【抗静电助剂,防水防油防污整理剂,暖感整理剂,柔软保湿剂,吸湿快干助剂】.docx

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织物的功能整理苏州大学宋肇棠1前言织物的功能整理已有几十年的历史。在每一个阶段都会有一些突出的功能整理介绍给消费者。随着人们生活水平的不断提高，对环境保护及人类自身生活质量的关心也增加了。纺织界预测21世纪织物的功能整理加工应以舒适、清洁与安全为主。1.1舒适加工重点为除香烟烟雾臭、蓄热及保温、以及凉感加工。与其它功能整理交叉的是抗菌防臭、除臭、皮肤护理加工、防紫外线加工以及防虫加工。1.2清洁加工重点加工内容是防污、吸水防静电加工。与其它功能加工交叉的是抗菌防臭及抑菌加工、除臭加工以及皮肤护理加工。1.3安全加工重点加工内容是皮肤护理、电磁波屏蔽加工。与其它功能加工交叉的是防紫外线加工、防虫加工以及抗菌防臭抑菌加工。以上内容涉及大约十二种加工整理。除防污加工及吸水防静电加工为人所熟知以外，另外十种功能加工则可合并成七类功能加工，分述于后。当然不少功能加工可以同时出现在一块织物上，形成多功能整理。2.皮肤护理功能整理。随着工业发展，环境污染日益严重，大气中二氧化碳、氮氧化物和硫氧化物增加，对人体影响较大，使过敏人数增加。因此皮肤护理功能整理引起重视。现把当前几种主要产品的情况介绍于后。2.1甲壳质［1］甲壳质是甲壳动物蟹、虾等骨骼的主要成分。人们虽然早把它用于整理剂，但并未提高到对皮肤保护上来认识。甲壳质脱乙酰后的脱乙酰甲壳质(Chitosan)结构中有多个羟基及氨基等极性基因，因此有极强的水合能力，保湿性好，可保持皮肤的水份。同时它的氨基可发挥抗菌防臭作用。日清纺的]モイスキン]为其代表产品。2.2艾提取物［1，2］艾是菊科多年生草本植物，我国古代已作药用。艾的提取物中有桉油精(Cineol)和侧柏酮(thujone)。它们除了有抗菌消炎作用之外，还有抗过敏及促进血液循环的作用，对皮肤有保健作用。日本Unitia公司的]Evercare]即用艾提取物的多孔微胶囊以独特方式结合到纤维上去。有人评论认为是第二代皮肤护理整理产品。2.3蚕丝蛋白蚕丝提纯的丝素是高纯度的天然蛋白质。把它施加到其他纤维上，可以使之有蚕丝一样滑爽、柔软和吸湿的优点。它既可使皮肤维持一定的湿度，又有极好的触感。Unitia产品]シルグレ?ス]是把纤维素的羟基与丝素相结合［1］。两种均是天然物质，又可生物降解，有利环境保护。有人称用丝素进行整理的产品是皮肤护理整理的第三代产品。2.4 pH调节功能织物［3］人体皮肤分泌的汗液中有40多种物质，其中98%是水。含量较多的有氯化钠，尿素、乳酸及氨基酸。因此皮肤表面有一层微酸性的膜，其pH值大约在6左右。在出汗初期pH值可达4.0～6.6。出汗量大时则pH接近7。如果出汗久了，尿素会逐渐分解变性，使pH升高，最高可达8.0。环境污染造成的酸雨的pH值在5.6以下。以上两种情况都对皮肤造成损害。日本东海染工开发成功的产品]ナウルNEW]是种具有多种舒适功能整理的棉织物。它以纳米级陶瓷超微粒子，用特殊方法与纤维结合，有优良的耐洗性。该织物对有机酸或无机酸有瞬时间中和的能力，使穿着者的皮肤经常保持在弱酸性环境下，对皮肤有益。这种陶瓷还能离解出杀菌金属离子，还可以对氧催化使之生成活性氧而具杀菌及消臭作用。