（纺织工程专业论文）远红外微元生化和抗菌复合功能性纺织品的研究与开发[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 在人类历史文明的进程中，服装从最初的遮体蔽羞、御寒保温； 再到今现代追求美观、舒适：而目前正向功能化方向发展。随着科 学技术的进步和生活水平的提高，人们对生活质量有了更高的要 求，而健康是其基础，越来越受到人们的关注。预防保健是一种十 分有效的保持健康途径。服装作为人类最亲密的朋友，对人的健康 起着极其重要的作用，因此，各种保健纺织品层出不穷，如保健内 衣、抗菌防臭鞋垫、抗紫外线服饰等等。虽然这些产品具有良好的 保健或保护身体的功能，但是这些功能都是单一的，而人所面对的 环境是极其复杂和多变的，同时人有多方面的要求，所以这些单一 功能的产品还不能满足人们对纺织品多功能的需求，需要开发一些 复合功能性织物。 抗菌防臭织物能够改善人体皮肤表面环境，避免细菌感染，杀 死细菌；远红外织物能够增强人的免疫力，提高抵抗力。本课题就 是把这两种保健功能复合在一起，使人处在一个干净卫生的环境 中，减少被感染的机会；同时改善自身的机能，提高抵抗疾病能力， 达到抗菌防臭、无病强体作用。本课题所采用的复合方式不是通过 后整理，而是采用具有特殊功能的纱线，运用织造工艺使它们交织 在一起，采用不同的织物组织结构、织物的密度、纱线配比和纱线 排列方式进行复合，然后对织物的保健功能进行测试和分析，从而 找出织物的结构参数对这两魏瑰熊的髭胞，并确定合适的工艺参数 范围。通过我的研究得出以下主要结论： l a b 抗菌纱线与远红外微元生化纱线复合后，织物煦紧度对 一 织物温升最大值有着极其重要的影响，开始随着紧度的增加而增 加，在8 1 6 6 时达到最大，随后有下降的趋势。 。、j 2 织物中远红外微元生化纱线呶含量对织物的红外发射率影响 开始很显著，随后减慢，含量超过7 0 ，其发射率就可以达到全生 摘要 化织物发射率的9 9 以上；兰曼塑毽旦趋裁可以达到行业标准对远 红外织物的要求。织物的密度对红外发射率影响是十分显著的，开 始阶段，织物经纬向密度和发射率成近似的直线关系，当织物的经 纬向密度达到2 4 0 根l o c m ，随后织物的密度对红外发射率的影响将 变小。 3 通过抗真菌试验，说明这种复合织物具有一定的抗真菌能力。 4 通过方差分析的方法我们知道，a b 抗菌纱线与远红外微元 生化纱线通遵堡童攮盎进触能堪发合是有一定的效果的，它们各 自的功能都得到加强，复合后与复合前的功能相比较，其功能基本 相当或略超过。这说明两种功能性纱线在一起有一定的协调作用， 使各自的功能都加强，而不是简单的线性相加。a b 抗菌纱线与远 红外微元生化纱线复合后纱线之间的交互作用对复合后织物的保 温性能、红外发射率和抗菌性能都有显著的影响；生化纱线的含量 与织物的密度之间的交互作用对织物的红外发射率有显著影响；生 化纱线的含量与组织结构之间的交互作用对织物的保温性有显著 性影响。 5 综合考虑织物的抗菌性能、保温性能和发射率性能，本课题 确定了一个比较合适的工艺参数范围：生化纱线的含量：5 0 一7 5 ；织物的密度2 1 0 根l o c m ；织物的总紧度：8 0 一9 0 ；织物 的组织系数：1 0 0 1 2 0 。 关键词：抗菌远红外复合织物结构密度发射率 摘要 t h es t u d yo nc o m p o s i t et e x t i l ew i t h f a r i n f r a r e dm i c r o e l e m e n tp r o p e r t ya n d a n t i b a c t e r i a l& o d o r r e s i s tf u n c t l 0 n s a b s t r a c t a tt h ep r o c e s s i n go fm a n k i n dd e v e l o p m e n t ，t h ef u n c t i o no fg a r m e n th a s b e e n c h a n g i n gc o n t i n u a l l yf r o mc o v i n gb o d ya n dp r e s e r v i n gh e a to r i g i n a l l y , s e e k i n gb e a u t ya n d c o m f o r ti nm o d e r nt i m e st o d e v e l o p i n g a tt h ed i r e c to f f u n c t i o n a l i t yn o w a d a y 5 s w i t h t h e d e v e l o p m e n t o ft h es c i e n c ea n dt h e i m p r o v e m e n to f t h ep e o p l e sl i f e ，p e o p l eh a v et h eb e r e rd e m a n do fl i f e q u a l i t y , b u th e a l t hi