（纺织工程专业论文）毛针织服装的负离子整理研究.pdf

摘要 本文简单介绍了目前国内毛针织以及功能性整理发展的现状和动向，主要介绍了 蠢耔纺织品研究开发的国内外现状和毛针织服装负离子整理研究的意义，阐述了电 麓石结构眦1 2 e 厶匕b e 以及释放负离子的原理和空气负离子的功效。通过查阅大量的国内外文 黻资料，归纳总结出一套能够指导实际应用的分散理论，分析了无机超微电气石粉体 分散稳定的相关因素，设计出一套切实可行的超微粉体分散工艺。在分散理论的指导 下，首先选择合适的分散剂，在实验的指导下，选择三种分教剂的复合作为本实验的 分散剂，通过单分散剂逐步试验分析，在多种分散剂中选定效果较好的三种分散剂， 并确定单分散剂的最佳用量，再通过的正交试验，确定三种分散剂复合使用时的最佳 用量配比；然后利用逐步试验分析的方法，确定分散液的最佳p h 值；最后选择电动 搅拌和超声波复合的分散方法，并通过正交试验，确定搅拌时间和搅拌转速以及超声 时间和超声功率等参数，确定分散方法。在实验中，采用激光衍射粒度分析仪测试分 散液中微粒的粒径作为衡量指标，最终确定出工艺参数，得出最佳工艺，制得稳定的 分散液，其粒度在2 0 0 n m 左右，和粉体粒径相符。 通过查阅相关文献资料，对于天然的毛纤维纺织品，本课题选择采用后整理浸 轧法将负离子整理剂整理到毛针织服装上。首先，将一定量的粘合剂均匀的加入到 电气石粉体分散液中，得到负离子整理剂。通过实验，选择合适的工艺流程：整理 液浸泡一压轧一烘燥一清洗，并且确定工艺流程中的相应参数，对毛针织服装进行 负离子加工整理，得到具有释放负离子功能的毛针织服装。利用a i c 空气离子测定 器测试毛针织整理试样的负离子释放情况，通过和未整理试样及环境的对比得出结 论：整理试样的负离子释放浓度达4 0 0 0 个c m 3 ，效果理想，而未经整理试样基本没 有负离子释放能力，表明整理效果较好。为了测试整理试样的耐洗性，本课题按照 洗涤_ 脱水_ 烘干的正常的洗涤流程，利用家用洗衣机和家用洗涤剂，经过5 0 次洗 涤，每1 0 次洗涤后利用a i c 空气离子测定器测试效果，结果表明，整理试样的负 离子释放性能保持性较好，在洗涤的初期基本没有下降，洗涤次数达到3 0 次以后， 赞离予释放效果有所下降，但效果仍较明显，比之未整理的试样，效果明显。 为了检验负离子整理对毛针织服装服用性能的影响，本课题将两种不同组织的 整理样和来整理样分另! l 进行服用性能( 机械性能，外观保持性，织物风格) 测试对比， 测试指标包括织物6 嫩气性、顶破强力和顶破伸长率、悬垂性以及起毛起球性能几 个毛针织物代表性的指标，测试方法按照纺织品标准的测试方法，测试结果表明， 织物的透气性、项破强力、悬垂性和起毛起球性均没有明显变化，只有顶破伸长率 稍有下降，但下降幅度较小，不影晌织物的服用性能。最终总结得出的结论：经过 负离子整理的服装基本保持原有的性能和风格。 目前，在国外市场上已有毛针织服装的负离子整理产品出现，但国内这方面研 究较少，市场上基本没有。在功能性纺织品已经成为当今世界纺织品市场主流的今 天，负离子毛针织服装综合了毛针织的优良性能和负离子的良好的保健功能，必将 受到广大消费者的青睐，具有巨大的市场前景。同时，它也是高科技与纺织品的有 机结合，因此对今后纺织业的发展具有重要意义。 关键词：毛针织，服装，电气石，负离子，整理 t h er e s e a r c ho fn e g a t i v ei o nf i n i s h i n go f w o o l k n i t t i n gg a r m e n t a b s t r a c t t h ed e v e l o p m e n to fw o o lk n i t t i n ga n df u n c t i o n a lf i n i s h e sa th o m ea r ci n t r o d u c e d s i m p l yi nt h et h e s i s ，w h i c hi n t r o d u c e dt h ea c t u a l i t yo fn e g a t i v ei o nf i n i s h i n go ff a b r i c r e s e a r c ha th o m ea n da b r o a da n dt h es i g n i f i c a n c eo ft h er e s e a r c ho fn e g a t i v ei o nf i n i s h i n g o fw o o lk n i t t i n gg a r m e n t ，w h i c ha l s oe x p a t i a t et h es t r u c t u r eo ft o u r m a l i n ea n di t sp r i n c i p l e o fn e g a t i v ei o na n dt h ee f f i c a c yo fa i rn e g a t i v ei o n as u i to fd i s p e r s i o nt h e o r i e sh a sb e e n s u m m e du pt h r