負(fù)離子功能整理在滌綸裝飾織物上的應(yīng)用初探
顧浩 常熟市福億印花煉染有限公司
摘要：負(fù)離子是一種帶負(fù)電荷的空氣離子。紡織品應(yīng)用產(chǎn)生負(fù)離子的材料為電氣石和加稀土元素的天然礦石。文中介紹了在紡織品上產(chǎn)生負(fù)離子的方法。分析了負(fù)離子含量與人體健康狀況的關(guān)系。測(cè)試了負(fù)離子紡織品的防止花粉附著、遠(yuǎn)紅外蓄熱、抗紫外線和抗靜電性能。測(cè)試結(jié)果表明：負(fù)離子紡織品具有保持頭腦清新、呼吸舒暢、減少疾病、消炎、抗菌、除臭等功效，可應(yīng)用于醫(yī)用紡織品和室內(nèi)紡織品領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞：負(fù)離子功能整理劑作用原理整理織物檢測(cè)評(píng)定應(yīng)用效果1前言 眾所周知空氣中既存在帶正電的微粒子與也存在帶負(fù)電的微粒子，把這些粒子總稱(chēng)為查氣離子。其中帶負(fù)電的微粒子就被稱(chēng)為負(fù)離子。負(fù)離子被認(rèn)為是帶負(fù)電狀態(tài)的水的微粒子。另一方面，正離子存在于帶正電的灰塵、干熱空氣及各種排出的廢氣中等。 在當(dāng)今的社會(huì)中，隨著工業(yè)化發(fā)展速度的不斷加快，其對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染越來(lái)越嚴(yán)重，空氣中負(fù)氧離子數(shù)越來(lái)越少，而高頻率的工作要求以及工作生活環(huán)境空氣質(zhì)量的變差，使得不少人患上城市綜合癥，而科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)又促使人們的保健意識(shí)的增強(qiáng)。科學(xué)家將一種具有負(fù)氧離子功能的天然材料應(yīng)用在于紡織品中，起到了改善工作生活環(huán)境質(zhì)量的效果。這就是逐漸被人們熟知的負(fù)離子功能性整理產(chǎn)品。2負(fù)離子的形成和對(duì)人體的影響 自然界中空氣中存在的負(fù)離子來(lái)源于：一是空氣受光照、射線、地殼中放射性物質(zhì)等因素的影響發(fā)生電離所產(chǎn)生負(fù)離子；二是在瀑布落差、海浪推卷及雷電風(fēng)暴等自然過(guò)程中，強(qiáng)大的剪切力形成水分子裂解，而產(chǎn)生大量負(fù)離子；三是森林的樹(shù)木、枝葉尖端放電及植被的光合作用所形成的光電效應(yīng)使空氣電離，產(chǎn)生負(fù)離子。 德國(guó)物理學(xué)家菲利浦?萊昂納德博士最早發(fā)現(xiàn)負(fù)離子的功效。他認(rèn)為在地球自然環(huán)境中，對(duì)人類(lèi)健康十分有益的負(fù)離子存在最多的地方是在瀑布周?chē)Ｆ浜筇K聯(lián)、美國(guó)、日本等國(guó)家的科學(xué)家也相繼發(fā)表了利用空
| 環(huán)境條件 | 負(fù)離子數(shù)含量／(個(gè)cm－3) | 對(duì)人產(chǎn)生的影響程度 |
| 密閉寫(xiě)字樓 | 10～30 | 四肢無(wú)力、抵抗力低、易患感冒病 |
| 開(kāi)窗的室內(nèi) | 40～60 | 易失眠、煩燥、郁悶、工作效率低 |
| 小區(qū)及街道 | 200～400 | 人體處于心理、生理不適的邊緣區(qū) |
| 公園綠化地 | 400～1000 | 可以基本達(dá)到人們身心健康的需求 |
| 農(nóng)村田野中 | 1000～5000 | 可增強(qiáng)人們的抵抗力和提高工作效率 |
| 山區(qū)及沿海 | 5000～10000 | 可使人們精力旺盛并增強(qiáng)自身免疫力 |
| 原始森林及瀑布 | 10000～20000 | 身心得到凈化對(duì)疾病痊愈有輔助功效 |
從表1的數(shù)據(jù)可以看出空氣中的負(fù)離子含量對(duì)人體的健康和工作有著非常重要的影響。
