负离子功能保健纤维及其纺织品.doc

负离子功能保健纤维及其纺织品2010年第6期纺织科技进展负离子功能保健纤维及其纺织品王玲玲,李亚滨(天津工业大学,天津300160)摘要:负离子纤维及纺织品在人类保健方面发挥着重要的作用.子纤维及纺织品的生产,测试方法,评定及应用进行了介绍.关键词:负离子纤维;负离子纺织品;保健中图分类号:Ts195.6文献标识码:A随着物质生活水平和保健意识的提高,人们不仅要求衣物具有避体,保暖和装饰作用,还要求具有医疗保健功能.负离子纤维纺织品的问世,给广大消费者带来了福音.该纤维在使用过程中能向空气中释放一定量的负离子,可以调节周围的空气质量,对人体健康有益.负离子对人体的保健,长寿及生态的重要作用已被国内外医学实践所证明,被人们称为长寿素或空气维生素-E1-23.随着人们对负离子产品性能的逐步了解,它作为21世纪人类保健的新型多功能材料,必将拥有广阔的发展前景.1负离子的产生机理负离子纤维及其纺织品能够释放负离子归功于负离子添加剂.负离子添加剂中含有负离子素,它是一种依靠纯天然矿物自身的特性通过与空气,水汽等介质接触而不间断地产生负离子的环保功能材料.当空气中的水分子,其他分子或皮肤表层的水分进入负离子素电场空间内时(一般半径lO15gm球形),立即被永久电极电离,产生OH一和H+.由于H+移动速度很快(H+的移动速度是OH一的1.8倍),迅速移向永久电极的负极,吸收一个电子变为H.逸散到空气中;而OH一则与另外水分子形成H.02一负离子.这种变化只要空气湿度不为零就会不间断地进行,而不会产生有毒物质引起其他副作用.简述了负离子的产生机理,功能及来源,并对负离文章编号:1673-0356(2010)O6一O011-04间睡眠效果,并有提高人体免疫力的效果_3.这都是源于负离子优越的保健功能,具体如下:(1)调节中枢神经的兴奋和抑制功能.作用过程为:负离子一肺泡一血液一血脑屏障一脑脊液一中枢神经系统.(2)改善肺的换气功能.原理是负离子通过呼吸道黏膜,促进黏膜上纤毛运动,使腺体分泌上升,平滑肌兴奋性上升,换气功能上升.(3)降低血压功能.作用过程为:负离子一单胺氧化酶(MAO)一氧化脱氨作用一五羟色胺,儿茶酚胺,去甲肾上腺素浓度下降一降压.(4)改善心肌功能,刺激造血机能.作用过程为:负离子一血液一增加红细胞排斥力一血沉减慢;负离子一脾脏功能上升一红血球和血钙上升.(5)增强免疫功能.主要表现在:氧负离子(超氧阴离子自由基),生物活性高,有一定的杀菌作用.负离子使上皮细胞带负电荷,增强对同性电荷离子的排斥力,使病毒失去对细胞的攻击能力.(6)水合羟基离子(H.O2一)通过呼吸进入人体后,能调整血液酸碱度,使人的体液变成弱碱性.弱碱性体液能活化细胞,增加细胞的渗透性,提高细胞的各种功能,并保持离子平衡,还能提高氧气转化能力,加速新陈代谢,减轻疲劳,使人心情舒畅,身体放松,并产生理疗治愈作用.2负离子的功能及作用原理3可以释放负离子的功能材料有研究表明,夜晚睡眠时穿着具有负离子发射功能的睡衣会在一定程度上降低人体直肠温度,提高夜收稿日期:20100921作者简介:王玲玲(1984一),女,河北石家庄人,在读硕士研究生,主要从事纺织新材料的开发与应用研究.3.1能够释放微弱放射线的稀土类矿石这些矿石含天然钍,铀,释放的微弱放射线能够将空气中的粒子离子化,产生负电子.但考虑到安全性r4,研究者更看好其他更优良的替代品.3.2自身具有电磁场的天然晶体矿石这类矿石包括奇冰石,电气石,蛋白石和奇才石?12?纺织科技进展2010年第6期等.这些矿石具有热电性和压电性L5,在有温度和压力变化的情况下(即使是微小的变化)也能引起负离子晶体之间的电势差,这种静电高达100万电子伏,从而使空气发生电离,被击中的电子附着于附近的水和氧分子上并使它转化为空气负离子,即负离子.