1、功能性织物整理的进展（二）印染(2ee3No.11)功能性织物整理的进展(二)宋肇棠(苏州大学江苏苏州 215005)摘要:文章阐述近期应用高新技术的功能整理,如利用相变材料的温控纤维 ,防水透湿整理,吸湿排汗整理,抗菌除臭整理,皮肤护理整理,芳香治疗整理,负离子纺织品和防辐射整理等的进展.关键词:功能性整理;织物;发展中图分类号:TS195.59 文献标识码:A 文章编号:10004017(2003)11003306Progressinfunctionaltextilefinishing(II)SONGZhao-tang(SoochowUniversity,Suzhou215005,Chin
2、a)Abstract:Thisarticledescribestheprogressinsomehigh-techfunctionaltextilefinishingsuchasusingphasechangematerialstotemperatureregulatingfiber.waterproofandmoisturepermeablefinishing.moisturepick-upfinishing.antibacteriaanddeor-dorisationfinishing.skin-carefinishing.aromatherapyfinishing.anionemissi
3、ontextilesandradiationshieldfinishingetc.Keywords:functionalfinish;fabric;development4.1,6 天然抗菌物质目前天然抗菌物质越来越受到重视,因为它们毒性低,对环境无害,更易为消费者接受.(1)植物类提取物这类提取物常常是液体(最近发现某些芳香精油也有杀菌性能,这部分将在后面再详细介绍).液体提取物施加到织物上常常使用微胶囊技术,提取物封人微胶囊以后,再以树脂固着在织物上.目前使用较多的是桧柏油,其主要组分是 4-异丙基-2-羟基一环庚基-2,4,6 三烯-1-酮,这是一种七个原子的环状结构化合物.日本三木理研
4、的“NorbolHORefine“就是用 110Ion 的桧柏油微胶囊加工成的产品.尤尼契卡公司的“Evercare“ 是用艾提取物吸附在多孔微胶囊无机物中,然后以特殊加工技术制成.东洋纺则以芦荟提取物加工成有皮肤护理,抗菌,消炎及抗过敏功效的纺织品“7,口 7.7“.(2)甲壳质(壳聚糖)硫质经过脱乙酰后成为脱乙酰甲壳质(Chitosan).它早已用作织物整理剂,近几年发现它具有抗菌及皮肤护理特性.脱乙酰甲壳质微粉可均匀地混入粘胶纺丝液中,再纺成抗菌粘胶丝.日本富士纺的“Kytopolei“也是这类产品.脱乙酰甲壳质又称壳聚糖,它在我国的应用及研究已有 4o 多年,最早是作为织物整理剂.近几
5、年召开的全国性甲壳质开发应用研讨会,内容已涉及对棉,毛,丝,涤纶的壳聚糖整理剂及工艺研究.东华大学用其制成人造皮肤及医用缝线.上海中大科技发展公司与东华大学合作,开发了甲壳质系列保健纺织品.(3)微生物发酵产物氨基葡萄糖苷 sT_7 是用一种放线菌发酵获得的抗生物质,对细菌的繁殖有明显的抑制作用,安全性高,其 u 为 5000mg/kg 以上.对皮肤无刺激性,对革兰氏阳性和阴性细菌都有效.使用时将它用交联剂与纤维结合,日清纺产品二工.手 7,y 三/工就是用此类抗菌剂制成的抗菌织物,并已取得 SEK 抗菌防臭标志.“清洁白慢“ 则是日本福助公司开发的产品,是卡那霉素用对苯二醛固定在纤维上的产品