si t sb a s i c ，p e o p l ep a ym o r ei n t e n t i o nt oi t a st h ei n t i m a t ef t i e n do f h u m a n ，g a r m e n th a v et h eg r e a te f f e c to nh e a l t h ，s ot h ev a r i o u sh e a l t hc a r e t e x t i l eh a v eb e e n a p p e a r i n gi n t h e m a r k e t ，s u c ha s h e a l t hc a r e u n d e r w e a r ， s h o e p a do fa n t i - b a c t e r i a ，g a r m e n to fa n t i u l t r a v i o l e tr a d i a t i o ne t c t h o u g ht h e s e p r o d u c t sh a v et h es i n g l ef u n c t i o nw i t hg o o dh e a l t hc a r eo r p r o t e c t i n gb o d y ， m o r e o v e rp e o p l eh a v et of a c et h ec o m p l i c a t e da n dc h a n g i n g e n v i r o n m e n t ，s o t h e yd o n ta d a p tt ot h ed e m a n do ft h em u l t i f u n c t i o n ，a n dw es h o u l dr e s e a r c h p r o d u c t i o nw i t hm u l t i f n n e t i o n t h ep u r p o s eo ft h et h e s i s i st o p u tt h et w of u n c t i o nt o g e t h e r ，m a k i n g h u m a nu n d e rt h ec l e a na n dh y g e i a n e n v i r o n m e n t ，a n dd e c r e a s i n gt h ep o s s i b i l i t y o ft h ei n f e c t e d ；a tt h es a m et i m et h i sc a ni m p r o v et h eb o d y s e n g i n e r yi t s e l f , i n c r e a s et h ea b i l i t yo fa n t i - d i s e a s e i nt h es t u d yt h ew a yo fc o m p o u n d i n gi s n o t b yt h ef i n i s h i n gp r o c e s s ，b u tt h ew e a v i n g p r o c e s sw h i c hc h a n g e st h es t r u c t u r eo f f a b r i c 、t h ea r r a n g e m e n to ft h ed i f f e r e n tf u n c t i o ny a r n sa n dt h ec o n t e n to ft h e d i f f e r e n tf u n c t i o ny a r n s ，t h e nt h ef u n c t i o no f a n t i b a c t e r i aa n dt h ee m i s s i v i t vo f t h ef a r - i n f r a r e df a b r i ca r et e s t e d f i n a l l yi no r d e rt og o tt h es u i t a b l ef u n c t i o no f t h ef a b r i c ，t h es u i t a b l er a n g eo ft h et e c h n o l o g i cp a r a m e t e ri s e s t a b l i s h e d t h e s t u d y i n gc o n c l u s i o na sf o l l o w ： 1 a f t e rt h ea n t i - b a c t e r i ay a r na n d t h ef a r i n f r a r e dy a r na r ec o m p o u n d e d ， f a b r i cc o v e rh a sg r e a ti n f l u e n c eo nt h e a s c e n d i n go ft e m p e r a t u r e ，a n dt h e 摘要 a s c e n d i n go ft e m p e r a t u r ea d dw i t hi n e r e a s eo ff a b r i ec o v e r a t81 6 6 t h e a s c e n d i n go ft e m p e r a t u r er e a c hm a x ，t h e nd e s c e n d 2 。