由于这些矿石使用过程中安全环保,因此受到广大研究者的青睐.3.3古代海底矿物层中的一些物质6.这些物质中有珊瑚化石,海底沉积物,海藻炭,水炭等,均为无机系多孔物质,都具有永久的自发电极,在受到外界微小变化时,能使周围空气电离,是一种天然的负离子发生器.3.4光触媒材料7光触媒就是光催化剂,是一种能加快其他反应物之间的反应速率,而本身在反应前后不发生变化的物质,其主要成分是二氧化钛.二氧化钛是光敏半导体材料,在吸收太阳光或照明光源中的紫外线后,在紫外线能量的激发下产生带负电的电子和带正电的空穴.空穴与水,电子与氧发生反应,分别产生强氧化性的氢氧自由基和负氧离子,把空气中游离的有害物质及微生物分解成无害的二氧化碳和水,从而达到净化空气,杀菌除臭的目的.4负离子纤维及其纺织品的生产4.1负离子纤维的生产工艺负离子功能纤维是利用化学和物理的方法将负离子添加剂制成与高聚物材料具有良好相容性的纳米级粉体,经过表面处理后,与高聚物载体按一定比例混合,熔融挤出制得负离子母粒,将其进行干燥,按一定配比与高聚物切片混合,进行纺丝制成纤维,具体工艺如下:原材料一化学和物理方法一纳米级粉体一表面处理一配料一挤出一制造母粒一烘干一再配料一纺丝一成品.4.2负离子纤维纺织品加工方法负离子纤维及功能性纺织品的加工方法主要可分为两类:一类是应用具有产生负离子的添加剂纺制成纤维;另一类是通过织物的后整理使纺织品具有产生负离子的功能.负离子纤维主要的生产方法可分为表面涂覆改性法,共混纺丝法,共聚法等.4.2.1表面涂覆改性法它是在纤维的后加工过程中,利用表面处理技术和树脂整理技术将含有电气石等能激发空气负离子的无机物微粒的处理液固着在纤维表面.如日本将由珊瑚化石的粉碎物,糖类,酸性水溶液再加上规定的菌类,在较高温度下长时间发酵制成的矿物质原液,涂覆在纤维上.因该矿物原液中含有树脂黏合剂成分,得到了耐久性良好的负离子纤维.4.2.2共混纺丝法这是生产改性和多功能合纤的一种主要方法,就是在聚合或纺丝前,将能激发空气负离子的矿物质做成负离子母粒加人到聚合物熔体或纺丝液中纺丝制得负离子纤维.与表面涂覆改性法相比,这种纤维产生负离子的耐久性更好.国内研发的负离子纤维均采用这种方法9-12,即用化学和物理方法将负离子发生体(电气石,微量放射性的稀土类矿石,陶瓷)制成与高聚物材料具有良好相容性的纳米级粉体,经表面处理后,与高聚物载体按一定比例混合,熔融挤出制得负离子母粒,再进行干燥,按一定配比与高聚物切片混合,采用共混纺丝法进行纺丝制备负离子纤维.4.2.3共聚法该法属于化学反应,是把负离子添加剂在聚合过程中加入,制成释放负离子功能切片后纺丝.一般共聚法所得切片或母粒,添加剂分布均匀,纺丝成形性好.在国外,上述生产负离子纺织品的3种方法都有应用,主要以共聚法为主,共聚法的主要特性是产品的耐久性好.目前,国内研发负离子纤维的常用方法以表面涂覆改性法为主.4.3后整理技术后整理法是指通过浸轧一烘燥将含有无机物微粒的处理液固着在织物的表面,从而使织物具有负离子性能的方法.日本采用多种后整理工艺口3开发负离子产品,走在了世界的前列.如日清纺公司的IONAGE,KomatsuSeiren公司推出的以Verbano冠名的负离子整理织物c1,东丽工业公司开发的新型后整理技术aquaheal,坫,Kabopou纤维公司的森林浴纤维1等.北京铜牛有限公司和香港驻成都办事处成都海蓉特纺有限公司都采用齐齐哈尔大学材料研究所研制,燕山大学国际科技大学园区燕大超细功能材料有限责任公司所提供的奇才系列的负离子添加剂,用上述工艺进行生产,试验,取得良好的效果.