由于它是纳米级的超细微粒，因此不吸收可见光，加上折射率低，所以透明度高，处理后的染色织物色光不改变。它还有紫外线遮蔽效果，性能优于有机紫外线吸收剂。3.防紫外线功能整理［4，5］太阳光中紫外区可分为三段。波长400-320nm区域称UV-A；波长320-280nm区域称UV-B；波长280-200nm区域称UV-C。UV-C波长较短，在空气中已被吸收，不能达到地球表面。紫外线在日光中约占6%，其中UV-A的比例较大，UV-B比例较小。UV-A会透过表皮组织下面，使肌肉失去弹性，皮肤粗糙，造成皱纹。UV-B则有致皮肤癌问题。因此要求能有效地屏蔽UV-B和UV-A中波长短的部分。目前由于含氯氟烃(ClFC类)对地球臭氧层的破坏，1997年发现的臭氧层空洞的臭氧浓度比80年代少了40%。据分析，如果臭氧层水平降低1%，就能增加2%UV-B的透射量，皮肤癌的发生率会提高0.5-5%。据统计，在1980-1996年间，全球皮肤癌患者翻了一番。仅美国自1990年的20万人，到1996年猛升至100万人。［6］因此对织物进行紫外线防护整理，特别是夏天衣服面料的紫外线防护整理，显得相当重要。3.1紫外线防护剂紫外线防护剂可分为紫外线吸收剂和紫外线屏蔽剂。前者大多是有机化合物，后者则多为无机化合物。3.1.1紫外线吸收剂(1)二苯甲酮类化合物这类化合物的紫外线吸收作用是依靠分子结构中酮式与烯醇式的转换，把吸收的光能转换成热能。?Uvinue D-49(BASF)的分子结构中有多个羟基，对棉纤维有较高的吸附能力，可作为棉织物防紫外线整理剂。把二苯甲酮类化合物磺化后，就具有酸性染料的性质，可用于丝绸的防紫外线整理剂。(2)苯并三唑类化合物这类化合物中如2-(2′-羟基-3′-特丁基-5′-甲基苯基)-5-氯-苯并三唑(Ciba Tinuvin 326)等，因为水溶性低，结构与分散染料相近，又有一定的升华牢度，可作为绦纶高温高压同浴染色时作紫外线防护整理。但苯并三唑类化合物在420nm附近略有吸收，因此会引起一些色光改变。上海印染研究所开发的DP-UV［5］，估计也属苯并三唑类化合物。(3)反应性紫外线吸收剂瑞士科莱恩公司开发的Rayosam系列产品，可与纤维素上的羟基或聚酰胺纤维上的氨基发生反应，耐洗牢度较好。经整理的织物不会改变其外观、手感及通气性。(4)脂肪族多元醇类化合物［4］日本Shiibo公司产品]RICAKGUARD]是用这种化合物整理的织物。据报导，经整理后织物的UV透过率仅为1.6%，洗涤30次后UV透过率也只有3.4%。它可用于棉及涤／棉织物。经整理后的织物色牢度、透气性、和吸湿性可保持不变。3.1.2紫外线屏蔽剂［7］紫外线屏蔽剂大都是一些折射率较高的金属氧化物如氧化锌、二氧化钛等。氧化锌的折射率是1.9，二氧化钛则高达2.6。氧化锌由于折射率相对较低，因此涂布在织物上后的漫射率也低，透明度也就高一点。日本住友水泥公司开发了超细氧化锌粒子(n-100,n-200)。粒子为六方晶系。由于结晶度高，比表面能小，所以易于分散。它可以单分散状态吸附在织物上，有较高的透明性。北京服装学院曾测试过经氧化锌处理的织物，其紫外线屏蔽率可达89%。经二氧化钛处理的织物，紫外线屏蔽率为84.5%，经五次洗涤后仍有83.6%。由于无机紫外线屏蔽剂耐热耐氧化，因此可以掺入聚酯母粒，纺成防紫外线纤维。日本可乐丽公司产品]埃斯莫]纤维即为一例。