6、.(4)昆虫抗菌性蛋白质利用昆虫抗菌性蛋白质是纺织工业利用生物技术的一个方面.昆虫适应环境的能力很强,对细菌,霉菌和病毒等微生物的侵袭有很强的抵抗力.因此从它们体内分离出抗菌性蛋白质,设法用于纺织品的抗菌防臭加工,应该是今后努力的方向.目前已分离出的抗菌蛋白质有:防卫素,杀菌肽,攻击素,高脯氨酸含量抗菌蛋白质和高甘氨酸含量抗菌蛋白质等,但未见用于织物加工的文献报道.4.2 除臭整理圳当前的除臭整理产品大致可分为三大类:第一类是除去日常生活中产生的四大恶臭(氨,硫化氢,三甲胺和甲基硫醇);第二类是除去香烟烟雾产生的臭味(主要是尼古丁和乙醛); 第三类是除去房屋装饰带来的甲醛气味.除臭方法主要有以
7、下四种:4.2.1 化学除臭法该方法是把产生的恶臭物质用氧化,还原,分解,中和,加成,缩合以及离子交换等方法使之变成无臭味的物质.(1)除氨臭纤维聚丙烯酸酯类纤维的分子结构中含有羧基,可以吸附氨,三甲胺等起中和反应.其饱和吸附量高达 77mg/s,比其他除臭纤维的 33ms/s高出一倍多.这种纤维吸附速度快(氨从10mg/l【g 降至 1mg/l【g 大约只需 l5min),而且可以再生.吸附达到饱和后用含醋的水洗涤,15min 后的回复率可达100%.日本蚕毛染色公司 DEWWhite 消臭纤维将 100%棉纤维与消臭基团结合在一起,使棉纤维上带有羧基团,因此也可发挥对氨及三甲胺等的中和作用
8、.经洗涤,日光照射后,可以复原,具有重复使用与耐久性的优点.(2)环状糊精利用环状糊精对氨,胺及硫化氢的包络作用除臭.Kanebo 纤维产品“叉-,-,叉力“属此类.(3)类黄酮系列化合物这类化合物包括黄酮醇和黄烷醇.它们可以与恶印染(2OO3No.11)wcdfa.CO臭物质进行中和和加成反应,消除臭味.日本;/年水 T7 产品“7二工 -,“的加工方法是用丝光棉布以 BTCA,无水磷酸钠和类黄酮一起浸轧,然后干燥,再在 160C焙烘 2min,使类黄酮固着在纤维上.(4)茶叶干馏提取物绿茶中的茶多酚类也是一种类黄酮与单宁的混合物.日本帝人公司产品,/f,NS 和大同7,少染工的“Fresh
9、Up“都使用了绿茶提取物.4.2.2 物理除臭法该方法是利用分子间的范德华力吸附恶臭物质.常用的吸附剂有活性炭,椰壳活性炭和沸石等.日本东邦纤维产品“7-7/f,夕 7-,尤尼契卡产品“ 工 7口-/I/SH“都是这类产品 .日本兴人的“七 ,7,y 三/工 “除臭方法较特殊.它利用在粘胶纺丝液中瞬间压入纤维重量3O%的 0.5 大小的活性炭微粉分散液,然后立即经过硫酸和硫酸钠纺丝凝固浴,纺丝液中的化学物质与水和硫酸反应,生成硫化氢及二硫化碳气体,穿过纤维表层,形成无数开放的微孔.因此,活性炭微粒可以直接与外界进行交流,吸附恶臭物质.4.2.3 铁酞菁化合物催化除臭法利用三价铁酞菁衍生物与恶臭
10、物质生成配位化合物,然后铁酞菁衍生物中三价铁离子转变成二价铁离子,与此同时所引起的氧化作用而除臭.具体的反应相当于生物氧化酶与过氧化氢酶的作用.日本兴人产品“PC 一日/“就是以铁酞菁化合物作除臭剂的产品.此外日本住江织物公司开发的一种除臭地毯“TfipFreshCarpet“, 有除去四大恶臭,卷烟烟雾臭及甲醛的三重除臭功能.该地毯表面涂有一层多孔的功能性高分子材料,其中加入有机胺及几种金属盐类.除臭是利用化学反应吸附和催化氧化的原理.除甲醛的机理:BNH2+HCHO_+RN=CH2+H20MB州删.一 r 州 22C/HH除四大恶臭的机理:H2S,CH3SH.H2SMA,CH3 一 SH-
11、+MA+MA-+NH3cH3NcH3NH3-+MAN(cH3)3-+MACH3MBH20,CO2+MANOx,SO.除尼古丁与乙醛的机理:,-c圳一,-cCHMMB一 H2O,CO2,NOx+MA式中 MA,MB 为金属盐类 A 与 B.4.2.4 光催化除臭纤维(1)光催化纤维实验证明正方晶系低温型锐钛型二氧化钛有光催化活性.以波长 4OOnln 以下的紫外光照射,在光催化活性二氧化钛表面会发生强氧化反应,从而能杀菌除臭.光催化的作用机理是二氧化钛吸收紫外线后会产生电子(e) 及正穴 (h).在正穴表面有催化作用发生,可以使吸附的水氧化,生成氧化能力很强的?OH 自由基,与有机物反应.而电子