a tt h eb e g i n n i n gs t a g et h er a t i oo ff a r i n f r a r e dy a r n si nt h ef a b r i ch a s t h ed i s t i n c ti n f l u e n c eo nt h ee m i s s i v i t yo ff a b r i c ，t h e ni n f l u e n c eb e c o m e sl o w w h e nr a t i oe x c e e d7 0 ，t h ee m i s s i v i t yo ft h ec o m p o u n d e df a b r i ci sa b o v e9 9 o fe m i s s i v i t yo ft h ep u r ef a r i n f r a r e dm i c r o e l e m e n tf a b r i c ；w h e nr a t i oe x e e e d 5 0 ，t h ee m i s s i v i t yo ft h ec o m p o u n d e df a b r i cr e a c hc o m m a n do fg u i l dc r i t e r i o n f a b r i cd e n s i t yh a st h eg r e a ti n f l u e n c eo ne m i s s i v i t yo ff a b r i c t h en e a rl i n e a r r e l a t i o n s h i pi sf o u n db e t w e e nt h ef a b r i cc o v e ra n dt h ee m i s s i v i t yo ff a b r i ca tt h e b e g i n n i n gs t a g e ；a f t e rf a b r i cd e n s i t ya r r i v ea t2 4 0r a d i x 10 c m ，t h ei n f l u e n c e g r a d u a l l yb e c o m e su n e o n s p i c u o u s 3 。b y t h et e s to f a n t i e p i p h y t e ，i ts h o w st h a tt h ec o m p o u n d e df a b r i ci sa b l e t or e s w a i nt h eg r o w t ha n dt h e r e p r o d u c t i o no fe p i p h y t e 4 b yv a r i a n c ea n a l y s i si ti s k n o w ：w e a v i n gt e c h n o l o g yh a sb e e nu s e dt o c o m p o u n dt w od i f f e r e n tk i n d so fy a r n s ，t h e r ea r es o m ep o s i t i v e c o o p e r a t i o n b e t w e e nt h e s et w od i f f e r e n tk i n d s o ff u n c t i o n a l y a r n s ，a n de a c hf u n c t i o ni s e q u a lo rm o r ee f f e c t i v et h a nt h e s eb e f o r ec o m p o u n d i nt h ec o m p o u n d e df a b r i c ， t h ea n t i b a c t e r i ay a r na n dt h ef a r - i n f r a r e dy a r nh a v e a p p a r e n t l ym u t u a le f f e c to n h e a tp r e s e r v a t i o n 、f a r i n f r a r e de m i s s i v i t ya n dt h ea b i l i t ya n t i b a c t e r i a ；t h er a t i o o ff a r - i n f r a r e dy a r n sa n df a b r i c d e n s i t yh a v ea p p a r e n t l ym u t u a le f f e c to nt h e f a r i n f r a r e de m i s s i v i t y ；t h er a t i oo ff a r i n f r a r e dy a r n sa n dt h es t r u c t u r eo ff a b r i c h a v ea p p a r e n f l ym u t u a le f f e c to nh e a tp r e s e r v a t i o n 5 。