竹纖維織物釋放負(fù)離子的研究

王鑫春 李青山

(燕山大學(xué)亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室燕山大學(xué)材料學(xué)院高分子系 河北秦皇島 066004)

竹原纖維作為一種新型天然纖維，是當(dāng)前竹材加工、新材料、紡織領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。我國的竹子種類、竹林面積和蓄積量均居世界之首，具有其它國家無可比擬的優(yōu)勢，素有“竹子王國”之美稱[1]。因此，作為一種資源豐富、可再生可降解的資源性纖維，竹原纖維的開發(fā)利用受到了越來越多人的關(guān)注，竹原纖維的新產(chǎn)品受到社會的廣泛關(guān)注。

隨著人民生活水平的不斷提高，人們對綠色環(huán)保、具有保健功能的紡織品越來越關(guān)注。竹纖維是利用天然竹子為原料，經(jīng)特殊的高科技工藝處理而制取的再生纖維。它保持了竹子原有的抗菌、抗紫外線、透氣性好、涼爽的特性，同時也擁有粘膠纖維的吸放濕性好、手感柔軟、織物懸垂性好、上色容易、染色色彩亮麗等特性，是一種具有很好發(fā)展前景的纖維素纖維，被喻為“21世紀(jì)健康纖維”、“綠色纖維”，成為當(dāng)今國內(nèi)外紡織市場上的新亮點(diǎn)。

但是傳統(tǒng)竹原纖維織物的柔滑軟暖、涼爽舒適、抑菌抗菌、綠色環(huán)保和天然保健已不能滿足人們對健康的需求，因此如何讓竹原纖維紡織物對人體健康更加有益成為研究人員所關(guān)注的問題。

1 竹原纖維織物的性能及改進(jìn)

竹原纖維,是用竹漿粕制造的環(huán)保型粘膠纖維,其紡織品具有透氣、吸濕快干、穿著舒適涼爽的特點(diǎn),是服裝面料,尤其是運(yùn)動服裝和內(nèi)衣的優(yōu)質(zhì)原料。因此,在紡織領(lǐng)域具有極其廣闊的應(yīng)用前景。

1.1 竹原纖維紡織品的性能

(1) 吸濕透氣性

竹原纖維的蜂窩狀微多孔結(jié)構(gòu)，橫截面內(nèi)有豐富的孔隙分布，邊沿為不規(guī)則的鋸齒形，縱向表面光滑均一，有多條較淺的溝槽，這種特殊的結(jié)構(gòu)決定其織物可以在瞬間吸收并蒸發(fā)大量水分，其吸水性是棉的3.5倍。竹原纖維的吸濕性、放濕性、透氣性居五大紡織纖維之首。竹原纖維織物的透氣性[2]最好,更適于制作夏季服裝。

(2) 抗菌功能

竹原纖維抑菌性能良好，這是由于它本身所附著的微生物對它所吸附的人體的微生物具有分解作用；其次是竹原纖維還可以吸附周圍環(huán)境的水分并使其呈弱堿性從而抑制細(xì)菌。竹原纖維織物的殺菌活性值和抑菌活性值都較高[2]，竹原纖維的抗菌特性在其紡織品上也有體現(xiàn)，其紡織品長時間的潮濕空氣中放置依然是淡淡的竹子清香，沒有異味。

(3) 紫外線屏蔽功能

竹炭粉中的碳元素具有很強(qiáng)的紫外線吸收能力，經(jīng)測試長絲單面針織物反射率為2.3%，透過率為1.2%，吸收率為96.5%，紫外線屏蔽率達(dá)98.8%。紫外線的透過率取決于許多因素，比如組織結(jié)構(gòu)、覆蓋系數(shù)、顏色，在工藝加工中的化學(xué)添加劑和樣品的處理等，根據(jù)試驗(yàn)可知天然竹原纖維面料的抗紫外線功能優(yōu)于苧麻面料。竹原纖維的抗紫外線強(qiáng)度很高，有利于人體健康。

1.2 竹原纖維的改進(jìn)

竹纖維織品尤其在人們的居家生活中的應(yīng)用廣泛，隨著社會的發(fā)展和生活水平的提高，人們對居住環(huán)境，生活用品的質(zhì)量要求越來越高，傳統(tǒng)竹纖維的柔滑軟暖、涼爽舒適、抑菌抗菌、綠色環(huán)保和天然保健已不能滿足人們對健康的需求，如何讓竹纖維對人體健康更加有益成為研究人員所關(guān)注的重點(diǎn)。

李青山[2～3]教授近年來在負(fù)離子的研究上有重大突破，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，研發(fā)了Anion?負(fù)離子添加劑，對相關(guān)領(lǐng)域做出了很大的貢獻(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)，以竹為原料的竹纖維制品，具有釋放負(fù)離子的功能。但是傳統(tǒng)的竹纖維織品的負(fù)離子濃度相對較低，對機(jī)體的作用效果不明顯。本文研究了負(fù)離子添加劑及洗滌次數(shù)對竹纖維織物的釋放負(fù)離子濃度的影響。實(shí)驗(yàn)在竹原纖維織品加工成型后添加負(fù)離子添加劑，屬于物理改性；該方法避免了在聚合反應(yīng)時溫度不可控制性，也避免了在加工成型過程中的溫度難控制，原材料混合不均，污染浪費(fèi)等缺點(diǎn)。