o u g hc h e c k i n gr e f e r e n c e sa th o m ea n da b r o a d b a s e do na n a l y z i n gm a n y c o r r e l a t i v ef a c t o r sa b o u td i s p e r s i o no ft o u r m a l i n ep o w d e r , as u i to fd i s p e r s i o nt e c h n i q u e s u i t a b l ef o ra c t u a lp r o d u c t i o nh a sb e e nd e s i g n e d a tt h ed i r e c t i o no fd i s p e r s i o nt h e o r i e s ，a t f i r s t ，t h r e ek i n d so fd i s p e r s a n t sa r es e l e c t e d ，a n dd o s a g eo fd i s p e r s a n ti sc o n f i r m e db y e x p e r i m e n to n eb yo n e a n dt h e nt h eo p t i m i z e dc o m p o u n d e dd o s a g ei sd e c i d e db ya o r t h o g o n a le x p e r i m e n tt h e n e x ts t e pi sc h o o s i n gt h eb e s tv a l u eo fp ht h r o u g ht r y i n ge a c h v a l u eo n eb yo n e f i n a ls t e pi st h ed i s p e r s i o nm e t h o d ，i nt h i se x p e r i m e n t ，w ea d o p tm i x i n g r o u n da n du l t r a s o n i ca st h em e t h o da f t e ras e r i e so fo r t h o g o n a le x p e r i m e n t ，t h eb e s t p a r a m e t e r sa r ef o u n do u t ，w h i c hi n c l u d et h er o t a t es p e e da n dt i m eo fr o u n d ，a n dt h ep o w e r a n dt i m eo fu l t r a s o n i c a f t e ra i ip a r a m e t e r sa r ed e c i d e d t h ee x c e l l e n tt e c h n i q u ei sf o u n d o u t i nt h ee x p e r i m e n t ，w eu s el a s e rn a n o m e t e rg r a n u l a r i t ya p p a r a t u st om e n s u r a t et h e g r a n u l a r i t y , t h ed i a m e t e ro fp a r t i c l e si sa b o u t2 0 0 r i m ，w h i c hi s t h ep u r p o s eo ft h e e x p e r i m e n t a f t e rc h e c k i n gc o r r e l a t i v el i t e r a t u r e , w ec h o o s ep a da st h ef i n i s h i n gm e t h o dt ot h e n a t u r a lw o o lf i b e r b e f o r ef i n i s h i n gt h ef a b r i c s ，al i t t l eb o n ds h o u l db em i x e di n t ot h e d i s p e r s i o nw a t e la f t e ras e r i e so fe x p e r i m e n t ，t h es u i t a b l et e c h n i q u ei sd e c i d e da sb l o w ： s o a k i n gi n t h ef i n i s h i n ga g e n t - - - * r o l l i n g - - 4 d r y - - , c l e a n i n g , a n dt h ep a r a m e t e r si nt h e t e c h n i q u ei sc o n f i r m e d a f t e rf i n i s h i n g ，w eg e tt h en e g a t i v ei o nw o