日本东海染工的[ナウルNEW]估计亦为纳米级的氧化锌或氧化钛类屏蔽剂。我国厦门华普高技术产业有限公司开发的纳米级陶瓷棉纺织品，同时具有抗紫外线，抗菌及远红外保温功能。3.2防紫外线整理产品的安全性3.2.1防紫外线效果紫外线屏蔽率是目前国内产品区分防紫外线效果好坏的标准。A级：紫外线屏蔽率在90%以上；B级：紫外线屏蔽率在80%以上；C级：紫外线屏蔽率在50%以上。一般应选A级为宜。屏蔽率是以280～400nm波长范围内的透过率积分值求得的。澳大利亚及新西兰对紫外线防护比较重视。他们已制订了防紫外线整理织物的测试标准及评价方法。在1996年已用UPF值来表示衣服的紫外线屏蔽性能。我国有必要在参照有关国际、国外标准的基础上，制订相应的标准，以便与国际接轨，有利产品出口。3.2.2防紫外线整理产品的安全性由于防紫外线整理织物以制作夏天服装为多，因此会直接与人体皮肤接触。为此必须加强对防紫外线整理剂的皮肤过敏试验，急性毒性试验以及致畸试验等一系列安全检测。确保产品对人类安全，对环境友好。4.防虫整理防虫整理可分为织物的防蛀整理及防蚊整理两大类。根据日本中岛照夫在1985～1987年间对消费者在保管衣服中受蛀虫侵食的投诉统计，其事故率约为7.7%，仅次于变色、褪色、沾污、缩水，列第五位［8］，因此不能不引起重视。防蚊整理则是野外作业人员，军人，露营者等欢迎的功能整理。4.1防蛀整理防蛀整理主要用于羊毛、蚕丝、羽绒、毛皮等的加工。防蛀方法有物理法及化学法两大类。4.1.1物理法常用的有紫外线照射及冷藏法两种。后者是以-8℃～-10℃交替冷却，杀死幼虫，再在-3℃到4-5℃温度下贮存衣服。效果虽好，但只是临时的措施。4.1.2化学法目前使用的有以下几种方法。(1)用萘、对二氯苯、樟脑等挥发性物质的蒸汽杀死或驱避害虫。其中萘及对二氯苯对人体有害，目前已逐渐淘汰。(2)用有机氯化物处理。其中最有效的是Bayer公司的Eulan 33及Ciba-KGeikgy的Mitin FF。据称该两种化合物对人体有害，已停止使用，但直到两三年前仍有文章介绍。Mitin FF国内有相同产品，它可以与酸性染料同浴处理，防蛀效果很好。(3)用拟除虫菊酯处理。目前使用的拟除虫菊酯有二氯苯醚菊酯或称氯菊酯(Permethrin)及丙烯拟除虫菊酯等。由于拟除虫菊酯本身是一种杀虫剂，因此处理织物防蛀效果很好。国内产品相应的为羊毛防蛀剂JF-86，高效耐久防蛀剂LN等。(4)羊毛改性处理。主要是把羊毛中氨基酸残基改性，使它不能再作为蛀虫的蛋白质来源。例如羊毛可用乙二醛、环氧氯丙烷以及二卤化烷烃处理，使之防蛀。4.2防蚊整理［9.10］防蚊整理是把各种蚊虫驱避剂或再加上杀虫剂对织物进行加工。现把常用的两种驱避剂作一介绍。4.2.1苯甲酰胺衍生物这是一类使用较早的蚊虫驱避剂，其中最常用的是N，N-二乙基间甲苯甲酰胺(又称DETA，DEET，避蚊胺)。它是一种高效、广谱的驱避剂。英国生产的驱蚊衣就是用DETA用及氯菊酯进行整理的。国内曾做过试验，用它浸渍驱蚊网，在室内使用有效期长达50多天。以它为主药，配成避蚊油，避蚊爽身粉等，驱避效果在3小时以上。另一种驱避剂邻-乙氧基-N，N-二丙基苯甲酰胺浸渍的防蚊网，效果更好，据称有效期可达两年。4.2.2对—孟烷二醇-3，8它是我国开发成功的产品，又称驱蚊灵。它效果好，毒性低(LD50 3200mg/㎏)，驱避时间是DETA的1.5倍。