t om a k et h ea n t i b a c t e r i a lp e r f o r m a n c e ，t h eh e a t p r e s e r v a t i o na n dt h e e m i s s i v i t yo ff a b r i cb e t t e r ，t h et h e s i sh a sg i v e8b e t t e rr a g eo fp a r a m e t e r ：t h e r a t i oo ff a r i n f r a r e dy a r n s ：5 0 一- 7 5 ；f a b r i cc o v e r ：8 0 9 0 ：t h ec o e f f i c i e n t o f f a b r i c ：1 0 0 1 2 0 k e y w o r d s ：a n t i - b a c t e r i a 、f a r i n f r a r e d 、c o m p o u n d 、f a b r i cs t r u c t u r e 、f a b r i c d e n s i t ye m i s s i v i t y l i a os h e n g h a i ( m a j o ri nt e x t i l ee n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db yv i c ec h e nx u w e ia n dv i c el iy u l i n g 附件一： 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中己明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 第一章绪论 第一章绪论 l 前言 人类自从诞生那时起，就和服装息息相关。在这几千年的人类 历史文明的进程中，服装从最初的遮体蔽羞、御寒保温：再到今现 代追求美观、舒适；而目前正向功能化方向发展。这与人们活动领 域扩大，地球环境日益恶化，科学技术的发展和人们对健康的重视 程度分不开的。各种功能纤维出现，加工技术的革新，有力地推动 了功能性服装的发展。功能性服装越来越受到人们的关注，应用范 围在不断地扩大，具有巨大的市场潜力。 目前，人们对抗菌防臭，远红外织物研究较多，市场上也有不 少这种类型的产品。但是，对两种功能纤维复合而成的织物却很少 研究，几乎没有这类产品问世。采用复合技术是增加产品的多样性， 完善产品性能的一种有效途径，中国与国外的纺织业加工在这方面 存在着较大的差距。随着科学技术的进步，人们生活水平的提高， 对生活质量有了更高的要求，而健康是其基础，越来越受到人们的 关注，预防保健是一种十分有效的途径。据世界卫生组织统计，1 9 9 9 年，全世界因细菌传染而造成死亡的人数为1 7 0 0 多万人，而我国卫 生抽样调查显示，感染结核病的人数已超过l 亿，在致病菌的传播 过程中，纺织品是主要的载体之一“1 。据资料表明，真正健康的人 群占总人口的1 5 左右，证实患病的人群占总人口的1 5 ，而处于 亚健康状态的人群占总人口的7 0 左右，医治亚健康状态的主要措 施是自我保健 2 1 0 目前，我国有1 亿多老年人口，3 亿多生理期妇 女，每年将有2 0 0 0 多万的新生儿童，随着老龄化社会到来和对婴儿 的护理质量的提高，由于这一群体抵抗能力差，对环境十分敏感， 使他们处在干净、卫生的环境中是保证他们健康的一个重要条件。 因此，这一群体更需要保健产品，对他们进行细心的呵护和关照。 据统计，我国1 9 9 8 年抗菌产品产值为3 0 亿元，1 9 9 9 年抗菌产品产 第一章结论 值为1 0 0 亿元，2 0 0 0 年抗菌产品产值为2 0 0 亿元，到2 0 0 5 年，产 值估计将高达5 0 0 亿元”1 。抗菌防臭和远红外织物能够改善人体皮 肤表面环境，避免细菌感染，杀死细菌，并增强人的免疫力，提高 抵抗力，因此，功能性保健纺织品有着广阔的市场前景和研究价值。 余旺苗9 1 做了很多这种复合产品的前期工作：首先，他对这两 种功能纱线是否具有交互作用进行了验证，得到加强了抗菌效果的 结论。其次，他对这种织物的温升及保温性能进行了实验分析。第 三，他通过织物组织的变化、混纺比的改变对织物功能的影响，用 回归的方法优化了织物组织结构和混纺比。这些工作将有助于本课 题研究，并打下了十分好的基础，但这只是一个起点，许多地方还 需要进一步加强和完善。