o lg a r m e n t w eu s et h e a i ri o nc o u n t e rm e a s u r a t et h en e g a t i v ei o nc o n c e n t r a t i o no ft h ef a b r i ca n dc o n t r a s tt h e r e s u l t sw i t hn of i n i s h e df a b r i c ，t h ec o n c l u s i o ni s ：t h en e g a t i v ei o nc o n c e n t r a t i o no f f i n i s h e df a b r i ci s4 0 0 0 p g tc l n ，w h i c hi sap e r f e c tr e s u l t ，a n dt h en of i n i s h e dh a sn o n e g a t i v ei o n i no r d e rt ot e s tt h ew a s h i n gr e s i s t a n c eo ft h eg a r m e n ta f t e rf i n i s h i n g , t h e f i n i s h e dg a r m e n t sa r ew a s h e db yf a m i l yw a s h i n gm a c h i n ea n df a m i l ys c o u ra c c o r d i n gt h e f l o w ：w a s h i n g - h y d r o e x t a c t i o n - - - , d r y i n g , e a c h1 0t i m e s ，w eu s ea i ri o nc o u n t e r m e a s u r a t et h en e g a t i v ei o nc o n c e n t r a t i o n ，a n dt h et e s tr e s u l t ：a tt h ef i r s t3 0t i m e s ，t h e w a s h i n gr e s i s t a n c er e m a i nb e t t e r , a f t e rt h a t ，w h i c hd r o pal i t t l e ，b u tt h ee f f e c ti sb e t t e rt h a n t h en of i n i s h e d i no r d e rt ot e s tw h e t h e rt h ef i n i s h i n gi n f l u e n c et h ew o o lk n i t t i n gg a r m e n t si n t r i n s i c p e r f o r m a n c e s ，t w od i f f e r e n ts t r u c t u r e sg a r m e n t sp e r f o r m a n c e s ( m e c h a n i c a lp e r f o r m a n c e ， a p p e a r a n c er e t e n t i o n ，f a b r i cs t y l e ) i n c l u d i n gd r a p i n g , a i rp e r m e a b i l i t y ，b u r s t i n gs t r e n g t h ， d r a p i n ga n dp i l l i n gr e s i s t a n c ea r et e s t e d t h et e s t i n gm e t h o di sa c c o r d i n gt ot h es t a n d a r d f a b r i ct e s tm e t h o d a f t e ra n a l y z i n gt e s tr e s u l t ，i ts h o wt h a tt h ea i rp e r m e a b i l i t y , t h ed r a p i n g a n dt h ep i l l i n gr e s i s t a n c eh a v el i t t l ec h a n g e ，a n do n l yt h eb u r s t i n gs t r e n g t hd r o pal i t t l e ， w h i c hi s n ta f f e c tt h ep e r f o r m a n c e s s ow eg e tt h ec o n c l u s i o nw h i c hi st h ef i n i s h e d g a r m e n t sr e m a i ni n t r i n s i cp e r f o r m a n c e sa n df a b r i cs t y l e a tp r e s e n t ，t h e r ea r en e g a t i v ei o nw o o lk n i t t i n gp r o d u c t si na b r o a dm a r k e t ，b u ti no u r h o m em a r k e t ，t h e r ei sf e w n o w , f u n c t i o n a lt e x t i l e sh a sb e c o m et h ea r t e r yi nt h et e x t i l e m a r k e ta l lo ft h ew o r l d 。