成生物基聚酰胺,通过纺丝制备生物基聚酰胺纤维㊂该方法具有绿色㊁环境友好和原料可再生等特点㊂2016年,北京中丽制机工程技术有限公司通过系统研究生物基聚酰胺56(PA56)的纺丝工艺技术,开发出国产生物基PA56长丝一步法纺牵联合机及生物基PA56工业丝纺牵联合机,为生物基PA56纤维产业化提供了设备保障[35]㊂东华大学和盛虹集团等10家单位联合承担 十三五 国家重点研发计划项目 生物基聚酯㊁聚酰胺高效聚合纺丝技术,开发了生物基聚酰胺高效聚合纺丝技术㊂MAO L等[36]以2,5-二羧酸二甲基呋喃和1,3-环己二胺为原料,通过熔体聚合合成生物基聚酰胺㊂CAO K K等[37]采用生物基2,5-呋喃二甲酰氯和3,4-二氨基二苯醚在N,N-二甲基乙酰胺中进行低温溶液缩聚制备一种含有呋喃环的芳族聚酰胺树脂,并采用干喷湿法纺丝法制备出溶解性㊁可纺性㊁耐热性和阻燃性能优良的含呋喃环的芳香族聚酰胺纤维,纤维的LOI为40%,阻燃等级为UL-94V-0级,其中单体2,5-呋喃酰氯为生物质,资源丰富㊂目前,我国自主研发且具有完整知识产权的生物基聚酰胺纤维品种是生物基PA56纤维㊂生物基PA56纤维的强度和密度可以媲美PA66纤维,染色性㊁吸湿快干性和阻燃性更优于PA66纤维㊂上海凯赛生物技术股份有限公司推出了生物基PA56纤维产品 泰纶®,其生物质质量分数高达47%~100%,原料主要以自主研发的生物基戊二胺和不同的二元酸聚合而成㊂生物基PA56纤维具有良好的力学性能㊁吸湿性㊁柔软性㊁耐磨性㊁染色性㊁耐热性㊁耐化学性与阻燃性,适合应用于服装㊁家纺㊁产业用纺织品等领域,但生物基PA56纤维的大规模推广还面临生物原料供给与成本控制,生产中能耗降低及副产物综合利用等问题,今后需要继续在生物基单体发酵与纯化㊁聚合㊁纺丝及应用等领域加大研发投入,不断降低生产成本,才能促进生物基PA56纤维在纺织领域的大规模应用[38]㊂4㊀相关政策随着地球环境问题和资源能源问题的日益突出,绿色可持续发展成为各界关注的焦点㊂为巩固提升纺织工业竞争力,满足消费升级需求,服务战略性新兴产业发展,国家出台了相应的政策支持㊂65㊀合㊀成㊀纤㊀维㊀工㊀业㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年第46卷2021年6月,中国纺织工业联合会发布的‘纺织行业 十四五 科技发展指导意见“中关于聚酰胺需要重点突破的关键共性技术有:研究PA6熔体直纺技术,突破生物基聚酰胺纤维规模化生产关键技术,开发高品质差别化产品,加强应用技术开发,2025年聚酰胺纤维材料高效柔性制备技术达到国际先进水平㊂2022年4月,工信部㊁国家发改委联合印发的‘关于化纤工业高质量发展的指导意见“指出:加快生物基化学纤维和可降解纤维材料的发展,提升生物基化学纤维单体及原料纯度,加快稳定㊁高效㊁低能耗成套技术与装备集成,实现规模化㊁低成本生产,并强调了提升生物基聚酰胺纤维的规模化生产关键技术,加快生物基聚酰胺纤维的发展㊂此外,根据政策的指导方向,为实现绿色可持续发展,国内化学纤维行业龙头企业均对全流程生产低碳化㊁产品绿色化㊁可再生循环等方面制定了发展目标㊂5　结语随着应用研究的不断深入,功能性聚酰胺纤维在服用㊁民用及军用领域的应用将不断扩大,同时对其综合性能的要求也越来越高㊂ 十四五 期间是我国纺织工业迈向世界科技强国前列的重要时期,绿色发展成为全球产业发展的刚性要求㊂功能性聚酰胺纤维未来的发展应向着绿色化和可循环再生方向发展㊂(1)研发耐高低温㊁耐辐照及具备阻燃抗菌等多功能复合型聚酰胺纤维,满足在各种特种条件下的应用㊂(2)生物基聚酰胺纤维将成为未来的研究重点㊂推动生物基聚酰胺纤维在军用领域和民用领域的规模化应用,推动再生循环发展,实现 低碳 甚至 零碳 排放㊂重点突破生物基PA56大容量连续聚合及熔体直纺关键技术,实现生物基PA56纤维的规模化生产㊂(3)加快实现静电纺丝功能性聚酰胺纤维产业化㊂静电纺功能性聚酰胺纤维在光电子传感器㊁过滤材料和生物医学材料等方面的应用十分广泛,这些方向将成为未来改性研究的重点㊂参㊀考㊀文㊀献[1]㊀孙振华.聚酰胺改性技术及改性产品研究进展[J].纺织科学与工程学报,2018,35(4):163-166,121. 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功能纤维的制备及应用研究随着人们对健康生活的关注度不断提高，对于功能纤维的需求也越来越大。