后整理技术不同于常规将矿物质昆人纱线的工艺,优势在于可应用于所有类型的纺织面料,且工序简单.2010年第6期纺织科技进展?l3?5负离子纺织品的测试方法及评定国内外至今没有公开的标准文件用于该类负离子纺织品的评价.少有的公开报道之一是,2006年建筑材料行业推出了一个行业标准C/T10162006材料负离子发生量的测试方法,该标准可用来测定材料表面的负离子发生量.目前国内纺织实验室采用的是手搓法和新推出的FCL织物负离子测试方法.5.1手搓法.该法属于开放式测量,是用氧气离子测量仪结合人工手搓的方式进行测试负离子释放浓度的.5.1.1测试方法将试样放置在开启的测试仪前端12cm处,用手以200次/min的频率搓动试样1min,仪器会记录动态产生的负离子浓度曲线.取其平均值即为每次测试的结果,重复测试3次的平均值减去空白样测试结果即为该样品产生的负离子浓度值.5.1.2评定这种方法测试负离子纺织品最大的问题是可以定性但无法定量评价,所以测试结果的偶然误差较大,重现性差,需要改进.5.1.3存在问题手搓法存在几个缺陷:(1)测试环境变化容易对结果产生影响.(2)搓动力度不同会对测试造成影响.(3)不是所有试验都能够提供对照样品.5.2FCI织物负离子测试方法FCI织物负离子测试方法是针对负离子纺织品的生产及标准现状,由中国纺织工业协会检测中心定向研究该测试方法及评价标准后向行业推荐的新方法,属于封闭式测量.5.2.1测试方法采用日本产SMARTIONMONITOR作为负离子测试装置,实验环境为一个处于标准大气下的测试仓(长宽高不小于700mm40mm40mm,无底面),同时利用现有仪器即全自动色牢度摩擦测试仪作为负离子发生装嚣,进而测试织物释放负离子浓度.5.2.2评定根据FCI织物负离子测试方法规定:样品测试结果为3次以上测试结果的平均值,样品与空白样应在同一时间,同一仓内测试.测试结果计算:样品的负离子浓度(J)一样品测试样负离子浓度结果的平均值(J)空白测试样负离子浓度结果的平均值(Io).计算结果反映的是样品负离子数相对空白样负离子的倍数,一般空白样的负离子数为200个左右.FCI负离子测试方法将样品测试结果分为3个等级:计算结果35评定为具有负离子功能,510评定为负离子释放良好纺织品,10以上的评定为负离子释放优秀纺织品.该法测试原理与手搓法没有本质区别,更较为准确且重现性较好.6负离子纤维及纺织品的应用(见表1)表1负离子纤维及纺织品的应用应用领域代表产品效果保健服,保健袜,保增强心肌营养和细胞代谢,减轻疲服装业和家暖内衣,内衣,内裤;劳,使人精力充沛;促进新陈代谢,用纺织品床上用品;毛绒玩具增强人体免疫力;净化血液,降低血等压等医用非织造手术衣,护理服,病有效防止细菌交叉感染及医源性交布床用品等叉感染,净化病房空气内装饰汽车内织物材料1-消除车内异味,净化空气;有效缓解疲劳驾驶,减少交通事故的发生消除室内装潢材料挥发的苯,甲醛,室内装饰材负离子纤维壁布,窗酮,氨等各种刺激性气体,日常生活料帘等中剩菜剩饭的酸臭味,香烟燃烧的烟雾等,营造清新健康的环境.璧有效预防空调病;进行水处理后,变料壤勰藩离子浴室毛巾等7负离子纤维及纺织品开发中的问题负离子纺织品作为新型的保健功能材料,目前仍存在一些急需解决的问题.(1)在负离子纤维及织物生产过程中,由于天然矿石内部结构稳定性差,用其做添加剂都不能保证负离子纺织品的性能的一致性.因此,用做添加剂的负离子材料必须经过严格的筛选与科学合理的配制.(2)迄今为止,国内外对纺织品的负离子发生量尚无统一的测量标准,各测试方法也不尽相同,测量仪器的精密度还有待进一步提高.因此探讨和寻找科学而准确的测试方法是相当迫切和必要的.8结语进入21世纪后,人们的健康意识迅速提高,拥有健康才能拥有一切的新理念深入人心.