本课题将在他的基础上继续进行这方面课 题研究，使这种复合功能性产品的开发工作更完善。下面对抗菌织 物和远红外织物的有关情况作一些简单的介绍。 2 抗菌织物 2 1 抗菌加工的主要方式及目的 抗菌纺织品的加工方法通常有两种，一是将抗菌剂与纺丝原料 混合，经纺丝，得到抗菌纤维，再经过机织，针织或无纺等加工得到 抗菌纺织品；二是用抗菌剂对织物进行后处理加工以获得抗菌性能， 后处理加工的手段有表面涂层，树脂熬理和微胶囊法等“1 。例如 k i m b e r l y c l a r k 公司利用疏水性( 如聚丙烯，聚乙烯，聚氯乙烯， 聚酰胺等) 的非织造布作为底布，用脱乙酰甲壳质进行涂层处理， 一般涂层量在0 0 0 5 0 0 l g m 2 占织物总重量的1 - 5 ，采用如羧酸类 的有机物作为交联剂，这种织物可作为尿布、失禁服饰、妇女用品 等“。m a l d e nm i l l so fl a w r e n c e 公司生产的复合织物，第一层由 合成纤维( 聚酯，腈纶，锦纶等) 构成，第二层是由经硫化银或铜 涂层抗菌处理加工的棉或亲水性合成纤维构成。通过花边交织使两 层复合在一起，层与层之间是独立而分开的，但又是一个整体，汗 水容易从内层向外层传递，特别适合作内衣和衬衣，保持皮肤卫生【”。 对织物进行抗菌整理，具有四个主要的作用；一是由于对微生 2 第一章绪论 物的降解或分解作用，可以阻止织物的服用功能的丧失，二是明显 限制细菌的生成，三是减少臭味的形成，四是阻止细菌的转移和传 播的路径1 8 1 。 2 2 主要的抗菌剂及抗菌机理介绍“”“1 2 2 i 无机类抗菌剂抗菌机理是银离子和活性氧徐徐溶出，扩散 到细胞内，破坏细胞内的蛋白质结构，引起代谢困难。 2 2 2 金属类抗菌剂抗菌机理使由于银离子阻碍了电子传递体 系，破坏细胞内的蛋白质结构，产生代谢阻障，或与脱氧核糖核酸 反应而引起变异。 2 2 3 有机硅季胺盐类抗菌剂抗菌机理是季铵盐上的阳离子靠 静电吸附在微生物细胞表面的阴离子部位，在疏水性基团的作用下， 以物理化学的方式破坏细胞的表层结构，使细胞内的溶物渗漏，细 胞停止呼吸而死亡。 2 2 4 季铵盐类抗菌剂抗茵机理是由表面吸附引起组织变化( 酶阻 碍，细胞质膜损坏) ，产生了膜搅乱作用，阻碍酶体系。 2 2 5 胍类抗菌机理和季铵盐类相似，该类抗菌剂的杀菌活性对细 菌很高，但对真菌类却较低。 2 2 6 铜化合物类抗菌剂这类抗菌剂的抗菌机理是微铜离子破坏 了微生物的细胞膜，并渗透到微生物的细胞中与细胞内的酶- s h 基结 合，降低酶的活性，阻碍代谢功能，抑制其生育而使其死亡。 2 2 7 天然类抗菌剂如壳聚糖，壳聚糖俗称甲壳胺，是甲壳质的 衍生物，甲壳质是一种带正电荷的多糖高聚物，主要成分为聚乙酰 氨基葡萄糖。抗菌机理为壳聚糖分子中带正电荷的氨基吸附细菌， 和细胞壁表面的阴离子成分结合，阻碍细胞壁的生物合成，发挥了 抑制细菌繁殖的效果，或阻止细胞壁内外物质的能动输送。 2 2 8 胶体无机类抗菌剂“2 1胶体是在较为稳定的分散状态下的 物质，胶体状抗菌剂的平均粒径为5 0 1 5 0 埃，用水作为溶剂，色相 呈半透明的液体。这种抗菌剂的基本材料是安全性极高的二氧化硅 或硅和二氧化铝，用浸渍或喷雾等方式处理织物或纤维的表面。因 第一章绪论 为这种抗菌剂是超细粒子，可以吸附在基本材料的表面，具有不改 变材料特性的显著优点，而且没有有机类抗菌剂那样的渗出问题。 所以具有保持时间长、安全性高的特点。目前可用在粉末抗菌剂不 能使用的地方。 2 2 9 光催化类抗菌剂n 3 “。“1 “1如接触太阳光或紫外线，就能发挥 抗菌作用的光催化剂，最近引起多方面的注目。锐钛型氧化钛就是 光催化剂中的典型代表，这种光催化剂采用二氧化钛或以其为主的 陶瓷，粒径在1 0 1 6 - 1 0 1 微米左右，掺和在纤维的本体中或在坯布、 产品上进行筛网印刷、浸渍等后加工处理。氧化钛发挥的抗菌机理 大致可解释为氧化钛吸收光后，则形成电子和空穴，空穴氧化在催 化剂表面上吸附的水，形成氧化力极高的羟基游离基，这种游离羟 基可与有机物相反应；另一方面，还原反应还原空气中的氧，生成 过氧化物阴离子，或经过氧化氢成为水。氧化钛的特征之一在于其 孔穴具有强氧化力，如换算成温度，则为3 6 0 0 0 。藤岛昭和桥本和 仁在试验中发现光催化剂能够将细菌及其残骸一起杀灭清除，同时 还能将细菌分泌的毒素也分解掉。光催化抗菌剂能够有效杀灭的菌 类有大肠菌、绿浓菌、黄球菌等。 2 2 1 0 中草药类抗菌剂值得注意的是，当前日本一些化学公司正 热中于用中草药开发织物的抗菌剂，旨在一箭双雕，即赋予织物以 保湿、抗菌、防臭和保护皮肤等多项功能，又迎合消费者回归自然 的心理。如日本p a t a t i u m u 化学公司开发的p a r a g l s 就是由多种草 药的萃取物复合而成，其外观为褐色乳浊、半透明液体，成分以芦 荟、菜、洋甘菊等草药的萃取物为主，呈弱阳离子性，在水中容易 稀释分解，其特点能赋予真丝绸、羊毛等天然织物的良好的抗菌效 果“”。日本大和纺公司从有利于环境和人出发，开发的h e r b c a r e 、 b e r b t r i t 、h m a x a m 三种天然抗菌剂，可抑制过敏体质特有痒症和炎 症，有抗菌防臭效果，利于皮肤触感，手感柔软n ”。 