功能纤维是指对于某一特定的目的而设计制造的纤维，其具有特殊的物理、化学或生物学性质，能够在医疗、环保、体育、服装等各个领域得到广泛应用。

本文将就功能纤维的制备及应用研究进行探讨。

一、功能纤维的制备方法1.1 无纺布法无纺布法是功能纤维制备的一种常见方法，其通过将熔融状态的高分子物质挤出或喷吹成无纺布来形成纤维。

无纺布的制备过程中，纤维之间的交织程度很高，具有优异的强度和耐磨性，适用于医疗、消毒等领域。

1.2 溶胶纺丝法溶胶纺丝法是通过高分子物质的溶液，将高分子物质喷出成精细的纤维形状。

该方法的优点是制备过程简单，可量产，并且制得的纤维具有高度的相似性，适用于微观和生物医学领域。

1.3 电纺丝法电纺丝法是通过高电压介导的电场来制备纤维，其制备过程具有可控性强的特点，适用于微纳米尺度的领域，如燃料电池等。

1.4 拉伸法拉伸法是利用拉力将高分子链拉伸到极限，在实现拉伸的同时形成的长线状纤维，适用于制备高性能的尼龙、涤纶等纤维。

二、功能纤维的应用领域研究2.1 医疗领域在医疗领域，功能纤维可用于制备医用绷带、手术衣等。

其中，医用绷带的制备颇为简单，只需利用无纺布法制备无纺布，再将其剪成绷带的大小即可。

而手术衣则需要使用防护性能较高的功能纤维，以避免医护人员在手术时受到外界环境的污染。

2.2 环保领域在环保领域，功能纤维可以用于制备吸附材料，如空气净化器中的过滤器、污水处理器中的滤膜等。

以空气净化器为例，其通过高效的吸附材料将空气中的PM2.5等有害物质吸附过滤掉，以净化空气。

2.3 体育领域在体育领域，功能纤维可以用于制备运动服、运动鞋等。

由于功能纤维具有优异的透气性、排汗性、弹性等性能，可以保证运动人员在运动过程中的舒适感和运动效果。

2.4 服装领域在服装领域，功能纤维可用于制备高端休闲服、防护服等，如防辐射服、防弹材料等。

新型功能纤维的合成及应用前景随着科技的不断进步，纤维材料也在不断地发展和创新。

在未来的发展中，新型功能纤维无疑将成为发展的重点之一。

接下来，我们一起来了解一下新型功能纤维的合成及应用前景。

一、纤维材料简介早在几千年前，人类就已经开始使用纤维材料，主要是利用天然材料如动物毛发、植物纤维等进行制作。

随着人类文明的不断进步和科技的发展，纤维材料也得到了巨大的发展。

目前，纤维材料广泛应用于纺织、建筑、航空、医疗、环保等领域。

二、新型功能纤维的定义新型功能纤维是指通过新技术或新材料合成而来的纤维材料，它们具有比传统纤维更高的物理性能和更广泛的应用领域。

新型功能纤维的主要特点包括功能多样化、耐热性能、耐化学性能、高强度等。

三、新型功能纤维的合成方法1. 高分子合成法高分子合成法是指利用化学反应合成新型功能纤维。

常见的高分子合成法包括聚合法、掺杂法、复合法等。

其中，聚合法是指通过单体的聚合反应来生成高分子材料，如聚酯纤维、聚酰胺纤维等。