2 實(shí)驗(yàn)材料與過程

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

（1）竹原纖維織品2件，由竹源公司提供。（2）Anion?負(fù)離子添加劑，燕大奇才科技開發(fā)公司生產(chǎn)， D50 =1.5μm。

（3）助劑：甲基纖維素；十二烷基磺酸鈉；純凈水。

（4）負(fù)離子測試儀(DLY-4G-232)，福建漳州東南電子所生產(chǎn)。

（5）濕度計（北京康威儀表有限公司）。

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

(1) 稱量20 g Anion?負(fù)離子添加劑，甲基纖維素5 g，十二烷基磺酸鈉少許與純凈水混合攪拌均勻，配制成負(fù)離子溶液。

(2) 竹纖維織品分2組，分別為A、B兩組，B組織品在有Anion?負(fù)離子添加劑的溶液中浸30 min,25℃干燥10 h，備用；

(3)在空氣濕度為15%～60%時，用負(fù)離子測試儀測試兩組竹原纖維織品的負(fù)離子濃度。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在空氣相對濕度為40%、洗滌5次的條件下，測定織品的空氣離子濃度，測定結(jié)果見圖1-圖4。

測定結(jié)果顯示，傳統(tǒng)竹纖維織品在動態(tài)時所釋放負(fù)離子數(shù)濃度最大時是250個/cm3,靜態(tài)時是60個/cm3。經(jīng)過負(fù)離子添加劑溶液整理過的竹纖維織品動態(tài)時釋放負(fù)離子數(shù)濃度最大是1260個/cm3，在靜態(tài)時釋放的負(fù)離子濃度時410個/cm3。

3.2 負(fù)離子添加劑對竹纖維紡織品的影響

大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，經(jīng)過負(fù)離子添加劑溶液整理后，黃襯衫的柔軟程度并沒有降低，其抗菌、吸濕的功能也沒有減退。

圖 1 黃襯衫動態(tài)負(fù)離子測試

圖 2 黃襯衫靜態(tài)負(fù)離子測試

圖 3 整理后黃襯衫動態(tài)負(fù)離子測試

圖 4 整理后黃襯衫靜態(tài)負(fù)離子測試

通過大量分析，我們認(rèn)為負(fù)離子添加劑在與竹纖維織品混合過程中沒有發(fā)生化學(xué)變化，并沒有破壞織品本身的纖維結(jié)構(gòu)，他們之間發(fā)生了分子自組裝[4-6]。這里說的分子自組裝是分子與分子在一定條件下,通過分子與分子間或分子中某一片段與另一片段之間的分子識別,依靠分子間適當(dāng)?shù)南嗷プ饔昧?包括成鍵力,氫鍵、范德華作用力、靜電力、疏水作用力、π-π堆積作用力、陽離子-π作用力、溶劑作用力、電荷或空間互補(bǔ)效應(yīng)等非共價作用力) ,自發(fā)連接成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的、具有特定排列順序的分子聚集體的過程，保持了2種官能團(tuán)的優(yōu)良性質(zhì)。

3.3 洗滌次數(shù)對負(fù)離子數(shù)的影響

在測試負(fù)離子添加劑處理過的織物之前，把織物洗滌，洗滌的次數(shù)對釋放負(fù)離子的濃度也有很大的影響,如圖5所示。在剛處理沒有洗滌時所測的負(fù)離子濃度數(shù)目很大，可以達(dá)到4000個/cm3以上，這是因?yàn)榭椢锉砻娓街罅康呢?fù)離子添加劑。在洗滌之后，表面附著的添加劑會有部分流失。經(jīng)過試驗(yàn)，隨著洗滌的次數(shù)增加，釋放負(fù)離子濃度先下降后不變，在洗滌5次之后，負(fù)離子濃度就不會有太大的變化。這是因?yàn)槭Ｏ碌呢?fù)離子添加劑與竹纖維之間發(fā)生了分子自組裝，與竹纖維織物緊密結(jié)合，不會再流失，就會一直具有釋放負(fù)離子的功能。

圖 5 織物釋放負(fù)離子濃度變化曲線圖

4 小結(jié)

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Anion?負(fù)離子添加劑處理過的竹纖維織品釋放負(fù)離子濃度相比沒有處理的竹纖維織物要高很多，竹纖維釋放負(fù)離子濃度隨洗滌次數(shù)有變化，在洗滌5次后就會趨于平緩，釋放負(fù)離子濃度變化不大。通過添加負(fù)離子添加劑得到的竹纖維織物，除了擁有傳統(tǒng)竹纖維的柔滑軟暖、涼爽舒適、抑菌抗菌等綠色保健的特點(diǎn)外，還具有釋放負(fù)離子、持續(xù)高效的抗菌殺菌、發(fā)射遠(yuǎn)紅外、激活人體細(xì)胞、促進(jìn)人體微循環(huán)、改善人體機(jī)能、增強(qiáng)免疫力的功能，是一種新的多功能竹纖維材料。多功能竹纖維紡織品順應(yīng)現(xiàn)代人追求健康、舒適的潮流，因此具有廣闊的發(fā)展空間。

[1] 范友華，何洪城，陳景震,等.紡織用竹纖維研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2009，37(11):11-14.

[2] 高潔，李青山.負(fù)離子添加劑在紡織品中的應(yīng)用[J].紡織科學(xué)研究，2004（1）:27-30.

[3] 顧曉華，李青山.蛋白石微粉在紡織品中的應(yīng)用[J].合成纖維，2005（6）:37-38.

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