3在紡織品上產(chǎn)生負(fù)離子的方法 為了改善室內(nèi)環(huán)境，各種人工產(chǎn)生負(fù)離子的方法被不斷推出，紡織產(chǎn)品應(yīng)用產(chǎn)生人工負(fù)離子的材料主要為電氣石和加稀土元素的天然超微多孔質(zhì)礦石。3．1電氣石 電氣石主要產(chǎn)自于我國(guó)的內(nèi)蒙、新疆、云南一帶，電氣石是一種成分與結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜、硬度很高的天然礦石，它具有壓電性和熱釋電性。在與空氣的接觸過(guò)程中，在風(fēng)的剪切作用和溫度變化作用下能持續(xù)電離過(guò)濾空氣及空氣中的水分，將水分子電離成H＋和OH－離子H＋會(huì)形成水合氫離子H30＋或形成H2，OH－會(huì)形成水合羥基離子H302－，H302－源源不斷地釋放到空氣中而形成大量負(fù)離子。電氣石的晶體結(jié)構(gòu)決定了它具有沿C軸兩個(gè)結(jié)晶端天然的正、負(fù)極性。電氣石的電場(chǎng)強(qiáng)弱可用電極化強(qiáng)度來(lái)評(píng)價(jià)，電極化強(qiáng)度越大，產(chǎn)生負(fù)離子的能力就越強(qiáng)。因此，電氣石超微粉體的粒徑越小，其負(fù)離子發(fā)射性能越高。所以，經(jīng)電氣石粉體材料附著整理的紡織品必須是依靠一定程度的摩擦、壓力或熱能才能釋放負(fù)離子。如果不給予外界作用條件，負(fù)離子就難以大量產(chǎn)生，所以采用以電氣石來(lái)產(chǎn)生負(fù)離子的紡織品應(yīng)是易處于產(chǎn)生摩擦的狀態(tài)條件下，如衣物、床單等。3．2加入稀土元素的天然超微多孔質(zhì)礦石 利用蛋白輕質(zhì)巖石、火山沉積物、溫泉礦石、古代海底沉積礦石等天然超微多孔質(zhì)礦石輔以安全放射指標(biāo)內(nèi)的稀土天然礦石進(jìn)行微粒子化處理，該類(lèi)巖礦比電氣石更能穩(wěn)定的激發(fā)產(chǎn)生負(fù)離子，加之稀土天然礦石成分中因含有產(chǎn)生微量放射線的能力，而所產(chǎn)生的放射線與空氣中的氧、二氧化碳以及水分子等接觸，促使電離的形成，使空氣負(fù)離子化，在靜態(tài)條件下產(chǎn)生負(fù)離子。因此該種產(chǎn)品尤其適合于在窗簾、墻布類(lèi)的紡織品上應(yīng)用。當(dāng)然，放射線的強(qiáng)度必須控
4負(fù)離子整理織物的加工
目前負(fù)離子紡織品的生產(chǎn)方法有三種： 第一種方法是將負(fù)離子材料制成納米—亞納米超微粉體，然后加入到化學(xué)纖維紡絲液中，可制成負(fù)離子化學(xué)纖維。但該方法不適用于天然纖維。 第二種方法是將負(fù)離子粉體材料做成負(fù)離子漿，然后通過(guò)并用黏合劑使其黏附到織物上。該方法的優(yōu)點(diǎn)是適用于所有的纖維，不足的是影響織物的手感、透氣性、吸濕性，所產(chǎn)生負(fù)離子的效能可能會(huì)下降，特別是在滌綸、尼龍以及羊毛等織物上。 第三種方法是將納米負(fù)離子無(wú)機(jī)粉體分散液借助于架橋基和硅氧烷親水有機(jī)結(jié)整理劑，可使經(jīng)整理織物具有更高的黏附牢度、更好的親水性、抗靜電性、更佳的手感、更優(yōu)的負(fù)離子發(fā)生效果，在負(fù)離子織物的開(kāi)發(fā)應(yīng)用中更有競(jìng)爭(zhēng)性。4．1負(fù)離子功能織物的生產(chǎn)浸軋整理工藝 不同品牌負(fù)離子整理劑的工藝參數(shù)見(jiàn)表2。
表2不同品牌負(fù)離子整理劑工藝參數(shù)一覽表
| 工藝參數(shù) | A產(chǎn)品 | B產(chǎn)品 | C產(chǎn)品 |
| 納米級(jí)負(fù)離子整理劑／(g.L－1) | 120 | 40～60 | 50 |
| 架橋劑／(g.L－1) | / | 20～30 | 20 |
| 親水柔軟劑／(g.L－1) | / | 10 | 10 |
| 配套粘合劑／(g.L－1) | 10～20 | / | / |
| 浸軋軋余率％ | 80 | 80 | 80 |
| 定形條件 | | | |
| 負(fù)離子整理劑顏色 | 灰白色液體 | 無(wú)色透明液體 | 近白色液體 |