掺杂法是指在聚合物中加入一些特殊的物质，改变其物理性质，如掺杂碳纤维、金属纤维等。

复合法是指将两种或两种以上的高分子复合成一种新的纤维材料，如PAN/PPS复合纤维、PAN/PVDF复合纤维等。

2. 生物合成法生物合成法是指通过利用生物学过程合成新型功能纤维。

生物合成法具有生物特性强、可再生性好、安全环保等特点。

常见的生物合成法包括菌汁法、生物法等。

菌汁法是指利用能产生纤维素的微生物，利用特殊的生长条件在大规模制备纤维。

生物法是指利用生物学修饰技术将功能化物质与纤维材料结合，产生新型功能纤维。

四、新型功能纤维的应用前景1. 工业应用新型功能纤维具有高强度、高韧性、耐腐蚀、耐高温等特点，适用于制造机械、船舶、汽车等工业用品。

例如，利用碳纤维制造的轻型飞机、汽车可以减轻重量，提高燃油效率，提升机器的性能。

2. 医疗应用新型功能纤维具有生物相容性好、耐热性能强等特性，适用于医疗领域。

功能纤维的概念、分类及发展方向作者：戴福文来源：《中国纤检》2013年第13期摘要：提出功能纤维的概念、分类，综述已开发的功能纤维品种、技术措施，指出功能纤维的发展方向。

关键词：功能纤维；改性纤维；高性能纤维；分类；发展方向1 功能纤维的概念功能纤维（Functional fiber）是指除一般纤维所具有的物理机械性能以外，还具有某些特殊功能或某些应用性能的新型纤维[1-2]。

2 功能纤维的分类功能纤维分为三大类：第一类是对常规合成纤维改性，克服其固有缺点，也称差别化纤维；第二类是针对天然纤维和化学纤维原来没有的性能，通过化学和物理手段赋予其蓄热、导电、吸水、吸湿、抗菌、消臭、芳香、阻燃、紫外遮蔽等附加性能，也称功能性纤维；第三类为具有特殊性能，如高强度、高模量、耐高温、耐化学药品、耐气候等优异性能，也称高性能纤维[3]。

2.1 差别化纤维（differential fiber）[4]2.1.1 异型纤维用异形喷丝孔纺制的具有特殊横截面形状的化学纤维。

异形纤维具有特殊的光泽、蓬松性、耐污性、抗起球性，可以改善纤维的弹性和覆盖性[4]。

2.1.2 超细纤维纤维直径在5μm或线密度在0.44dtex以下的纤维，具有质地柔软、光滑、抱合好、光泽柔和等特点，可制成具有山羊绒风格的织物或表面极为光滑或透气防水的超高密织物。

2.1.3 高收缩纤维沸水收缩率为35%～45%的纤维，常见的有高收缩型聚丙烯腈纤维（腈纶）和聚酯纤维（涤纶）两种。

制成的织物受到摩擦时，不易出现纤维端伸出布面，形成绒毛或小球状凸起的纤维。

常见的抗起球腈纶纤维是运用物理改性方法，改变纤维的结构性能，使由于摩擦引起的毛、球很快脱落，达到抗起球的效果。

2.1.5 三维卷曲纤维螺旋形卷曲或者立体形卷曲的纤维，利用聚合物熔体挤出时产生湍流、内应力不匀的原理形成纤维径向不对称结构而达到卷曲效果，在长毛绒玩具上应用广泛。

