負離子家用紡織品的開發與應用

巫若子

（江門職業技術學院材料技術系，廣東江門 529090）

負離子家用紡織品的開發與應用

巫若子

（江門職業技術學院材料技術系，廣東江門 529090）

就負離子家用紡織品的特點，結合國內外研究資料，對負離子產生機理及其影響因素、產品開發和未來展望等方面作了簡要介紹。

家用紡織品;負離子;保健

隨著人們消費水平不斷提高，家用紡織品作為裝飾和美化人類生活的紡織品，消費量越來越大，與人們的關系也越來越密切。隨著紡織新材料、新技術、新工藝的不斷涌現，家用紡織品呈現出生態化、健康化、舒適化以及藝術化的發展趨勢。研究表明，空氣負離子對人體有很好的保健作用，能調節人體生理機能，消除疲勞、改善睡眠、預防感冒，改善心血管功能，提高人體免疫力，被譽為“長壽素”或“空氣維生素”［1－2］。由于負離子紡織品中負離子是由所添加的負離子添加劑產生，其自身又有一些特殊的功能，如輻射遠紅外線功能、抗菌抑菌功能、抗電磁波輻射功能等等［3］。由此可見，賦予家用紡織品負離子功能是很有必要的。

1 負離子產生機理及影響因素

1.1 機理

負離子產生的基本條件是需要外界能量（又稱“催離素”）激勵，譬如放射線（γ射線）、自然光（紫外線、紅外線）、熱、機械摩擦等，以使負離子材料形成分子內部的靜電壓，產生逃逸的自由電荷。表面的自由電荷積聚，使周圍大氣成分中的O2、N2、CO2、H2O等分子產生極化反應，放出的e－與反應，形成等離子形態，即為空氣負離子［4］。

除由自然條件產生空氣負離子外，人工制造負離子一般有噴水法、電暈放電法、放射源法、天然非金屬礦石法。其中，適合在紡織品上應用的只有放射源法和天然非金屬礦石法［5］。負離子發生材料中，電氣石是研究最多、應用最廣的一種，它是一種成分與結構非常復雜的天然礦石，是以含硼為特征的鋁、鈉、鎂、鋰環狀結構的硅酸鹽。電氣石有兩個重要的特征，即熱電性和壓電性。當溫度和壓力有變化時，能引起電氣石晶體之間電熱差和電壓差，這種靜電電壓差可以高達1.0×106eV，從而形成電場，高電壓使電場中的空氣電離，被擊中的電子通過電氣石結晶粉末兩端所具有的永久正、負極性，與水、空氣中的水分子或皮膚表面的水分子接觸后，就能產生瞬間放電電離效應，將水分子電解為H+和OH－。H+與電氣石釋放出的電子結合而被中和成H原子，而OH－與其他水分子結合，可連續生成羥基負離子國內給電氣石冠以“奇冰石”的商品名，日本稱之為托嗎啉，此外還有Al2O3、SiO2、TiO2、Fe2O3、珊瑚化石、海底沉積物等物質，在受到外界微小變化時亦能使周圍空氣電離，放出負離子。

1.2 影響負離子產生的因素

（1）纖維的吸濕性。纖維的吸濕性越好，附著在織物上的水分子越多，因電離織物表面的水分子而產生的負離子也就越多;（2）纖維細度。纖維的細度越小，比表面積越大，表面吸附水分子的能力也就越強，即吸濕性增大，自然產生的負離子會越多;（3）織物組織。織物露地面積越大，產生的負離子數越多，另外，由于負離子粉末具有壓電性，因此采用較為復雜的織物組織，如“蜂巢”組織等，可增進摩擦，從而產生更多的負離子［6］;（4）纖維生產方法。一般說來，表面涂覆改性法和共聚法要優于共混紡絲法，這可能與無機物微粒在纖維上的分布情況有關;（5）周圍環境的溫濕度。從負離子產生機理來看，空氣負離子濃度隨大氣濕度的增加而升高，溫度的升高使得分子或原子熱運動速度加快，相互間碰撞幾率增大，故電離幾率也增大，另外隨著溫度的升高，水的飽和蒸汽壓呈指數上升，相對濕度保持不變時，單位體積內的水分子含量也隨之增加，空氣負離子濃度升高。