4．2生產(chǎn)條件及注意事項(xiàng)4．2．1進(jìn)行負(fù)離子加工整理的織物必須具有很好的吸濕性，以保證在浸漬負(fù)離子整理工作液時(shí)能夠快速、均勻地附著于織物上。4．2．2自來(lái)水或深井水容易和負(fù)離子整理劑中某些
5負(fù)離子整理效果檢測(cè)
5．1經(jīng)負(fù)離子整理劑整理后織物的質(zhì)量檢測(cè)對(duì)照數(shù)據(jù)見(jiàn)表3：5．2結(jié)果分析5．2．1從表3的檢測(cè)結(jié)果中可以看出，由于所用的測(cè)試儀器及環(huán)境因素等不同，所測(cè)出的負(fù)離子數(shù)出現(xiàn)了很大的差異。即使是采用同一檢測(cè)儀器，若是測(cè)試條件不同，所產(chǎn)生的結(jié)果也會(huì)差異。因此，要證明所測(cè)織物的負(fù)離子產(chǎn)生的效果，應(yīng)根據(jù)用同牌號(hào)儀器所測(cè)試的森林浴中的負(fù)離子量為參考基準(zhǔn)。 表3不同品牌負(fù)離子整理劑整理效果對(duì)比表
| 測(cè)試 地點(diǎn) | 儀器 | 負(fù)離子整理A織物測(cè) 出負(fù)離子數(shù)／(個(gè).cm－3) | 負(fù)離子整理B織物測(cè) 出負(fù)離子數(shù)／(個(gè).cm－3) | 負(fù)離子整理C織物測(cè) 出負(fù)離子數(shù)／(個(gè).cm－3) |
| 國(guó)內(nèi) | IC-100 | 5000 | 5800 | / |
| 室內(nèi)720 | 室內(nèi)490 | / | ||
| 日本 | FIC-2000 | 50 | 68 | 1490 |
| 容器內(nèi)13 | 容器內(nèi)13 | 室內(nèi)183 |
注：測(cè)試時(shí)的溫度、濕度、操作方法(略)5．2．2根據(jù)《國(guó)際醫(yī)學(xué)雜志》資料，日本永井黿造提供資料和我國(guó)的統(tǒng)計(jì)資料三方面對(duì)瀑布森林地區(qū)的負(fù)離子濃度測(cè)定結(jié)果，如表4所示：
表4瀑布森林地區(qū)負(fù)離子含量比較
| 資料來(lái)源 | 瀑布森林地區(qū)負(fù)離子數(shù)量／(個(gè).cm－3) |
| 歐美國(guó)家 | 100000～500 000 |
| 中國(guó) | 10000～20000 |
| 日本 | lO00～1500 |
表4中所列出的歐美國(guó)家對(duì)負(fù)離子數(shù)的統(tǒng)計(jì)量是中國(guó)的10倍左右，是日本的100倍左右。從而也說(shuō)明了測(cè)試儀器和測(cè)試方法上的確存在一定差異。為了負(fù)離子紡織品健康而穩(wěn)定地開(kāi)拓國(guó)際和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，應(yīng)當(dāng)盡快建立一個(gè)為業(yè)界接受的測(cè)試方法和必須達(dá)到最低負(fù)離子釋放量才可稱(chēng)之為負(fù)離子整理產(chǎn)品的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。5．2．3從以上表3檢測(cè)中所繪出的負(fù)離子產(chǎn)生曲線中可以明顯看出(此處圖略)，A負(fù)離子整理劑整理后織物所產(chǎn)生負(fù)離子的峰值帶窄，瞬時(shí)上升后又急速下降，這可能與負(fù)離子粉體粒徑較大(反映在淺色織物上呈少許黑點(diǎn)狀)，在織物上的分布不均勻有關(guān)，B產(chǎn)品為將經(jīng)挑選出的易激發(fā)生成負(fù)離子的多組份無(wú)機(jī)化合物納米材料(粉體<1μm)，制成一種透明的膠體，經(jīng)過(guò)溶膠、凝膠而固化涂在織物表面形成一種牢固的非連續(xù)的樹(shù)脂膜，可保證織物的原有色光不變，尤其適用于對(duì)白色織物的整理。C產(chǎn)品負(fù)離子整理劑(粉體<3μm)中由于添加了稀土激發(fā)元素，可以在靜態(tài)產(chǎn)生負(fù)離子，因而適用織物的范圍更廣。B產(chǎn)品和C產(chǎn)品整理后織物經(jīng)測(cè)試所產(chǎn)生負(fù)離子的峰值區(qū)域?qū)挘瑹o(wú)瞬時(shí)上升后急速下降現(xiàn)象，另外由上述工藝處方可以看出，因B、C兩種產(chǎn)品材料的粒徑細(xì)，在工作液中分布均勻，在織物上比表面積大，因此使用量較少。