2.1.6 吸湿排汗功能纤维为超细、多孔结构，将毛细孔原理应用到纺织物表面，截面为花瓣形状的五沟槽纤维具有虹吸功能，能够快速吸水、输水、扩散和挥发，达到排汗速干的功能。

功能性纤维材料的制备与应用研究功能性纤维材料是指经过一系列特殊处理后具有特定功能的纤维材料，这些功能可以包括但不限于电导性、阻燃性、吸湿性、抗菌性等。

这些特定功能赋予了纤维材料更广泛的应用领域，例如纺织品、电子设备、医疗用品等。

本文将探讨功能性纤维材料的制备与应用研究，为读者深入了解这一领域提供基础知识和前沿进展。

一、功能性纤维材料的制备方法功能性纤维材料的制备方法可以分为物理方法和化学方法两大类。

1.1 物理方法物理方法是指通过物理手段改变纤维材料的结构和性质。

其中，拉伸法是常用的物理方法之一。

通过拉伸纤维材料，可以增加其表面积和孔隙度，从而提升其吸附性能。

另外，热处理、离子辐照等也是常用的物理方法，这些方法可以改变纤维材料的晶体结构和分子排列方式，从而赋予其特定的功能。

1.2 化学方法化学方法是指通过化学反应改变纤维材料的组成和结构，从而赋予其特定功能。

例如，采用表面改性技术可以在纤维表面引入特定的官能团，如羧基、胺基等，从而实现纤维的吸湿性和抗菌性能。

此外，纳米技术也被广泛应用于功能性纤维材料的制备中，通过纳米颗粒的添加或改性，可以赋予纤维材料特定的导电性、阻燃性等功能。

二、功能性纤维材料的应用研究功能性纤维材料的应用研究涵盖了众多领域，以下以电子设备和医疗用品为例进行介绍。

2.1 电子设备功能性纤维材料在电子设备中的应用研究得到了广泛关注。

例如，导电纤维材料可以用于柔性电子器件的制备。

这些纤维材料具有良好的柔韧性和导电性能，可以实现电子器件的可弯曲性和可拉伸性，为电子设备的发展提供了新的思路。

另外，阻燃纤维材料也在电子设备中得到了广泛应用。

这些纤维材料可以在高温环境下保护电子器件的安全性，有效减少火灾事故的发生。

2.2 医疗用品功能性纤维材料在医疗用品领域的应用研究也取得了显著的进展。

例如，抗菌纤维材料广泛应用于医用口罩、医用绷带等产品中，可以有效抑制细菌的生长，降低交叉感染的风险。

另外，功能纤维材料还可以用于医用纺织品的制备，例如具有调湿性能的纤维材料可以增加患者的舒适感，促进伤口的愈合。

高功能纤维的定义及其应用范围高功能纤维是一种具有特殊功能的纤维材料，具有优异的性能表现和多种功能特性。

它可以作为传统纤维的升级替代品，应用于纺织品、服装、工业材料和其他领域，为人们的生活和工作带来便利和舒适。

高功能纤维的出现，不仅推动了纺织品技术的发展，也为各个领域的应用创新提供了可能性。

一、高功能纤维的定义高功能纤维是一种由特殊工艺处理而成的纤维材料，具有较高的强度、耐磨性、抗拉伸性等特点，且具有其他特殊功能，例如防水、防污、防UV等。

高功能纤维通常由聚合物材料或金属材料制成，经过特殊的化学处理或工艺加工，使其具有特殊的性能和功能，能够满足不同领域对纤维材料的多样化需求。

二、高功能纤维的种类1.超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）超高分子量聚乙烯纤维是一种拥有超高分子量的聚乙烯材料制成的纤维。