a n dn e g a t i v ei o nw o o lk n i t t i n gp o s s e s s e sn o to n l yt h ee x c e l l e n t p e r f o r m a n c e so fw o o lk n i t t i n gb u ta l s ot h eh e a l t hc a r ef u n c t i o n so fn e g a t i v e ，a n dm u s t a t t r a c tm a n yc o n s u m e r se y e s ，a n dh u g em a r k e tf o r e g r o u n d a tt h es a m et i m e ，i ti st h e c o m b i n a t i o nb e t w e e nh i g h t e c ha n dt e x t i l e ，w h i c hw i l lp r o v i d eg o o dd i r e c t i o nt ot o m o r r o w d e v e l o p m e n to ft e x t i l e w ud e x i o n g ( t e x t i l ee n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rm e n gj i a g u a n g k e yw o r d s ：w o o lk n i t t i n g , g a r m e n t ，t o u r m a l i n e ，n e g a t i v ei o n ，f i n i s h i n g 西安工程大学学位论文知识产权声明 本人完全了解西安工程大学有关知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间 学位论文工作的知识产权归属西安工程大学。本人保证毕业离校后，使用学位论文工 作成果或用学位论文工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工程大学。学院有权保 留送交的学位论文的复印件，允许学位论文被查阅或借阅；学校可以公布学位论文的 全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定1 学位论文作者签名： 指导老师签名： 只期：曼量芽飞多 q 。f t j 7 玉乏、 西安工程大学学位论文独创性声明 禀承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的学位论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和 致谢的地方外，学位论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，不包括本人 已申请学位或他人已申请学位或其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研 究所作的任何贡献均均已在论文中作了明确韵说明并表示了感谢。 学位论文与资料若有不实之处，本人承担相关责任。 学位论文作者签名：告i 3 绣够秘 日 期： 闪； p 1 绪论 1 绪论 1 1 毛针织行业的现状 1 1 1 毛针织的概念 毛针织服装，又称羊毛衫，是以动物蛋白质纤维为主，包括一些毛型化纤，通过 针织生产的服装i l j o 毛针织服装具有弹性好、透气性好、柔软、舒适、保暖性好等居 多优点，深受广大消费者的喜欢。随着服装的基本功能从传统的遮体御寒向舒适美观 的转变，现在人们要求服装不仅要美观，而且穿着要舒适、健康。毛针织服装已经从 传统的内衣向外衣方向发展，除了时装化以外，功能性毛针织服装又是一大亮点，也 是毛针织服装很有发展前景的新方向。 1 1 2 毛针织行业的现状 近年来，我国的毛针织服装态势良好，不但国内市场景象繁荣，国际市场也很有 影响力。我国的毛针织服装无论是出口数量还是出口贸易额，都是位居全球前列，这 显示了毛针织在纺织行业，针织领域中具有举足轻重的作用1 2 i i ”。由于毛针织服装加 工属于劳动密集型产业，目前利用低廉的劳动力资源，我国毛针织产品在出口价格上 还具有一定竞争优势，主要集中在中、低档产品上，但是毛针织发达的地区仍然在欧 洲，像英国、意大利、德国、法国等的毛针织服装虽然产量不大，但产品的质量和附 加值高，属于中高档产品，产品价格较高，利润也高。