【纺织原料】防辐射纤维

1、什么是防辐射纤维

防辐射纤维（radiation resistant fiber）是一类能抵御高能辐射且保持力学性能的特种纤维，主要用于防高压屏蔽服、反雷达干扰器等领域，涵盖抗紫外线纤维、防微波辐射纤维等品种。

此类纤维通过材料改性实现对中子射线、α/β/γ射线、紫外线及微波等多类型辐射的防护。抗紫外线纤维一般采用陶瓷遮挡剂或有机吸收剂制备，用于防晒服饰及遮阳用品；防微波辐射纤维通过金属纤维混纺形成电磁屏蔽织物，微波透射量仅为入射量的十万分之一；防X射线纤维利用聚丙烯复合屏蔽剂制成非织造布，定重600g/m²时对中低能X射线屏蔽率超70%；防中子辐射纤维含30%锂硼化合物，可加工成医用防护织物。

对上述射线有防护作用的聚合物纤维主要有芳杂环聚酰亚胺和聚酰胺纤维（如聚酰亚胺纤维、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维等）；将纤维经离子交换吸附锂离子或硼酸后可用于中子射线的防护；导电纤维可用于制造防高压屏蔽服、反雷达干扰器等。

2022年全球防辐射纤维市场规模达54.87亿元，预计2028年将增至97.56亿元。

2、防辐射纤维的分类

2.1抗紫外线纤维

是指本身具有抗紫外线破坏能力的纤维或含有抗紫外线添加剂的纤维。如腈纶为优良的抗紫外线纤维；而锦纶抗紫外线的能力较差，因此需要在制造锦纶的聚合物中加入少量的添加剂（如锰盐和次磷酸、硼酸锰、硅酸铝及锰盐-铈盐混合物等），即能制得抗紫外线锦纶。抗紫外线涤纶是采用在聚酯中掺入陶瓷紫外线遮挡剂的方法制成。对棉纤维而言，可采用浸渍有机系（如水杨酸系、二苯甲酮系、苯并三唑系、氰基丙烯酸酯系等）紫外线的吸收剂来制作。

紫外线对生命的成长起到了重要的不可抹杀的作用，能有效地促进维生素的生成，具有杀菌作用，但过度的照射不仅对地球环境产生影响，而且对人体、对皮肤都会造成很大的危害。抗紫外线纤维经纺织加工后主要用于制作衬衫、运动服、制服、工作服、袜子、帽子、窗帘以及遮阳伞等。其纺织品还有阻挡热的作用，用作夏季服装时更感凉爽。

2.2防微波辐射纤维

是指对电磁波具有反射性能的纤维。微波是一种频率很高的电磁波，人们在工作和生活中学会利用微波的同时，也给人类带来了一定的危害。长期受到微波辐射的工作人员，他们的收缩压、心率、血小板和白血球的免疫功能等都会受到一定程度的影响，并会引起神经衰弱、眼晶体混浊等症状。

金属材料是理想的防微波辐射的材料，因其笨重而很少有人穿着。一般利用金属纤维与其他纤维混纺成纱，再织成布，成为具有良好防辐射效果的防微波织物。其中所用的金属纤维既可以是纯粹由无机金属材料制成的纤维（如不锈钢纤维），也可以是在金属纤维的表面上涂一层塑料后制成的纤维，还可以是外包金属的镀金属纤维（如镀铝、镀锌、镀铜、镀镍、镀银的聚酯纤维、玻璃纤维等）。由这种纤维制成的防电磁波辐射的织物具有防微波辐射性能好、质轻、柔韧性好等优点，是一种比较理想的微波防护面料，微波透射量仅为入射量的十万分之一。这种防护面料主要用作微波防护服和微波屏蔽材料等。

2.3防X射线纤维

是指对X射线具有防护功能的纤维。X射线常用于医疗器械来检查人体内脏的某些疾病或用于工业产品的质量检测，有关工作人员长期接触X射线对人体的性腺、乳腺、红骨髓等都会产生伤害，若超过一定的剂量还会造成白血病、骨肿瘤等疾症，给人的生命带来严重的威胁。防X射线的材料一般是含铅的玻璃、有机玻璃及橡胶等制品。采用这些防护产品，不仅笨重，而且其中的铅氧化物还有一定毒性，会对环境产生一定程度的污染。