它具有极高的强度和耐磨性，是目前世界上强度最高的纤维之一。

超高分子量聚乙烯纤维广泛应用于防弹衣、钢丝绳、船舶索具、防护装备等领域。

2.芳纶纤维芳纶纤维是一种由芳香族聚酰胺材料制成的纤维，具有较高的强度和耐热性，是一种具有良好的阻燃性能和耐化学腐蚀性的高性能纤维。

芳纶纤维广泛应用于防护服、航空航天材料、电子材料等领域。

3.碳纤维碳纤维是一种由碳元素构成的纤维材料，具有极高的强度和刚性，是目前世界上强度最高的纤维之一。

碳纤维具有较低的密度和良好的导电性能，广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。

4.抗菌纤维抗菌纤维是一种在纤维表面加工处理，使其具有抗菌、抑菌、抑臭等功能的纤维材料。

抗菌纤维广泛应用于医疗卫生、家居纺织、运动服装等领域。

5.光学纤维光学纤维是一种能够传输光信号的纤维材料，具有较高的光传输效率和较低的光损耗。

光学纤维广泛应用于通信、医疗、汽车照明等领域。

6.能源纤维能源纤维是一种能够吸收、储存和释放能量的纤维材料，具有超高的能量密度和循环寿命，能够广泛应用于智能手机、可穿戴设备、智能家居等领域。

功能性纤维材料制备和增韧机制解析功能性纤维材料具有广泛的应用前景，可以在纺织、建筑、医疗等领域发挥重要作用。

本文将着重探讨功能性纤维材料的制备方法以及增韧机制。

一、功能性纤维材料制备方法1. 仿生制备法仿生制备法是指通过模仿自然界的生物体或生物材料的结构和功能来制备纤维材料。

其中，蛋白质纤维是一种常见的功能性纤维材料之一。

蛋白质是生物体内重要的结构基础，具有优异的生物相容性和可调节的力学性能。

通过控制蛋白质的结构、形态和组合方式，可以制备出具有特定性能的纤维材料。

2. 化学修饰法化学修饰法是指通过化学反应将纤维表面的化学基团与功能分子或聚合物相互作用，实现纤维材料的功能化。

其中，通过在纤维表面引入特定的官能团，可以使纤维具有生物降解性、抗菌性、阻燃性等特殊功能。

化学修饰法具有操作简便、可以实现批量制备的优点，因此得到了广泛应用。

3. 增韧剂填充法增韧剂填充法是指在普通纤维材料中添加增韧剂，通过增加纤维内部的相互作用力，提高纤维的延展性和抗拉强度。

一种常见的增韧剂是纳米颗粒，如碳纳米管和氧化石墨烯。

这些纳米颗粒具有高强度和高韧性，能够有效增强纤维材料的力学性能。

增韧剂填充法是一种简单有效的制备功能性纤维材料的方法。

二、功能性纤维材料增韧机制解析1. 纳米颗粒增韧机制纳米颗粒的加入可以有效增加纤维材料的界面能量，并阻碍裂纹扩展。

碳纳米管和氧化石墨烯等纳米颗粒的加入可以形成纳米桥梁结构，通过诱导纤维内部的张力分布，提高了纤维的延展性和强度。

此外，纳米颗粒还可以通过与纤维内部相互作用，形成纳米与纤维之间的界面，增强了纤维的韧性。

2. 高分子交联增韧机制高分子交联是一种常见的增韧机制。

通过在纤维材料中引入交联结构，可以增加纤维的分子间结合力，提高纤维的力学性能。

高分子交联可以增加纤维的强度和韧性，并提高纤维的热稳定性和耐化学性能。

3. 功能性纤维纳米结构增韧机制纳米结构是功能性纤维材料增韧的重要手段之一。

中国纺织工业联合会科学技术奖获奖项目选载（2017年度）多功能纳米复合阻燃聚酯纤维关键技术及产业化获奖等级：三等奖主要完成单位：上海德福伦化纤有限公司、东华大学主要完成人：周哲、刘萍、闫吉付、冯忠耀、相恒学、陆育明、李东华高端功能纤维及其纺织品的应用领域越来越广泛，但仍主要以进口产品为主，尤其是航空、高铁、宾馆、电影院和礼堂等封闭场所内饰用高技术安全防护纺织品，国内相应的研发和产业化关键技术还未完全突破。