随着我国经济的发展，低廉的 劳动力优势在慢慢的失去，如果我国的毛针织服装行业在国际市场上取得长足的发 展，就必须提高毛针织服装的产品质量和附加值，走功能化，时装化，高档化的发展 道路。 1 1 3 毛针织行业的发展方向 提高毛针织服装的档次，可以通过以下三种方法，一种是采用新的原料开发毛针 织服装，我国有很多企业在走这条路。如羊绒是一种高档的毛针织原料，我国具有丰 富的羊绒资源，近年来，鄂尔多斯、珍贝等企业已经在羊绒毛针织产品的开发方面取 得了巨大的成就；又如竹纤维是一种具有天然抗菌的纤维素纤维，现在有很多的企业 正在利用这一功能性纤维开发新产品。还有很多的功能性化纤，如大豆蛋白纤维、聚 乳酸纤维、超细纤维、c o o l m a x 纤维等，也具有很多的优异特性，是用来开发新型毛 针织产品的理想原料1 2 1 。另一种方法是采用新的技术开发高档次的毛针织产品，采用 自动化、智能化程度较高的针织设备生产高档产品，既可以扩大花色品种，又可以提 高生产效率。如采用自动化程度很高的电脑圆机、电脑横机生产产品；还有一种方法 是可以通过开发功能性毛针织产品提高产品的档次，由于毛针织产品主要是以毛、绒 等天然蛋白质纤维为原料的，所以通过采用功能性纤维开发产品较少，主要是通过功 能性后整理来开发产品的。近年来，除了传统的抗菌、免烫、抗静电整理之外，还开 1 绪论 发了一些新型的功能，如防电磁整理。纳米技术是刚刚兴起的新兴科技，在功能性整 理方面，纳米整理是一项很好的整理技术，具有很多的优异特性。本课题就是利用纳 米技术开发的一种实用的功能整理技术负离子整理。 1 2 功能性整理的概况 功能性织物整理就是通过后整理赋予织物原来不具有的一些功能。功能整理技术 是现代科学、精细化工与染整新技术和纤维加工技术相结合的边缘技术。其关键是从 染整技术方面和纤维加工技术方面来解决功能整理剂和纤维的结合以及各项牢度、强 力、白度和透气性等，从科学方面要研究该功能整理剂的功能效果和安全性等1 4 】【5 1 。 随着科学技术的发展，生活水平的提高，人们对纺织品功能性、舒适性提出了越 来越高的要求。市场上各种功能性纺织品虽然价格不菲，但还是备受消费者的青睐， 这是纺织品发展的良好的趋势。对于纺织企业来说，这是一个很好的机遇，为它们提 供了广阔的发展思路。开发新的、质量更高的功能性纺织品，可以提高产品的附加值， 提高产品档次，摆脱低价格市场竞争的劣势，提高经济效益，提升企业竞争力。各国 的纺织企业对功能性纺织品的开发也越来越重视，各种新的功能性纺织品，各种功能 性整理的方法层出不穷【6 l 。 1 2 1 功能性整理的种类 近年来，各种新的纺织品功能性整理在不断的涌现，功能性整理的门类趋向多样 化，分类方法也众多1 4 j 。按照产品的功能属性，大致可以分为以下三个类：一类是织 物舒适性整理，主要有防水透湿、吸湿透气整理，柔软整理等；另一类面是织物的卫 生保健与医疗功能性整理，主要有去污防污自清洁整理，抗菌杀菌整理，消臭功能整 理，远红外整理，芳香功能整理等等，本课题所研究的负离予整理属于这个方向；第 三类是易护理功能整理和防护功能性整理，包括沈可穿整理，免烫整理，抗静电、抗 电磁波整理，阻燃整理等1 7 i s l 。 1 2 2 功能性整理的方法 功能性整理的方法多种多样，随着科学技术的进步，很多的高新技术也被应用到 功能性整理上，如纳米技术、生物技术、信息技术等1 9 l o 由于功能性整理方法的多样 性，同一功能的整理方法也可以通过不同的方法实现。功能性整理的方法主要有三种： 一种方法是有机功能性整理。有机功能性整理就是将织物用有机整理剂处理，使织物 获得某种功能的整理方法。这是一种最常见的整理方法，具有整理工艺简单，可实现 功能全面，使用方便，整理后效果较好等居多优点，但是很多的有机整理剂含有甲醛 等有害于环境的物质，不符合目前环保、绿色纺织品的主题，因此受到一定的限制， 随着技术的进步，这方面的缺点在不断的得到改善。例如英国的捷利康( z e n e c a ) 公司 ( 其前身是i c i 公司的一个部门) 在英国i c i 公司研究开发的一类有机抗菌整理剂 2 1 绪论 双胍类化合物的基础上研制的新产品“r e p u t e x 2 0 ”，是一种聚六甲撑双胍的盐酸盐 ( p h m b ) ，其毒性极低，比以前这类产品都要好，其耐洗程度极好，在5 0 的水中洗 涤5 0 次抗菌效果不变i ”1 。 另一种方法是无机整理。无机整理方法是一种比较环保的整理方法，主要是用无 机材料作为整理剂，纳米整理就是属于此范畴的，纳米整理过程首先是制备纳米材料， 然后将无机纳米材料配备整理剂，利用纳米材料特殊的性质整理在织物上，再通过纳 米材料的特殊性质，实现所需要的功能。例如利用纳米t i 0 2 等材料的光催化原理可 以得到自清洁纺织品1 1 l j ；利用纳米z n o 、t i 0 2 、m g o 等材料能屏蔽紫外线、吸收紫 外线的功能可以整理制备防紫外线的功能性纺织品；利用一些纳米材料特殊的导电性 能、电磁性能可以开发抗静电、抗电磁辐射的纺织品；还可以利用纳米材料开发远红 外纺织品【1 2 l 。如日本帝人公司利用纳米级的粘合剂将无机除臭剂粘附在聚酯纤维上， 开发了“p a r m a f r e s h y ”除臭纤维【1 3 1 ；又如西安工程科技学院利用纳米级的a g 和t i 0 2 整理到真丝针织物上开发研究了的纳米防螨真丝针织服装【1 4 】。