它是从柠檬桉树中分离提取的新结构类型的驱避剂，目前已可人工合成。它可做成乙醇溶液或膏剂涂在人体上防蚊，也可配合其它化合物进行织物防蚊整理。5.蓄热保温整理要使纤维或织物有保温性，一般有以下三种方法。第一种是在纺丝原液中添加特殊的陶瓷粉末(如碳化锆等)，再纺成丝。这种陶瓷粉末具有吸收光线转而能放出热，同时还有反射人体所发射的远红外线的特性，因此保温、蓄热作用很好。其次是使用特殊的中空纤维。例如把涤纶做成五孔、七孔的中空纤维，再加卷成螺旋形，使之有较好的形状保持性。第三是把特殊的陶瓷细粉以树脂涂布在织物上。以上三种方法所生产的产品，国内外都有。以下要介绍的是两种新的方法。5.1中空微胶囊法［11］该法的主要技术特点是把中空微胶囊充填在纤维与纤维之间的间隙中以及织物的表面上。这样会造成一层不流动的空气层，防止热的传递与对流。这种方法不需要特殊的纤维，非常简便。如果加工时结合了特殊的陶瓷来吸收光及红外线转换成热能以及反射人体的远红外线，则保温效果更好。日本小松精练新产品[Dyna-Live]就使用了这一新技术。5.2自动保温型服装［12］它是一种主动产生热量的新一代产品。其主要原理是利用催化剂使异丁烷和丙烷混合物无焰燃烧，产生热量。加热的空气在衣服内进行均匀流动，服装使用了立体双面拉舍尔经编织物，造成主体空隙，确保暖空气能均匀流动，不会因受压缩造成空隙压垮。温度可以通过遥控设定、按高、中、低三档设置。它做成背心形状。加热器由六个部分组成，可以在衣服上装卸。每个加热部件总重约495克。在-10℃野外使用，一罐燃料可用3小时(高档)，低档时还可达4.5小时，总输出功率约60瓦。该产品商品名为[Mobile Thermo]。在1998年长野冬奥会上101名试穿者，对温度的满意程度高达92%。这种新概念保温服有可能成为新的消费热点。6.电磁波屏蔽整理［13.14］随着电子产品的普及，特别是移动电话的普及，人们担心受电磁波影响的程度日益增加。所以电磁屏蔽整理预期会作为一种主要的功能整理，渗入日常生活。6.1微波及其以下波长电磁波对人体的影响超低频电磁波(ELF)主要是干扰人体的生物电流。生物电流大约在100H以下，是促进血液流动，对损伤细胞的修复与再生等均有影响。因此ELF对人体的影响不能低估。遗憾的是目前还未能有实用有效的屏蔽办法，只有远离电磁波发生地，才比较安全。高频电磁波(微波)对人体的影响，首先是引起体内水分子剧烈振动的热效应。有研究认为影响远不止于此。经研究它对细胞分裂及增殖会有较大影响。6.2电磁波对仪器的影响电磁波会对医用仪器设备，飞行仪器设备及心脏起搏器产生影响。特别是装有心脏起搏器的人，使用移动电话，应有适当距离。日本邮电部于1997年4月通告，必须离开起搏器22cm以上使用移动电话。因此电磁波屏蔽服装首先对使用心脏起搏器的人能起安全保障作用。6.3电磁波屏蔽服日本anebo纤维公司开发了一种[X-Akge]的电磁屏蔽服。它是用非电解法把银镀到锦纶纤维上的。该纤维做成的织物手感柔软、耐洗性好很有实用价值。经测试使用]X-Akge]可以屏蔽个人电脑屏幕发生的电磁波。它也可以完全屏蔽移动电话发射的电磁波。用它做成背心，可保护心脏起搏器的使用者免受电磁辐射影响。由于它镀有银，该产品还有抗菌和抗静电作用。更有意义的是银是可见光、微波以及红外线、远红外线的优良反射体，因此还有冬天保暖、夏天凉爽的效果。7.抗菌防臭及制菌整理［2］在纤维的功能整理中，抗菌防臭及抑菌整理的进展很快。