为此，项目通过产学研结合，针对上述领域所迫切需求，实现了多功能纳米复合阻燃聚酯短纤维及其制品的产业化，填补了国内市场空白。

主要创新内容有：（1）通过自主开发的无机纳米功能材料超细化与表面修饰、多种功能材料复配、功能纳米材料与聚酯基体的原位复合和熔体混合技术，突破了多功能纳米复合阻燃聚酯树脂制备关键技术，功能树脂纺丝加工性能优良。

（2）开发了纳米复合阻燃功能纤维连续化生产关键技术。

以提高产品制成率和产品质量控制为核心，通过工程化技术参数的优化、柔性化生产设备的设计与改造，研发了兼具多功能性（抗菌、负离子和防静电）与舒适性（细旦、异型）的阻燃聚酯纤维，实现了不同规格产品的产业化。

（3）运用多组分复合纺、赛络纺等纺纱技术，开发了不同风格的阻燃复合功能聚酯纱线，为针织、机织面料企业提供了系列功能性纤维原料，产品成功应用于交通及消防领域。

项目研制了系列兼具抗菌、负离子和防静电多功能的纳米复合阻燃聚酯纤维及制品，纤维比电阻2.4×107Ω·cm，极限氧指数32.7%，织物透湿率9.27×103 g/(m2·d)，织物抗菌率99%，负离子发射率6180个/ cm3。

项目核心技术获得国家授权发明专利3项，并获得上海市高新技术成果转化项目认定和上海市标准化优秀成果二等奖，上海德福伦化纤有限公司作为第一起草单位制定了纺织行业标准FZ/T52022-2012《阻燃涤纶短纤维》。

韩国功能性纤维的研发作者：来源：《中国纺织》2008年第10期在不久前落幕的“第十四届中国国际化纤会议”上，来自韩国化纤协会的安荣起会长在以“技术进步与节能环保”为主题的论坛上向中国业界介绍了韩国在产业转型过程中重要的战略产品——功能性纤维的具体开发方向。

韩国纺织产业转型纺织工业一度是韩国主要的出口工业，自2000年以来，韩国化纤产量连续下降，平均每年下降8.0％，直接出口也以每年5.0％的降幅缩减。

此外，由于汇率的升值，石油和原料价格的高位运行以及纺织产品价格竞争力的不断削弱，韩国化纤产业面临许多困难。

因此，近年来韩国化纤企业努力开发新产品、新技术，同时进行彻底的产业结构调整，淘汰旧设备和亏损企业，加大研发投资。

根据韩国纺织工业和政府在近日发布的消息，韩国的纺织工业在高科技促进下再次成为韩国工业新的增长点。

韩国工商能源部说，2007年，韩国纺织商品的出口达到135亿美元，比2006年上升了2～3％。

2000年，韩国的纺织品出口达到189亿美元，以后逐年下降，2006年下降到132亿美元。

这意味着自2000年以来，韩国纺织工业的第一次好转。

这其中，高科技产品的贡献率十分明显。

比如，医疗面料的开发，就成为韩国纺织工业的高科技研发的代表。

2008年，这样的趋势将持续下去，预计将比去年增长1.6％，达到138亿美元。

预计到2015年韩国将实现服装、产业和家纺产品比例从2007年的60:25:15改变为40:35:25的目标。

韩国政府和商界正在联合开发适合未来纺织市场需求的高科技产品技术，例如“时髦纺织品”、“医用纺织品”和“纳米成分纺织品”韩国的化纤业韩国化纤业过去作为一个产品单一，生产过剩，劳动密集型的产业，经过不断改进，现在已基本实现产品的多样性，低成本，品牌全球化，并且注重引进知识密集型技术。

在今后的发展中，韩国化纤业更加关注多功能／复合，生态原料，纳米／超细纤维，新型原料／加工技术与IT／BT／NT技术相结合。

专利名称：一种复合了功能性纤维的蚕丝被专利类型：实用新型专利
发明人：王世军
申请号：CN201220684691.8
申请日：20121210
公开号：CN203106504U
公开日：
20130807
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种复合了功能性纤维的蚕丝被。