本课题利用电气石超微 粉体开发负离子毛针织服装的实例，也属于无机整理的范畴。无机整理效果好，对环 境污染少，但往往利用到新的高新技术，科技含量高，成本较高。 还有一种方法是天然物质功能性整理。天然物质功能性整理是将一些具有某些特 殊功能和性质的天然物质整理到织物上，使其具有特殊的功能。天然物质功能性整理 具有悠久的历史，很早就有利用一些天然的物质来除臭、防腐的历史记载。天然物质 具有毒性低、对环境无害，更易为消费者所接受，更加符合当今天然环保、绿色的主 题的特点，近年来越来越受人们的重视。如日本的东洋纺将芦荟提取物加工在纺织品 上，制成有皮肤护理、抗菌、消炎及抗过敏功效的纺织品“7 口，歹儿”；日本富士纺 的产品“k y t o p o l e i ”是将甲壳质( 壳聚糖) 经过脱乙酰后的脱乙酰甲壳质( c h i t o s a n ) $ 1 成 织物整理剂，具有抗菌及皮肤护理特性p o l p s i ；从微生物中提取一些物质可以制成相 应的整理剂，臼清纺产品“；ze 于7p7 工”就是用此类抗菌剂制成的抗菌织物， 另外还可以从一些昆虫中提取一些物质，用来加工成功能性纺织品【9 1 。天然物质的功 能性整理一般成本较高，效果不佳等缺点， 像抗菌这样的功能，现阶段还用的比较少， 同时受到原料品种的限制，只能实现一些 其技术还有待进一步发展。 一 1 3 负离子毛针织服装开发的目的及意义 由于负离子产品是一种比较新的产品，对产品的性能测试还没有形成统一的标 准，一般认为负离子纺织品负离子浓度在l o o o 2 0 0 0 个c m 3 时，能够基本维持人体 基本需求，当负离子浓度达到5 0 0 0 个c m 3 时，能够增强人体免疫力和抗菌能力。根 据这一要求，通过负离子整理后的毛针织产品应该能够满足人体正常的需求，所以j 本课题的基本目标有： 3 1 绪论 研制分散均匀的负离子整理剂； 负离子的释放浓度超过2 0 0 0 个c m 3 ； 释放负离子的功能具有持久性，耐洗性； 经过整理的毛针织产品的各种物理机械性能、风格和舒适性能不能下降，若能 改善，则更佳。 空气中的气体分子是由原子、分子组成的，正常大气中的分子和原子呈电中性， 当空气分子受到外界作用，获得足够的能量时，其外层电子摆脱原子核的束缚，从轨 道中跃出，中性分子或原子失去电子，变成带正电荷的离子，所跃出的自由电子，自 由程极短( 8 1 0 ) c m 。它很快就附着在某些气体分子或原子上，特别容易附着在氧或 水分子上，成为空气负离子。根据大地测量学和地球物理学国际联盟大气联合委员会 采用的理论，空气负离子是0 2 一( h 2 0 ) 。或o h 一( h 2 0 ) n 或c 0 4 一( h 2 0 ) 。，从组成上可知 它们的产生都离不开水分子。另外，空气中还存在着许多直径为0 0 m m 1 0 a m 的浮 游尘埃( 微粒) ，这些空气负离子与小离子碰撞、吸附而形成带电荷的大离子。j 下常的 情况下，正离子和负离子生成初期的离子数相同，正离子向大气上层移动，所以在地 球表面负离子的数量比正离子多1 0 2 0 。空气中负离子的主要来源是地面的放射 性岩石，太阳的紫外线，瀑布、溪水、喷泉等激起的水花，雨水的分解，森林、植物 光合作用所制造的新鲜空气等。然而，由于现代工业的发展，工厂废气和废弃物的大 量排放，现代化交通工具的增加，以及室内家用电器( 如空调机、微波炉等) 的增多， 使正、负离子原有的平衡被破坏，出现了空气中正离子数量多于负离子的现象。根据 美国统计的数据，2 0 世纪初，大气中正离子：负离子的比例为1 ：1 2 ，但现在空气 负离子的比列急剧下降，其比例是1 2 ：1 。 1 9 0 2 年，a s c h k i n a s s 和c a s p a n 肯定了空气负离子的生物学意义，近年来，经过大 量的临床和实验研究，使得空气负离子的实用价值不断的得到肯定。负离子对人体的 保健作用主要表现在：能促进细胞新陈代谢，增加机体免疫功能；可以有效抑制和杀 菌，并且促进上皮生长，加速伤口愈合和促进机体修复；能安定神经、改善睡眠、减 轻疲劳、降低血压的功效；具有消炎止痛功能，对很多的疾病有辅助治疗能增强神经 抑制过程。此外，通过吸附、聚集、沉降，还能使空气中的污染物得到有效的去除， 净化空气，促进动物与植物的生长等多种作用。因此，空气负离子被誉为“空气中的 维生素”，是空气质量的一项重要指标，室内空气负离子的含量也是国际上评价室内 空气质量的第一指标。 但是，随着工业的发展，环境遭到不断的破坏，空气中正离子浓度不断升高，全 球性氧化程度不断提高，使得人们，尤其是居住在城市的人会感觉越来越疲惫，特别 提出的是活性氧已成为生活中许多疾病的起因。因此，改善空气中的离子平衡，提高 负离子的浓度，能提高生活的舒适性，增加恢复身体健康的能力。 4 1 绪论 负离子的独特的性能早已被人们用来为自身服务，目前世界各国都在投入大量的 人力物力研究负离子相关理论和技术。负离子的应用十分广泛，可以用在建筑、装饰、 电器、开常用品等很多的方面。纺织品是人们生活的必需品，每个人从出生那一刻开 始基本上就没有离丌过纺织品，它是营造每个人微环境的主体，将负离子和纺织品联 系起来能够在很大成度上改善人体的微环境。