利用殼聚糖在滌綸織物進行抗靜電處理的探討

(陜西工業職業技術學院 陜西咸陽 712000 )

通常表面產生靜電荷的是合成聚合物，例如聚酯和尼龍纖維，因為它們與纖維素纖維相比水分保留含量較低。此外，在含水率相同時，與親水性纖維素纖維相比，疏水性纖維像尼龍或聚酯表現出較低的電導率。雖然可以通過空氣消散合成纖維表面上生成的靜電荷，但大多數合成纖維生成的靜電荷是由感應機構沿絲邊紗線接地消散，這可以通過將導電材料加入到聚合物本身或通過紗線的抗靜電涂層應用完成。

隨著環保要求的日益提高，我國對資源極其豐富、應用前景非常廣闊的甲殼質類動物多糖的研究又重新活躍起來，殼聚糖是一種堿性多糖，無毒，可生物降解，具有良好的生物相容性和抗菌性，殼聚糖分子中存在大量的氨基和羥基, 易發生化學反應，是一種新型的多功能整理劑，用殼聚糖整理后的織物具有明顯且耐久抗靜電效果，而應用廣泛的滌綸在生產加工、日常應用中產生了不容忽視的靜電效應，給我們生產生活帶來不便[1]。利用殼聚糖對滌綸進行抗靜電整理必將在紡織領域開啟一個新的篇章。

1 滌綸織物的應用現狀及存在問題

滌綸是一種性能優良的合成纖維，它具有很好的物理機械性能，例如彈性、尺寸穩定性和混紡性，但是, 滌綸纖維的吸水性和吸濕性較差，因此通過摩擦，會產生靜電[2]。這種靜電會造成以下情況，即電擊、紡織品整理 時污染纖維、計算機之類電氣設備的運轉故障、材料因摩擦起火而引起爆炸、衣服和人的肌膚之間緊密粘著和其它意外事故[3]。

2 殼聚糖的結構及抗靜電原理

甲殼素[聚-(1→4）-N-乙酰基-D-葡糖胺]是第二個地球上發現的最豐富的僅次于纖維素的天然多糖。甲殼素的主要成分，存在像蝦、蟹和龍蝦的甲殼類動物的外殼中，它也在昆蟲的外骨骼和某些真菌的細胞壁里被發現。甲殼素與纖維素具有相同的骨干，但其一個乙酰胺基的位置跟纖維素的羥基基團不同。在堿性條件下部分甲殼素經過脫乙酰作用，得到殼聚糖，其在應用方面而言是最重要的甲殼素衍生物。

滌綸纖維經堿減量整理后失重變細而獲得仿真絲綢效果，滌綸纖維在強堿性條件下發生部分酯鍵的水解反應，在纖維表面形成許多凹坑，并在纖維分子上產生一定量的羧基[4]。這些凹坑和羧基的存在為殼聚糖分子通過氫鍵及范德華力嵌附在滌綸纖維上并與纖維分子發生化學反應生成共價鍵創造了條件，滌綸織物通過殼聚糖整理能獲得永久性抗靜電效果，這為殼聚糖在染整行業中的應用開辟了一條新的途徑[5]。此外殼聚糖分子上大量的羥基和氨基等強極性基團的存在可使殼聚糖分子具有很高的吸濕性，在纖維表面形成連續的水膜，為空氣中二氧化碳和纖維中存在的電解質提供了溶解場所，從而間接地提高了表面電導率[6]。

3 殼聚糖在紡織領域中的應用及研究現狀

許多有關滌綸織物的抗靜電處理的研究已經在進行了。一方面由于聚酯具有羥基基團，它有可能與氨基基團發生交聯，生成吸濕性的鹽和其他一些化合物，從而增加纖維表面的導電性，減少了在聚酯織物上的累積，另一方面聚酯纖維經過金屬鹽處理，可以增加纖維表面的導電性。雖然這些改善措施可以減少靜電荷的產生，要么通過增加它們所用材料的電導率，要么經過金屬鹽處理，但大多數抗靜電劑的抗靜電作用是通過電導率機制實現的。據報道，納米技術的防靜電整理紡織品已經開始使用，納米尺寸氧化鋅和納米尺寸銻摻雜二氧化錫（ATO）可以賦予合成纖維抗靜電性能。二氧化鈦、氧化鋅和ATO能提供抗靜電效果，因為它們是導電材料，這些材料有助于有效地消散被累積在纖維表面上的靜電荷。

在過去的30年中，關于殼聚糖的研究從未間斷。殼聚糖具有很大的潛力可以被廣泛地使用，由于其生物降解能力、生物相容性、抗菌活性、無毒性和通用的化學和物理性質，殼聚糖已經被應用于包括醫藥和醫療、造紙、污水處理、生物科技、化妝品、食品加工和農業。據報道，一些研究人員已經利用殼聚糖在紡織領域完成了織物染色能力的改善和抗菌性能的傳授。除了上述殼聚糖的應用，即使在相對濕度很低時，殼聚糖在織物整理中也明顯具有高的回潮率，這一特性使得殼聚糖成為理想的抗靜電整理劑。

4 殼聚糖在滌綸織物中的應用

滌綸是一種性能優良的合成纖維。但是滌綸纖維的吸水性和吸濕性較差，通過摩擦會產生靜電，這種靜電會造成如下情況，即：電擊、紡織品整理時污染纖維、計算機之類電氣設備的運轉故障、材料因摩擦起火而引起爆炸、衣服和人的肌膚之間緊密粘著和其它意外事故，給我們生產生活帶來極大不便[4]。

為了賦予滌綸纖維一種抗靜電性能，曾做過許多研究，其中包括：改變滌綸纖維表面性能的研究( 例如，多孔空心纖維或有不同截面的纖維)，或用親水性樹脂覆蓋纖維表面的研究( 例如，接枝聚合、涂層或等離子體處理)。其中，可以通過使用浸軋——烘燥——焙烘加工方法的簡便后整理，得到用親水性樹脂覆蓋的纖維表面，但這種抗靜電效果卻不耐久[7]。

殼聚糖是一種堿性多糖，無毒，可生物降解，具有良好的生物相容性和抗菌性，殼聚糖分子中存在大量的氨基和羥基，易發生化學反應，是一種新型的多功能整理劑，在印染加工中應用廣泛[8]。殼聚糖季銨鹽含有帶陽離子的季銨鹽基團，結合到滌綸纖維上后，就會使滌綸織物具有抗靜電功能，滌綸纖維結構緊密，分子中不含反應性基團，需對其進行處理才能將殼聚糖分子結合到纖維上，滌綸纖維經堿減量處理后失重變細而獲得仿真絲綢效果，滌綸纖維在強堿性條件下發生部分酯鍵的水解反應，在纖維表面形成許多凹坑，并在纖維分子上產生一定量的羧基，這些凹坑和羧基的存在為殼聚糖分子通過氫鍵及范德華力嵌附在滌綸纖維上并與纖維分子發生化學反應生成共價鍵創造了條件，滌綸織物通過殼聚糖整理能獲得永久的抗靜電效果[9-11]。