6負(fù)離子整理織物的功效負(fù)離子整理劑的主要成分為SiO2、P205、Al2O3、ZrO2、Fe203等無(wú)機(jī)材料所組成的三方晶系硅酸鹽或無(wú)機(jī)多孔物質(zhì)，在相應(yīng)的環(huán)境條件中，經(jīng)負(fù)離子整理的織物中含有的復(fù)合礦物質(zhì)成份與空氣中的水分子接觸，分解水分子形成負(fù)離子。由于空氣中離子的生存期短，空氣中正、負(fù)離子
表5負(fù)離子整理織物防止花粉的附著率
| 花粉附著個(gè)數(shù) | 防止附著率％ | |
| 負(fù)離子整理B織物 | 177 | 73.0 |
| 未整理織物 | 655 | / |
b．遠(yuǎn)紅外蓄熱效果試驗(yàn)：測(cè)試方法(略)：測(cè)試結(jié)果如表6所示(No．MS61
表6負(fù)離子整理織物遠(yuǎn)紅外蓄熱效果對(duì)照
| 照射時(shí)間min | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 |
| 環(huán)境溫度℃ | 21.1 | 20.8 | 21.0 | 20.3 | 20.1 | 20.3 | 20.3 | 20.6 |
| 負(fù)離子織物℃ | 19.7 | 19.4 | 52.0 | 57.3 | 59.0 | 59.8 | 61.7 | 63.5 |
| 未整理織物℃ | 19.6 | 19.2 | 45.9 | 50.5 | 53.2 | 55.3 | 57.8 | 58.0 |
c．經(jīng)中科院上海技術(shù)物理研究所、國(guó)家紅外及工業(yè)電熱產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)，抗紫外線UPF值為50+，遠(yuǎn)紅外輻射：法向全發(fā)射率達(dá)0．86—0．87。d．抗靜電性能試驗(yàn)：測(cè)試方法(略)：測(cè)試結(jié)果如表7所示(N00842006．01．10)
表7負(fù)離子整理織物摩擦帶電壓測(cè)定
| 織物 | 摩擦帶電壓(V) | |
| 未整理織物 | 整理織物B | |
| 實(shí)測(cè)值 | 2800 | 700 |
注：測(cè)試時(shí)的溫度、濕度(略)6．2測(cè)試結(jié)果分析 根據(jù)以上測(cè)試結(jié)果可以認(rèn)為，負(fù)離子功能整理織物具有以下特性： a．制成沙發(fā)、窗簾、床上用品等室內(nèi)用紡織品： 能夠起到凈化空氣、消除臭味、抗菌、改善呼吸功能、減輕身體疲勞、放松心情和增強(qiáng)人體舒適度的作用。b．制成醫(yī)用紡織品： 可以起到活化大腦荷爾蒙，改善睡眠，使人精神振奮提高工作效率的作用。能激活肌體多種酶，促進(jìn)人體新陳代謝，增強(qiáng)肌體免疫力，延緩身體衰退，防止器官過(guò)快老化。促進(jìn)血液循環(huán)，抑制血清膽固醇的形成，降低血壓，促進(jìn)身體健康。另外由于負(fù)離子功能織物具有消炎、殺菌、除臭、凈化空氣、遠(yuǎn)紅外蓄熱等功能，可應(yīng)用于醫(yī)用紗布，醫(yī)生的工作服以及病員床上用品，可減少傷口的感染、治療和預(yù)防多種皮膚病，增加病人的抵抗能力，其防花粉之功效將阻斷花粉過(guò)敏源，對(duì)一些有花粉哮喘史的病人有一定的輔助治療效果。盡管負(fù)離子功能整理劑主要原料為無(wú)機(jī)類(lèi)納米級(jí)粉體材料，對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生毒副作用。但為了保護(hù)
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