2 3 抗菌检测标准的简单介绍“”“2 ” 抗菌纤维及其抗菌防臭制品的一个特殊的质量指标是抗菌力， 4 第一章绪论 而对其抗菌力的评价方法，目前国内外还没有一个公认的、统一的、 具有广泛适用性的标准。在抗菌织物研究最发达的日本和美国，分 别有a t t c c 和j i s 标准，我国于1 9 9 2 年参照美国的a t t c c 制定了纺 织行业标准f z t 0 1 0 2 1 - 9 2 织物抗菌性能试验方法。值得注意的是 以上的方法都有一定的局限性，大致的情况如下表卜l 所示。 表1 1 抗菌织物检测标准的比较 、 名称定量或定性评价依据 a t t c c 试验法9 0定性阻止范围幅度 h a l o 法 改良a t t c c 试验法9 0 ( 喷雾法)定性织物显色程度 改良a t t c c 试验法9 0 ( 比色法)定量织物显色程度 p e t r o c c i 法定性阻止带 a t t c c 试验法1 0 0定量细菌减少率 菌浸 改良a t t c c 试验法1 0 0定量细菌减少率 数 细菌增殖抑制试验法定量有无抑制繁殖 渍 改良细菌增殖抑制试验法定量细菌减少率 菌数测定法定量增减值差 减 l a t l i e f 法 定量减菌率 少 i s q u i t h 法定量细菌减少率 法m a j o r s 试验法半定量用滴定值比较 法 新琼脂平板法定量杀苗，静菌活性 振振荡瓶法定量减菌率 荡 改良振荡瓶法定量减菌率 其q u i n n 试验法定量菌减少率 它 平行划线试验法定性阻止带 目前，统一的织物抗菌标准正在由t h ei s o t c 3 8s t a n d a r d s c o m m i t t e e 制定，这套标准是在吸收a t t c c l 0 0 、s n l 9 5 9 2 4 、x p g 3 9 - 0 1 0 和j i sl 1 9 0 2 这些标准的基础上，包含以前所有标准的优点，对特 殊和不特殊的抗菌活性可以做出不同的评价，具有广泛的实用性。 这使得抗菌整理有了统一的检测标准，有利于市场的竞争“”。 2 4 抗菌纺织品的发展趋势n 3 “1 今后，抗菌纺织品的研发应遵循以下方向： 1 ) 广谱抗菌性，对革兰氏阴、阳性菌和真菌等有抑制杀灭能力。 2 ) 抗菌率高，对各种细菌的杀菌率要高达9 0 以上。 3 ) 抗菌效果持久，如采用二甲基乙内酰脲与纤维素进行接枝反 应，再经过卤代反应，其过程如下图卜1 所示， 第一章绪论 一、芝多一、 【a 口 矿土、一，弋 m 坐! 生! t c h 3 露甄玲 豳1 - 1 卤代反应过程 通过杀菌和漂洗两个可逆反应使织物具有永久和再生的抗菌 效果，完全不同于以前的抗菌织物，是利用释放或消耗抗菌剂而丧 失抗菌性能。经过5 0 次和l o 次漂洗循环后，用f t i r 光谱和氨分析， 乙内酰脲与纤维素接枝良好，抗菌功能没有下降2 5 ，2 6 2 7 。 4 ) 对人体安全无害，对织物的其他服用性能无影响。如有些抗 菌剂的加入使得织物的柔软性、弹性变差，尤其是抗菌织物一般都 与人体皮肤直接接触，这将大大降低其使用价值“2 9 。用壳聚糖处 理后的羊毛织物，其剪切应力增加，刚度上升，抗拉性能下降，摩 擦系数减小，织物的均匀度降低，它们变化程度直接与壳聚糖的分 子量和涂层量有关“”。 5 ) 多功能化，如采用带有阳离子的异氰酸盐低聚物作为抗菌 剂，既具有良好的抗菌和抗真菌性，又有拒水和拒油性n “。 3 远红外微元生化织物 3 1 红外线对人体的作用1 2 , 3 3 , 3 4 1 人体的皮肤分为表皮和真皮，皮肤的总厚度在0 4 4 r a m ，平均 为2 m m ，皮肤的主要成分是水，而水是红外线的良好吸收体。当红 外线辐射到皮肤上，一般可深入到皮下o 0 5 1 m m 左右。由此可见， 远红外线的绝大部分能量被浅层皮肤吸收。由于红外线是一种电磁 波，因此生物体中的偶极子和自由电荷在电磁场的作用下，有按电 磁场方向排列的趋势，从而引发分子、原子的无规则运动的加剧而 产生热，这就是红外线的热效应，并引起一系列的生理效应。 3 i 1 活化水分子 平时人体内的水分子都是因氢键的作用而被缔合成大分子团， 导致水分子的活性大大降低和老化。当人体接受红外光的辐射后， 6 第一章绪论 氢键的键能刚好在4 1 4 1 1m 红外区域的光子能量之间，容易形成共 振，就可以把体内的某些缔合水分子的氢键打开而变成小的水分子 团，小的水分子团受到束缚力同原来相比大为减少而成为活跃分子。 这种现象已被核磁共振实验所证实，被活化的水分子将使血液的粘 度下降，血液流动速度增快，及时把能量输送到全身各个器官，微 循环得以改善，给人的生命增加新的活力。 3 1 2 活化组织细胞 水分子活化除直接有利于血液循环外，还有更大的作用，既促 进人体细胞活化。日本医学博士丹羽勒负指出，由于4 一1 4 m 远红 外线对人体内老化的大分子团产生共振而使分子团裂化变成较小的 水分子团，在此过程中使吸附在老化了的分子团表面污染物质得以 祛除( 如s o ：c l 2 等) ，导致附着于细胞膜等表面的水分增加，提高 了细胞膜表面水层的表面张力，进而使细胞膜的渗透性增强，使水 分子透入细胞膜的数量大大增加，细胞膜及细胞内钙离子不仅数量 增加而且活性增加。