12、一方则把空气中的氧还原,生成?O离子形成过氧化物.这种光催化活性二氧化钛在实际使用时会遇到纤维或树脂氧化而加速其老化的问题.如果把一种耐氧化的烷氧基硅多孔性膜包覆在二氧化钛粉末表面,就能解决这一问题.经包覆的二氧化钛有3p.m 和 5p.m 两种粒径,把它混入涤纶纺丝原液,即能纺成除臭涤纶纤维.经试验,以 3m5%包覆粉末的 l3.7d 涤纶纤维,经 5%一 l5%减量以后 ,在 10h 紫外光照射以后,试验加入的乙醛已无法检出,除臭效果显着.尤尼契卡公司已开发出除香烟烟雾臭的两种产品:TabacutI用于去除室内香烟烟雾臭;TabaeutII 用于去除服装香烟烟雾臭.但是,二氧化钛光催化剂的
13、带隙较宽(3.2ev),只能被波长较短的紫外线激发,对太阳能利用率较低,同时由于光激发产生的电子与空穴的复合,导致光量子效率很低.为克服这两个缺点,人们使用多种手段对二氧化钛进行改性,其中包括贵金属修饰,半导体复合,染料敏化和过渡金属离子掺杂等.中科院兰州化学物理研究所在 2001 年研制出净化空气的光催化剂,载体是二氧化钛,活性组分采用金属态的铂以及两种金属氧化物,其中一种是在 Mg,Li,Na 中选一种 ,另一种是在V,Ni,Mn 中选一种.铂,M.和 M2 的量分别为载体体重的 0.001%一 0.5%,0.5%一 1.5%及 0.1%一 1.5%,催化剂中还含有 3%一 2o%重量的
14、redO.因为 Fe“能够分离和转移空穴电子对,减少空穴和电子的复合,提高光催化剂的效率.(2)具有光及热催化性的超微粒子胶体状除臭剂日本触媒化成工业公司制成了平均粒径约 5O?的半透明中性至微碱性液体,分散性很好.其产品名称是“ATOMYBALL-TC“,它是 Cu/TiO2,也就是铜以二氧化钛为载体的除臭剂;而“ATOMYBALL-TZ“则是 Zn/TiO2.经气相色谱研究证实,其除臭机理是光与热的催化氧化.两个产品对硫化氢及甲基硫醇的除臭率相同;除氨臭 TC 比-IZ 优,除三甲胺臭则-IZ 比 TC 优.如果将它们与活性炭合并使用,则可彼此取长补短,既有吸附速度快的优点,同时又有反复使
15、用的长处.宫崎孝司等采用与常规的氟树脂,硅树脂包裹光催化二氧化钛微粒不同的方法,来解决对基底的氧化问题.他们使用羟基磷灰石ca.(PO4)(OH)作为保护层.羟基磷灰石对人体无害,因为它本来就是体内骨骼及牙齿的主要组分.要涂覆的涤纶纤维首先用丙烯酸接枝使之亲水化,然后再用磷酸处理,导入磷酸基团,接着用氯化钙溶液浸渍.这样反复一次,接着再以一定浓度的二氧化钛分散液与磷酸氢二钠溶液依次浸渍,如此反复三次.这样就可形成二氧化钛光催化剂/磷灰石复合涂覆的涤纶织物.经测试,这种方法制得的织物效果比一般商品的活性高 4 倍.值得开发光催化二氧化钛织物产品者注意.4.3 皮肤护理功能整理【柚越】随着工业的发
16、展,环境污染日益加重,大气中二氧化碳,氮氧化物和硫氧化物的增加,对人体的影响很大,造成过敏体质的人数增加.因此皮肤护理功能整理引起人们重视.4.3.1 甲壳质脱乙酰甲壳质除了前面介绍的抗菌性能之外,由于它分子结构中有多个羟基印染(7.oo3No.11)和氨基等极性基团,因此有极强的水合能力,也就是对皮肤有极强的保湿性.据测试,壳聚糖的吸湿率仅次于甘油,高于聚乙二醇和山梨醇.日清纺的“乇叉年二,“ 为其代表产品.壳聚糖的应用方法有以下几种:(1)涂覆或浸轧法将壳聚糖与合成树脂混合后涂覆或浸轧到织物上,使它在纤维表面形成膜.这种方法加工方便,成本低.我国已把壳聚糖浸轧到涤纶织物上,使用氰醛树脂作粘合剂,在柠檬酸,氯化镁催化下进行交联,同时添加聚乙二醇加强吸湿效果,经整理后的涤纶舒适性大幅度提高.(2)共混纺丝技术将壳聚糖与其他化学纤维共混纺丝,如富士纺的“Kyto-polei“,但壳聚糖混入量受限制.(3)制成壳聚糖纤维制成的壳聚糖纤维可以与其他纤维混纺,而且混纺比