新型的防X射线的纤维是利用聚丙烯和固体X射线屏蔽剂材料复合制成的。成品纤维的线密度在2.2dtex以上，纤维的断裂强度可达20-30cN/tex左右，断裂伸长率约为25-45%，由防X射线纤维制成的具有一定厚度的非制造布对X射线的屏蔽率随着X射线仪上管电压的增加而有所下降；而它的屏蔽率又随非织造布平方米重量的增加而有一定程度的上升。由聚丙烯为基础制成的防X射线纤维做成的非织造布，对中、低能量的X射线具有较好屏蔽效果。当用于防护服的非织造布的定重在600g/平方米以上时，对中、低能X射线的屏蔽率可达到70%以上。可以通过调节织物的厚度或增加它的层数来提高防护服的屏蔽率。

2.4防中子辐射纤维

是指对中子流具有突出抗辐射性能的特种合成纤维，在高能辐射下它仍能保持较好的机械性能和电气性能，并同时具有良好的耐高温和抗燃性能。中子虽不带电荷，但具有很强的穿透力，它在空气和其它物质中，可以传播更远的距离，对人体产生的危害比相同剂量的X射线更为严重。由防中子辐射纤维制成的屏蔽，其作用就是要将快速中子减速和将慢速（热）中子吸收。通常的中子辐射防护服装只能对中、低能中子防护有效。日本将锂和硼的化合物粉末与聚乙烯树脂共聚后，采用熔融皮芯复合纺丝工艺研制了防中子辐射材料，纤维的强度可达20-30cN/tex，断裂伸长为21-32%。由于纤维中锂或硼化合物的含量高达纤维重量的30%，因而具有较好的防护中子辐射效果，可加工成机织物和非织造布，定重为430g/平方米的机织物的热中子屏蔽率可达40%，常用于医院放疗室内医生与病人的防护。国内采用硼化合物、重金属化合物与聚丙烯等共混后熔纺制成皮芯型防中子、防X射线纤维。纤维中的碳化硼含量可达35%，纤维强度可达23-27cN/tex，断裂伸长达20-40%，可加工成针织物、机织物和非织造布，用在原子能反应堆周围，可使中子辐射防护屏蔽率达到44%以上。

3、防辐射纤维的应用

防辐射纤维的应用主要围绕人体防护与精密设备/设施防护展开，具体场景因防护的辐射类型（电磁波、X/γ射线、中子、紫外线）而异。

3.1日常与职业电磁辐射防护

这类应用最为普遍，主要利用纤维织物的柔韧性和可穿戴性。

民用防护服装：用于制作孕妇装、日常防辐射服及家用防护纺织品，屏蔽日常环境中的电磁波。

特种作业与军警装备：导电织物被用于军事制服、航空航天人员服装以及可穿戴电子设备的电磁屏蔽层，兼顾轻便与散热需求。

3.2医疗与核工业电离辐射防护

针对X射线、γ射线及中子流，应用场景集中在需要严格防护的专业领域。

医疗防护：用于制作X射线机房、工业探伤机房工作人员穿着的防护服。现代纤维技术致力于在屏蔽低能X/γ射线的同时，减轻传统铅服的笨重感并改善透气性。

核工业与应急：应用于原子能工业的耐辐射材料，如防护服、防护帐篷、手套及毯子等。针对中子与γ射线混合场，多层织物设计可在保证透气性的同时实现联合屏蔽。

3.3航空航天与深空探索

这是防辐射纤维性能要求最高的领域，重点在于抵御宇宙射线中的高能中子与重离子。

航天员防护：氮化硼纳米管纤维织物被设计用于舱内与舱外活动，以减轻银河宇宙射线次级中子对航天员的伤害，同时兼具耐高温与轻质特性。

设备防护：相关织物或封装材料也可用于防止空间辐射导致的电子设备软错误。

3.4日常紫外线防护

抗紫外线纤维主要用于民用纺织品，通过反射或吸收紫外线来保护皮肤并延缓织物老化。

防晒服饰：利用抗紫外涤纶等纤维制成的防晒服，通过科学筛选的复合材料实现对紫外线的有效反射与散射。

户外与功能纺织品：用于户外帐篷、遮阳伞以及具有高紫外线防护系数（UPF）的功能性面料，部分技术还能兼顾抗菌或自清洁性能。

来源：纺织书院

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