因此,积极开?14?纺织科技避展2010年第6期发具有高附加值和高科技含量的新型负离子保健纺织品,具有重要的现实意义和广阔的发展前景.参考文献:1-1刘勇,等.气负离子的生物学效应J.国外医学(医学地理分册),1991,(2):5557.2姚鼎山.环保与健康新材料一托玛琳M.上海:中国纺织大学出版社,2001.3TomokoWakamura,MakiSato,AkihiroSatO,eta1.APreliminaryStudyoninfluenceofnegativeairionsgeneratedfrompajamasoneorebodytemperatureandsalivarylgAduringnightsleepJ.InternationalJournalofOccupati0nalMedicineandEnvironmentalHealth,2004,17(2):295298.4日本Nisizaki株式会社.机能性人工陶瓷粉末(NNPowder)J.染化杂志,1988,(11):5966.5段菊兰,等.负离子纤维的性能与应用J.金山石油化纤,2001,(2):5356.6赖伟仁.备长炭之简介及其在纺织品的应用J.纺织速报,2004,12(4):2328.7赵稼祥.日本光触媒织物的发展J.产业用纺织品,2002,(2):14.8商成杰.功能材料概论M1.哈尔滨工业大学出版社,2002.-91栾凤祥.关于负离子远红外线纺织品应用理论的探讨J.天津纺织科技,2000,(4):1O一12.10窦海萍,等.奇冰石纤维及其混纺纱线的开发J.山东纺织科技,2002,(3):1213.11天津泰达股份有限公司.21世纪的生态纤维制品一负离子纤维纺织品.纺织标准与质量,2001,(2):44.12黄兴山.奇异纤维.技术创新Jl,2001,(1):19.13毕鹏宇,等.负离子纺织品及其应用的研究rJ-I.纺织学报,2003,24(6):99101.141谢峥译.产生负离子的织物J.印染,2002,(1):51.15张文铨.产生负离子的舒适材料(AQUAHEAL)(东丽)J.染化杂志,2002,(213):51-53.16布生敏一.负离子的效果森林浴纤维E33.加工技术,2002,37(5):59.17伏广伟,等.FCL织物负离子测试方法的研究J.纺织导报,2010,(2):8889.TheNegativeIonHealthFunctionFiberandItsTextilesWANGIing-ling,I.IYabin(TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300160,China)Abstract:Negativeionfibersanditstextilesplayanimportantroleinhealthcareofhuman.Itintroducedtheformingmechanisms,functionandsourceofrawmaterialsofthenegativeion,anddescribedtheproductionprocess,testmethods,evaluationandapplicationofthenegativeionfibersanditstextiles.Keywords:negativeionfibers;negativeiontextiles;healthcare天津纺织科技征订启事天津纺织科技是由国家新闻出版署,天津市新闻出版局批准设立的纺织科技综合性学术期刊(国内统一刊号:CN12l11O/Ts)天津纺织