美、日、英、法和瑞士等国都致力于这方面的研究，开发出一系列的产品。据日本刊物报导，抗菌防臭及抑菌整理制品已形成了2000亿日元的新市场(约合18-19亿美元)。它为纺织工业注入了新的活力。7.1抗菌防臭及抑菌整理剂经过廿多年的探索及筛选，目前抗菌防臭及抑菌整理剂大致有以下几大类。7.1.1表面活性剂类其中特别是新型的季铵盐类，效果较好。日华公司的[ニッカノンRB]可适用于各种纤维，有耐久的抗菌效果。它如与乙二醛或三聚氰胺树脂同用，可提高耐洗性。仓敷公司的]Saniter]和日清纺织的[Peach Fresh]是以反应性树脂与聚氧烷基三烷基氯化铵固着在涤纶纤维上，有很好的抗菌性。科莱恩日本公司的Sanitied DET 85-30 175%可适用于天然纤维，特别是动物纤维的抗菌整理。它使用方便，用量为0.25-1.5%owf，pH5-8，30-60℃处理20分钟即可。7.1.2有机硅树脂季铵盐1972年美国道康宁公司开发的DC-5700，即十八烷基二甲基(3-三甲氧基硅烷基丙基)氯化铵是一个代表性的优良抗菌剂，一直使用至今。80年代初东洋纺开发的Biosil就是使用DC-5700整理织物的商品。国内早已开发出类似产品。如上海树脂厂SAQ-1、山东大学STU-AM101、宁波化工研究院NBM Si-4以及科光新材料研究所的KGS-999等，已形成规模。7.1.3双胍类该类产品最早由英国I.C.I公司在1980年研制成功，商品名为[サントN-20]及[サントN-70]。日本蚕毛公司产品[Sandaulan SSN]就用它做杀菌剂。eneca公司(前身是I.C.I公司的一个部门)最近推出的双胍类产品是[Reputex 20]。它的毒性比以前产品低(LD50为4000mg／㎏)。它是聚六甲撑双胍的盐酸盐(PHMB)。主要用于棉、人棉及其混纺织物。据称可耐50次50℃温水洗涤，抗菌效果不变。7.1.4纤维上配位金属类日本化学将具磺酸基的阳离子可染涤纶以硝酸银处理，得到含磺酸银的阳离子可染涤纶。该纤维因为含有银而具有抗菌性。国内生产的AB抗菌织物，很受消费者欢迎。据称是以铜盐及碱性绿处理纤维而成。将丙烯腈纤维浸在含氨及羟胺硫酸盐的硫酸铜溶液中，然后在100℃加热2小时，再进行还原，亦可获得抗菌纤维。7.1.5无机金属离子抗菌剂把银、铜、锌等抗菌成分，以硅酸、玻璃、沸石、二氧化钛及磷酸锆等为载体，可以合成各种抗菌剂。无机抗菌剂的特点是耐高温，因此可以把它们混入合纤纺丝原液中，纺成抗菌纤维。最早的载体使用沸石，它是一种天然或人工合成的无机离子交换体。钟纺产品[サバインC]即是用沸石载体银离子抗菌剂混入纺丝原液中，纺成抗菌纤维。日本石玻璃公司以玻璃为载体，生产了抗菌玻璃[イオンピユア]。它可解决银沸石混入纺丝原液中产生的泛黄问题。东洋纺1993年开发的[バイオガドN]是以锦纶6为基底，混入[イオンピユア]纺成的纤维。东亚合成于1991年推出以磷酸锆为载体的抗菌剂，产品称为[ノバロン]。由于它是二维结构，不易限制离子的交换，因此抗菌效果优于三维结构的沸石。7.1.6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)植物类提取物它们常常是液体，因此必须包复在微胶囊中，再以树脂固着在织物上。目前使用得较多的是桧柏油。它的主要成分是4-异丙基-2-羟基-环庚基-2，４，６-三烯-1-酮。