如果能开发出具有释放负离子的纺织 品，负离子将永远伴在每个人的身边，在繁华的闹市中你也能享受新鲜的空气，减轻 你的疲劳，还你轻松。这将是一个很有前景的研究方向。近年来，天然纤维越来越受 到消费者的欢迎，毛针织服装是近年来的一大亮点，既舒适又时尚的毛针织服装若能 加上健康保健功能，将更加具有市场竞争力。由于羊毛是天然纤维，不能通过纺丝的 方法制备负离子纤维，生产负离子毛针织服装，只能通过后整理的方法开发负离子产 品。近年来，负离子毛针织产品在国内市场上基本没有，同时这些产品存在无机物微 粒在纤维及面料中的分散均匀性和牢固性等问题1 1 6 1 ，有待进一步研究。本课题围绕这 些问题，展开研究，进行实验，开发负离子毛针织服装。 1 4 国内外现状 1 4 1 国外现状 电气石的研究具有较长的历史，1 8 8 0 年法国的皮埃罗查理兄弟首先发现电气石 对人体健康和生态环境有着极为良好的作用。经过了一个漫长的世纪，直到1 9 8 6 年， 日本东京大学的中村辉太郎和久保哲治郎经一年多的研究，将其加工成超微晶粒 ( 0 1 肛m ) ，掺入化纤纺丝液中，制成具有释放负离子功能的纤维，这才真正揭开电气 石负离子技术在纺织品上应用的序幕。现在，人们对电气石负离子纺织品的研究越来 越深，开发的产品也越来越多。在发达国家，尤其在日本，很多公司和科研单位通过 各种不同的技术方法研究开发了负离子织物：日本的k o m a t s us e i r e n 公司研制的 “v e r b a n o ”负离子织物是通过负离子整理获得，该织物是将特定天然矿物质固着在织 物上，具体由两种类型：( 1 ) 结合“d 1 m a 超薄膜涂层的“v e r b a n or ”织物，( 2 ) 结合 “m a w u s ”用于亲水性聚酯纤维的接枝聚合技术的“v e r b a n o r ”织物；东丽公司( t o r a y ) 开发了一种舒适整理技术n q a q u a h e a l ”1 t 7 1 ，该整理技术是采用海底深处古代沉积物为 原料，施加在纺织品上，在服用过程中由于摩擦和振动等物理激发能产生负离子，浓 度达2 0 0 0 个c i i l 3 ，经4 0 多次洗涤后，其释放负离子的浓度仍达1 5 0 0 个 c l n 3 1 1 8 1 1 1 9 1 1 2 0 l ；日清纺公司利用含钍或镭元素等放射性元素的矿石微细粉末，用特殊技 术施加在纤维上，开发了负离子纺织品“l o n a g e ”，其放射线剂量约达1 5 7 i l s v h m ， 而一般织物的放射线剂量为0 0 0 3 i l s v h m ；日本大和纺织公司开发的负离子纺织 品“i o r i n a ”，是浸轧含负离子和远红外放射功能陶瓷粉与树脂的拼混物，再经烘干热 处理加工的纺织品，其加工技术己申请专利【2 1 1 ：日本f o r e s t 公司开发了藻碳纤维，具 5 1 绪论 有远红外放射功能和发生负离子的功能，现已制睡衣、运动护身带、袜子、内衣、床 上用品、室内装饰物等产品投放日本市场l 冽；日本的小松精练公司也成功地开发出一 项能将特殊天然无机物添加到织物上的工艺，携有这类矿物质的织物能产生负离子， 其商品名“v e r b a n o ”，主要用于体育运动衫、外套、内衣、制服、手套、鞋帽、被褥 和保健用品等；人和纺织公司和钟纺公司以及富士纺公司开发的负离子纤维等已进入 市场1 2 3 1 。 在日本，有大量的有关负离子纺织品的专利，如使用浸轧烘燥焙固法、循环浇淋 法、喷雾法或上胶涂布法将含有无机物微粒和有机载体的水溶液作用到羊毛纤维制品 上，该水溶液含有羊毛溶解物质，可很好地被羊毛纤维制品吸收且不破坏其手感，产 生的负离子数平均达到8 0 0 个g i n 3 2 4 j ：用含有无机微粒液状硅涂覆或含浸固化在面料 上，使其产生负离子p j ；将面料浸渍在含有无机物微粒和粘合剂树脂的溶液中，用挤 压的方式使面料中的无机物微粒达到规定的附着量，制备具有负离子发生能力的布帛 1 2 6 ；采用浸渍法、层压法或印花法将含有粒径为5 1 助m 的托玛琳粉末、阴离子系 分散剂、非离子树脂乳液粘合剂等高分子多糖类物质和适量的水的处理液作用到纺织 品上，如含有托玛琳的毛毯，再将产品经抗静电处理，产生的负离子就不会因为毛毯 静电的作用而被吸附，促进了负离子的发生效果1 2 7 i ；将离子交换物质及红外线放射物 质加工成微米级粉末，混入油墨中，这种油墨被刷在蒲团、覆盖物等床上用品的布料 表面产生负离子i “。 另外，也有大量的负离子整理剂的研发，如n i p p o nk a y a k uc o l o r s 公司的负离子 整理剂k a y a c e r a ；o h a r ap a r a g i u mc h e m i c a l 公司研制的三种负离子整理剂，包括 p a r a f i n em 1 - - a a ( 非放射性类型) 、p a r a f i n em i - - a w ( 非放射性类型，专用于内衣) 和 p a r a f i n em i r ( 低水平辐射性类型) ，除了能释放负离子，还具有吸收和释放湿气的 功能，使其制品穿着更加舒适1 2 9 1 。 1 4 2 国内现状+ 进入2 0 世纪以来，我国的纺织行业发展十分迅速，特别是高科技纺织品在不断的 追赶发达国家。