由于钙离子活性和数量的增加，又刺激了细胞 膜的酵素系，更增加了细胞的活性，增强免疫力。 3 1 3 改善微循环 微循环是指直接参与组织、细胞的物质、信息、能量传递的血 液、淋巴液、组织液的流动。首先，红外线的温热效应能够改善微 循环，人体在红外线的辐射下，使人体皮肤和皮下组织获得温度效 应，全身会舒适温暖起来；在产生一次热效应的同时，人体也会随 之发生生物的、化学的、以及物理学等变化，称之为二次效应，这 种继发性效应会引起微衄管扩张，血流量增加。其次，活化水分子 的继发效应能改善微循环，前文已有论述，即血液粘度下降，血流 速度加快。再次，有资料报道，4 1 4 i ji n 的远红外线可以减少血管内 血脂的含量，使血管壁光滑，进而减少动脉硬化，因此从另一个侧 面起到改善微循环的作用。 总之，远红外线对人体的生命活动有着极其重要的作用，能够 促进和改善局部与全身的血液循环，激活生物大分子的活性，增强 7 第一章绪论 新陈代谢功能，提高免疫力等。人体的生命一刻也离不开红外光， 因此，把红外光称之为生命之光是当之无愧的。 3 2 远红外织物1 2 , 3 3 , 3 5 1 世界上任何物质只要处在绝对温度( 2 7 3 ) 零度以上都可以发 射红外线，所以我们不能把所有纺织品都称之为远红外织物。一般 来说，只有在常温下远红外的发射率达到o 6 5 以上的纺织品，才能 称之为远红外纺织品。2 0 世纪8 0 年代，日本、俄罗斯、美国、德国 等，尤其是日本；投入很大的力量对远红外纺织品进行研究。1 9 8 7 年，日本的前田信秀提出将远红外陶瓷粉纺入纤维而申请发明专 利；1 9 8 8 年，日本针纺公司公开采用远红外陶瓷粉和聚合物为主要原 料纺成了远红外纤维；随后，n a n a s a y 、尤尼吉卡、可乐丽、三菱 人造丝公司、帝人公司、旭化成公司等都对远红外纺织品的研制和 开发作了大量的工作，并有远红外寝具、护碗、护膝、束腹等多种 保健产品问世。我国远红外纺织品的研究和开发始于九十年代初， 特别是东华大学、天津纺织工学院、江苏纺织研究所、清华大学、 北京合成纤维研究所等单位开展了这方面的工作。远红外纤维和织 物在我国发展较快，已有远红外涤纶、丙纶、以及针织品、机织品、 无纺布等产品。 远红外织物的关键原料为陶瓷粉，陶瓷粉常用成分为铝、镁、 钙、铬、镍、铁、锆、钛、硅等的氧化物及多种碳化物、氟化物和 氮化物，经过精心筛选、配方、烧结、粉碎、分档而成。一般要求 远红外纤维中的陶瓷粉颗粒直径在3 1 - tm 以下，最好是2 l im 以下， 才能保证顺利纺丝，陶瓷粉在纤维中、表面上分布均匀。由于这种 物质的红外光谱的主波长的范围于人体皮肤的红外光谱的主波长大 致相当( 3 - 1 5pm ) ，根据红外线辐射和吸收的匹配原理，因此，陶瓷 粉所辐射的红外线能很好地被人体皮肤所吸收；而且这种陶瓷粉辐 射率十分之高，达到0 9 0 以上，所以能够保证人体皮肤得到足够的 红外线辐射。但是并不是织物中陶瓷粉含量越多越好，它存在一个 临界值，超过临界值，其辐射率反而会下降，一般来说陶瓷粉的含 第一章绪论 量在1 5 - 6 左右。根据远红外织物的加工方式不同，无外乎两种， 一种是把陶瓷粉直接加入到纺丝原液中，进行纺丝，得到远红外纤 维，再经过机织，针织，或无纺加工成织物；另一种是在纤维或织 物表面上进行陶瓷粉涂层加工，使其覆盖在纤维或织物的表面。 4 复合材料和本课题复合方法介绍 近几十年来，材料科学得到了突飞猛进的发展，人类在科学技 术上的进步往往是与新材料的出现和应用分不开的。单一材料有时 不能满足实际使用的需要，人们就把两种或两种以上的材料制成复 合材料，以克服单一材料在使用上的性能弱点，改进原来单一材料 的性能，并通过各组分的匹配协同作用，还可以出现原来单一材料 所没有的性能，达到材料综合利用的目的，以提高使用与经济效益。 复合材料是一种多相复合体系，在复合体系中可以是异质异相的， 也可以是同质异相的。因此，通过不同质的组成、不同相的结构、 不同含量及不同方式的复合，可以制造出满足各种用途的复合材料。 根据复合过程的性质可分为化学复合的复合材料、物理复合的复合 材料和自然复合的复合材料。功能复合材料的发展潜力，不仅在与 组分材料的性能可以相互补充，更重要的还在于相互之间的协调从 而达到加强其功能或产生新的功能。复合效应有三个特征：一般不 是简单的相加；同样的组分材料按相同的复合状态复合，在不同的 性能上体现出的复合效应一般不一样；对于某一个性能，相同组分 材料复合状态不同时，一般具有不同的复合效应。复合效应分为线 性效应和非线性效应，其中线性效应包括平均效应、相补效应和相 抵效应，线性效应提供了利用组分材料性能扬长避短而应用复合材 料的依据；非线性效应包括诱导效应、共鸣效应和系统效应，非线 性效应使复合材料产生组分材料不具备的新功能。由于复合效应产 生的原因很复杂，理论也不是很完善，人们还在不断的摸索与研究 中 3 6 1 。 复合化技术作为复合材料的一种加工方法，就是对材料的各种 组成要素一一加以分解，而每种要素有不同的选择参数，再对它们 9 第一章绪论 进行重新组合，如织物的组成要素可以是纤维、纱线、组织、结构、 加工技术等，然后再进行某种组合，从而开发出多种多样，别致新 颖的产品。