它是一种七个碳原子的环状结构化合物。三木理研的]Norbel HO Retine]就是以1-10μ的桧柏油微胶囊加工成的产品。Unitia公司的[Evercare]是用艾提取物吸附在多孔的微胶囊无机物中，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及抗菌、消炎及抗过敏的纺织品称之[アロマ?ブル]。(2)甲壳质甲壳质经过脱乙酰后成为脱乙酰甲壳质(chitosan)。它早已用作整理剂。但现在用作抗菌及皮肤护理整理剂。我国也早已作过不少研究，但未见报导有产品供应。脱乙酰甲壳质微粉可均匀地混入粘胶中再纺成丝。富士纺的[ytopolei]即是这类产品。(3)微生物代谢物日清纺将放线菌发酵而得到的抗生素固定在纤维上，称[New Peach Fresh]。由于使用的是抗生素，当然有抗菌作用，安全性也较高(LD50为5000mg／kg)。8.除臭整理当前的除臭整理产品大致可分为三大类。其中一类是除去日常生活中产生的恶臭(称四大恶臭的氨、硫化氢、三甲胺以及甲基硫醇)。第二类是除去香烟烟雾产生的臭味(主要是尼古丁及乙醛)。第三类是除去房屋装饰带来的甲醛气味。除臭的方法可分为以下四种。8.1化学除臭法该方法是把产生恶臭的物质用氧化、还原、分解、中和、加成、缩合以及离子交换等化学反应使之变成无臭味的物质。8.1.1除氨臭纤维［15］该产品的特点是除氨臭效果好(为活性炭的4倍多)，而且还可反复使用。据报导它是聚丙烯酸酯类纤维，分子结构中含有羧基，可以吸附氨，进行中和反应。其饱和吸附量高达77mg／kg(椰壳活性炭为15mg／kg)。比其它除臭纤维的33mg／kg高出一倍多。这种纤维还具有吸附速度快的优点。从10ppm氨降至1ppm大约只需15分钟。如果使用后以含醋的水洗涤，15分钟后的回复率可达100%。8.1.2环状糊精它利用对氨、胺及硫化氢的包络作用而除臭。anebo纤维产品[ス—パ—パスカル]是以环状糊精以后处理施加到纤维上去的。8.1.3类黄酮系列化合物这类化合物包括黄酮醇和黄烷醇。它们可以与恶臭物质进行中和及加成反应，使臭味消除。日本シキボウ产品[アニェ—ル]的加工方法是用丝光棉布以BCTA、无水磷酸钠和类黄酮一起浸轧，然后干燥，再在160℃处理2分钟，使类黄酮化合物固着在纤维上，成为除臭织物。8.1.4茶叶干馏提取物绿茶成分中的茶多酚类也是一种含类黄酮和单宁酸的混合物。产品已有帝人公司的[ハイバルNS]和大同マルタ染工的[Fresh Up]。8.2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、沸石等。东邦纤维[マ—フ?ィルケァ—]、Unitia[エアロ—ルSH]等都是这类产品。兴人的[セルフレ?ッシ?ユ]是在粘胶纺丝液中瞬时间压入纤维重量30%的0.5μ的活性炭微分散液。此后立即经过硫酸与硫酸钠纺丝凝固浴。此时纺丝液中的化学物质与水及硫酸反应，生成硫化氢及二硫化氢气体，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换，吸附恶臭物质。8.3类似生物催化的除臭法［16］这是一种利用三价铁酞菁衍生物与恶臭物质生成配位化合物后，铁酞菁衍生物中三价铁离子转变成二价铁离子的同时所引起的氧化作用而除臭。具体作用示意如图1所示图1铁酞菁衍生物的消臭机理。