为适应国内外纺织品市场需求，一些企业和高校单位也在作相关的研 究开发。多数研究还集中在负离子纤维的开发上，北京洁尔爽高科技有限公司从1 9 9 0 年就开始研制负离子纤维和织物1 3 0 j 。该公司从电气石和来自海底深处的矿石等天然矿 物质中选择出健康环保的负离子材料，将其加工制成超微粉体一纳米负离子远红外 粉，并成功的生产出负离子化学纤维【3 l 】。中国石化集团中原勘探局舒普凡化纤有限公 司开发了一系列功能性细旦丙纶低弹丝，其中也有负离子纤维1 3 2 j 。上海石化公司开发 的命名为“奇异纤维”的负离子纤维【3 3 】；2 0 0 1 年，上海月季化纤公司的“负离子远 红外粘胶纤维”( 碧玺纤维) 通过技术鉴定和项目验收【”。2 0 0 1 年，四川成都福星保健 纺织品公司利用远红外陶瓷粉和天然宝石经高科技及纳米技术处理，通过纤维载体和 6 1 结论 其他特殊工艺研制而成了远红外负离子纺织品1 3 ”。近期，甘肃、天津以及东北地区也 有开发负离子织物的报道。国内纺织品市场上正在掀起一股负离子织物的新潮。其它 如吉林化纤、齐鲁化纤、新乡白鹭化纤集团技术中心开发了负离子粘胶纤维【3 6 j 。北京 铜牛有限公司、山东德州染厂和香港驻成都办事处成都海蓉特纺有限公司都采用茵明 高分子材料研究所研制、燕山大学国家大学园区燕大奇才科技开发公司提供的奇才系 列的负离子添加剂，制得了效果良好的负离子纤维p ”。泰达生态内衣已经成功的开发 了具有负离子释放功能的涤纶短纤内衣1 3 8 1 。东华大学姚荣兴、沈新元等开发的电气石 聚酯纤维。上海正宇高科技有限公司引进国外技术，将托玛琳粉碎成超微粉体植入短 纤维中，使纤维能产生出与人体相匹配的红外线和大量的负离子，其红外发射率在 0 7 0 以上，负离子发生量在2 0 0 0 个c l n 3 以上。 目前国内的研究主要集中在负离子纤维上，通过后整理的方法开发负离子的研究 还不多。但也有一些公司和高校单位也在作相关研究。北京洁尔爽高科技有限公司在 成功研制了负离子纤维后，又将纳米负离子远红外粉进行后处理，加工成负离子远红 外浆s l 2 9 7 0 ，并开发出在织物上固着天然矿物质的整理技术，但是整理影响织物的 手感和透汽性，通过进一步的研究，开发出适合天然纤维的负离子远红外整理剂 s l 2 9 8 8 ，解决了上述问题，成功的开发出天然纤维的负离子纺织品【3 9 】l 删；上海维来 新材料科技有限公司研制丌发了f u m a t 负离子保健整理剂；上海润基纺织材料有限 公司研发了纳米负离子整理剂f r n - - g r j ；常州印染科学研究所助剂厂研制了负离子 后整理剂e w - - 2 0 2 0 等等【4 1 l ，但目前的这些整理剂一般不能用于毛针织的整理。 1 5 本课题的研究内容 本课题选择后整理的方法开发负离子毛针织服装，主要研究的内容有以下几个方 面：一、首先要选择合适的负离子释放剂，负离子释放剂既要具有较好的负离子释放 功能，又要能够和毛纤维较好的结合，耐洗涤，不影响织物的服用性能和风格，还要 对人体无副作用，不污染环境；二、整理剂的研制，超微负离子粉体有效分散。由于 超微粉体粒度小，比表面积大，易团聚，不能均匀的将其整理到毛纤维上。本课题首 先从理论上分析可能影响分散的各种因素，在相关理论的指导下，通过大量的实验， 利用统计学原理，归纳总结出合理的参数，确定合适的实验方案，制备高质量的分散 液。再将合适的粘合剂及助剂的加入其中，制得负离子整理剂；三、选择合适的工艺 路线整理服装，获得负离子毛针服装；四、选用合适的测试手段和测试仪器，检验整 理织物的负离子释放效果以及整理织物的耐洗涤性，通过和未整理样的对比，得出结 论。五、测试整理的织物的服用性能，选择合适的指标，包括透气性、顶破强力、悬 垂性和起毛起球性等针织物的代表性的服用指标，通过整理样和未整理样的对比，得 出负离予整理是否对毛针织物的服用性能影响的结论。 7 2 超细粉体的特征及其制法 2 超微粉体的特征及其制法 2 1 超微粉体的概述 超微粉体，也称为超细粉体，超微或超细的意思就特别细，具体的尺寸目前还没 有统一的标准，不同的文献对其定义不同，日本学者尾崎义治、贺集诚一郎等人所著 的超微颗粒导论中，将粒径为l 1 0 0 n m 范围内的颗粒定义为超微颗粒；我国纳 米专家盖国胜主编的超微粉体技术一书中则将粒径小于1 0 0 a m 的定义为超微粉 体；我国另一位纳米材料专家张立德主编的超微粉体制备与应用技术一书中以及 郑水林主编的超微粉体加工技术与应用中都将粒径小于1 a m 的粉体称为超微粉 体，按照我国的习惯，本文以此为标准作为超微粉体得尺寸范围。随着技术的不断进 步，人们在尺寸上认识在不断的缩短，又将粒径在l 1 0 0 n m 的颗粒称为纳米粉体1 4 2 l 。 物质是由原子或分子组成的，超微粉体随着微粒尺寸的缩小，其所包含的原子、 分子数目也会减少，当粉体中的原子、分子数目减少到一定程度的时候，由于粉体表 面的原子、分子占的比例很大，粉体将表现出既不同于宏观物质性质，也不同于单个 原子或分子的性质的特殊性质，其性质是以前人们没有意识到的。究其主要原因是超 微粉体尺寸已经接近原子，超微粉体表面原子或分子数增加，这时量子效应就开始影 响到物质的性能和结