它既可改善原来品种的性能，又可开拓新的应用领域。 纺织工业利用复合化技术，开发了各种复合纤维、混纤丝、包芯、 包缠等复合纱线、交织物、多层覆盖织物，从而加速了产品的更新 换代。本课题是对两种功能纤维进行复合，复合的方法大致有三种： 一是对两种功能性纤维进行混纺，再织成织物；二是各自单独纺成 纱，再交织成织物；三是对织物分别进行抗菌和生化涂层后加工整 理。在实际过程中，发现由于涤纶和腈纶的性能相差太大，混纺困 难较大，纱线的质量也会大大下降；后整理一般都涂层在织物的表 面，其耐洗性较差，从而影响其使用性能，同时织物经过后整理， 织物的风格、手感等服用性能将受到影响，再者，对织物进行两种 不同的涂层加工整理有一定的难度，还会影响其各自功能的发挥。 交织复合是简单易行，效果好。本课题采用复合化技术对两种不同 的功能纱线进行交织复合，变换它们的搭配比例、搭配方式、织物 组织、紧度等等，再研究它们对织物性能影响规律，为产品设计提 供有力的依据。 5 本课题研究的主要内容和意义 5 1 本课题的主要任务 1 ) 对这种复合织物两种功能评价手段作一定比较分析和讨论。 2 ) 研究由这两种功能纤维纱线复合而成的产品的抗菌效果和 对人体的保健作用，为产品工艺设计提供一定的理论依据。 3 ) 分析由这两种功能纤维纱线复合而成的织物所具有协同作 用的原因，并进行一定理论探讨。 4 ) 分别研究生化纱线的含量、织物的密度、纱线的排列组合以 及不同的组织结构对复合功能的影响，应用方差分析，找出功能复 合的最佳工艺参数。 5 2 本课题研究的意义 1 ) 关于抗菌和生化整理方法对抗菌效果和生化效果的影响，现 l o 第一章绪论 在人们研究得较多，但是对织造工艺对它们影响研究得较少。 2 ) 多种功能纤维的复合对它们本身功能有何影响，它们彼此之 间有何关系，值得我们探讨。 3 ) 复合的手段对功能纤维的性能的发挥有何影响，如何做到最 佳搭配，发挥它们的潜能，值得我们认真研究。 4 ) 多种功能纤维的复合是增加产品多样性的一种有效途径，是 完善产品性能，拓展其使用范围的重要方法。 5 ) 目前，各种各样的功能纤维的出现，如何利用功能纤维开发 出有市场前景的产品，把科研成果转化为现实生产力，是我们共同 关心的问题。 6 ) 随着人们对健康问题日益重视，保健产品将有巨大的市场前 景，开发多功能保健产品将会满足人们的需要，具有重要商业价值。 第二章本课题所采用的原材料 第二章本课题所采用的原材料简介 1 原材料的介绍 本课题所采用的原材料是两种功能性纤维分别经纺纱而得的， 下面将对这两种功能性纤维作一个简单的介绍。 1 1 远红外微元生化纤维 本课题所采用的远红外微元生化纤维是由苏州一家公司生产 的，它是将陶瓷粉微粒加入到聚酯纺丝原液中，搅拌均匀，经纺丝、 卷绕、后牵伸、卷曲定型而得的。具有如下主要特点： 1 ) 物理机械性能：远红外微元生化纤维含有陶瓷粉微粒，因此 纤维的强力要稍低于常规纤维，断裂伸长率也略小于常规涤纶纤维， 而其它物理指标与常规纤维基本相同。 2 ) 纤维可纺性、抱合力好，能和棉、毛、粘等原料混纺。 3 ) 纤维可染性好，无论染什么颜色均鲜艳夺目。 4 ) 纤维辐射的远红外线极易渗透于皮肤深部，促进血液循环， 增大血流量，起到良好的保健作用。 5 ) 蓬松性好，手感柔软活络，有仿真羽绒，羊毛效果，其织物 具有较好的穿着舒适性。 6 ) 由于是共混纺丝而不是表面涂层，所以耐洗性能好，反复清 洗多次后，其红外辐射性能没有明显下降的迹象。 1 2 抗菌防臭纤维7 1 本课题使用抗菌防臭纤维是1 9 8 7 年中国纺织大学发明的中纺 a b 抗菌腈纶。该纤维是用聚丙烯腈纤维用二价铜离予处理，再还原 为亚铜离子后与腈基氮原子上的孤对电子络合形成配键，亚铜离子 简写为a 基团。将此含有金属亚铜离子的导电纤维作h a l o 试验无抑 菌圈可见，然后再将上述改性纤维高分子链中的其他单体单元上通 过库仑力结合季铵盐上的阳离子部分，通过大量抗菌试验筛选，以 m c g b g 中阳离子部分( b 基团) 结合后的抗菌能力为最强。实验结 果表明，在聚丙烯腈纤维上只接枝b 基团，抗菌效果也不佳。a 和 塑三童查堡墨里墨里塑星塑型： 一一 b 两个基团具有明显协同作用。中纺a b 抗菌防臭纤维的主要特性： 1 ) 中纺a b 抗菌防臭纤维属于永久性的接枝改性纤维，广谱抗 菌，杀菌速度快，抗菌能力强且持久。 2 ) 中纺a b 抗菌纤维与未改性纤维相比，改性后除增加抗菌功 能外，其他性质与原纤维接近，它保持原纤维很好的可纺性。 3 ) 中纺a b 抗菌防臭纤维及其织物对人体无毒性和无刺激。 4 ) 中纺a b 抗菌防臭纤维及织物耐洗涤、耐磨擦、耐1 3 0 c 高 温，服用性能良好。 5 ) 中纺a b 抗菌防臭纤维的工艺简单，流程简短，成本不高， 为本研究提供了竞争优势。 2 原材料的基本物理性能嵋8 1 在掌握了纤维的一些基奉情况后，纤维纺成纱线，纱线作为织 造的原料，为了给织造样品提供一些工艺技术资料，并便于以后分 析织物的性能，有必要；c 寸纱线基本物理性能作一个全面了解，下面 对纱线的断裂强力、断裂伸长率、