它包括面罩层和填充物，其中填充物包含有分层复合的负离子聚酯纤维层和蚕丝层。

其负离子聚酯纤维层为具有保健功能的聚酯纤维，其蚕丝层为纯天然蚕丝絮片。

制作时先分别制作负离子聚酯纤维絮片与蚕丝絮片，然后将两种絮片按蚕丝、聚酯纤维、蚕丝顺序复合成内芯再装入面罩内，最后由电脑绗缝机绗缝制成具有释放负离子功能的复合被。

本实用新型综合吸收了蚕丝柔软滑爽、吸湿透气及负离子聚酯纤维柔弹蓬松的优点，其舒适度与保暖性比同样重量的蚕丝被、化纤被等有进一步提高，其特有的功能性纤维的加入，使其具有一定的保健功效。

申请人：宁波尚锦家用纺织品有限公司
地址：315111 浙江省宁波市鄞州区五乡工业园区龙兴路66号
国籍：CN
代理机构：宁波诚源专利事务所有限公司
代理人：胡志萍
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功能性纤维材料的制备与应用研究近年来，随着科学技术的不断发展和人们对舒适性的追求，功能性纤维材料的研究日益受到关注。

功能性纤维材料是指具有特殊性能和功能的纤维材料，可以用于各种领域的应用，如医学、服装、建筑等。

本文将从制备和应用两个方面，探讨功能性纤维材料的研究进展。

一、功能性纤维材料的制备1.纳米纤维制备技术纳米纤维是指直径在1-100纳米范围内的纤维。

制备纳米纤维的技术主要有静电纺丝和电纺丝两种。

静电纺丝是利用静电力将聚合物材料拉伸成纤维，可以制备出直径非常细的纳米纤维。

电纺丝则是利用高电场将聚合物溶液喷出，形成纳米纤维。

这些纳米纤维具有很高的比表面积和孔隙度，可以应用于过滤、吸附等领域。

2.生物基纤维制备技术生物基纤维是指以天然植物纤维、动物纤维或其它生物材料为原料制备的纤维材料。

制备生物基纤维的技术主要有高温炭化、化学处理和物理处理。

高温炭化是将生物基材料在高温下进行炭化处理，得到具有良好力学性能的纤维材料。

化学处理则是利用酸碱等化学物质对生物材料进行处理，改变其性质。

物理处理包括拉伸、压缩等处理，可以改变纤维的结构和形态。

这些生物基纤维具有天然、环保的特点，可以用于医疗、生物工程等领域。

二、功能性纤维材料的应用研究1.医学应用功能性纤维材料在医学领域具有广阔的应用前景。

例如，纳米纤维可以制备成纳米医用口罩，具有抗菌、防飞沫等功能，可以有效预防传染病。

此外，生物基纤维可以制备成医用敷料，具有良好的生物相容性，可以促进创面愈合。

功能性纤维材料在医疗设备和药物传递等方面也有广泛应用。

2.服装应用功能性纤维材料可以为服装提供多种特殊功能。

例如，纳米纤维可以制备成防污衣物，具有很好的自洁性，可以有效防止污渍附着。

另外，纳米纤维还可以制备成保暖衣物，具有良好的保温性能，保持身体的温暖。

此外，功能性纤维材料还可以用于防紫外线、防辐射等方面，提供更多的保护。

3.建筑应用功能性纤维材料在建筑领域也有广泛应用。

科技新亮点——功能性纤维
苗建萍
【期刊名称】《中国纤检》
【年(卷),期】2007(000)007
【摘要】21世纪全球服装面料发展有三大特点：一是以人为本；二是环保健康；三是注重服饰面料的功能性。

因此，众多功能性纤维的研制及其在服装上的应用便应运而生，发展前景十分广阔。

【总页数】1页(P54)
【作者】苗建萍
【作者单位】无锡出入境检验检疫局
【正文语种】中文
【相关文献】
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