2 負離子家用紡織品的開發

負離子家用紡織品的加工方法有兩類:一類是應用具有負離子性能的纖維來生產，另一類是通過織物的后整理使紡織品具有產生負離子的性能。

2.1 負離子纖維的加工

負離子纖維生產方法主要有表面涂覆改性法、共混紡絲法、共聚法等［7］。表面涂覆改性法是在纖維的后加工過程中，利用表面處理技術和樹脂整理技術將含有負離子無機物微粒的處理液固著在纖維表面，因該礦物原液中含有樹脂黏合劑成分，可得到耐久性良好的負離子纖維;共混紡絲法采用化學和物理方法將負離子發生體制成與高聚物材料具有良好相容性的納米級粉體，經表面處理后，與高聚物載體按一定比例（一般為2∶3～3∶2）混合，熔融擠出制得負離子母粒，再進行干燥，按一定配比與高聚物切片混合，采用共混紡絲法進行紡絲。在工藝流程中應注意如下幾個問題［8］:（1）負離子的納米級粉體可隨下游產業產品要求進行調整。一般來說，負離子的納米級粉體與其載體截面直徑的比例為1∶10～12; （2）在母粒生產過程中，一般是使用何種聚酯切片紡絲，前期也使用同樣的聚酯切片作為該負離子材料的載體，以防止在紡絲過程中因所用聚酯化合物熔點不一致造成的噴嘴堵塞而斷絲;（3）由于添加了大量負離子材料粉末，原有的化學纖維紡絲速度應有所降低，一般采用中速紡。共聚法是在聚合過程中加入負離子添加劑，制成負離子切片后再紡絲，一般共聚法所得切片添加劑分布均勻，紡絲成形性好［7］。由于礦石細粉是均勻分散在紡絲液中的，經紡織染整加工和反復洗滌后仍能保持負離子功效。

這類產品較有名的是鐘紡（Kanebo）公司的“Ionsafe”和“Ion Masonic A”纖維，前者主要與棉混紡作春夏服飾，后者兼具釋放負離子和發射遠紅外線功能用于秋冬服飾。現在多采用滌綸、丙綸等作為原料來生產負離子纖維，纖維材料不同，加工工藝有很大差別。由于合成纖維的疏水性、可染性差，比電阻高，易產生靜電，在家用紡織品中應用不甚廣泛。負離子黏膠纖維彌補了這一缺陷，可廣泛用于家用紡織品，具有良好的發展前景。如上海月季化纖公司研制的“負離子遠紅外黏膠纖維”（碧璽纖維）、吉林化纖、齊魯化纖、新鄉白鷺化纖集團技術中心的負離子黏膠纖維，既具有黏膠產品的透氣性和懸重性，又具有負離子的保健功能。負離子遠紅外功能纖維是在熔融紡絲過程中加入一種高技術人工合成、特殊結構、具有永久自發電極的金屬氧化物粉體，使水分子發生電解，生成羥基或堿性負離子，結合紅外線能促進人體血液循環，改善睡眠。如四川成都福星保健品紡織公司采用遠紅外陶瓷粉和天然寶石經高科技納米技術處理生產的“康之家”負離子保健品;上海正宇高科技有限公司引進國外技術將電氣石粉碎成超細粉植入短纖維，其紅外發射率在0.70以上，負離子發生量在2 000個/cm3以上。

2.2 負離子紡織品加工

借助某種含有微量放射性的稀土類礦石或天然物質，采用不同技術添加到紡織材料中，使其具有發生負離子的功效。利用涂層后整理技術亦可生產負離子功能性產品。將含有無機物微粒（一般要求至少50%微粒粒徑在1 μm以下，最大微粒粒徑不超過5 μm）的處理液（陰離子型、pH值弱酸性、在水中易分散的淡灰色弱黏性分散液體）固著在織物的表面，從而使織物具有負離子性能。采用后整理工藝為:浸軋→干燥→定型（150℃×3 min）;浸軋液處方:分散液體10%、分散劑0.1%、柔軟劑5%［9］。如日本東麗公司的“Aquaheal”是采用海底深處古代沉積物為原料施加在紡織品上［10］，通過服用過程中的摩擦、振動等物理激發產生負離子，經40多次洗滌后仍具有釋放負離子的功能（1 500個/cm3）。Komatsu Seiren公司利用特定天然礦物質固著在紡織品上的、商品名為“Verbano”的織物［11］，一類是“DIMA”超薄涂層的“Verbano S”織物，還有一類是“Mawus”接枝聚合聚酯結合的“Verbano R”織物;日清紡公司利用含釷或鐳放射性元素的礦石微細粉末開發的“Ionage”的紡織品［12］。后整理技術的優勢在于可應用于所有類型的紡織面料，工序簡單，且因使用黏合劑可獲得良好的耐久性。

3 負離子家用紡織品發展

日本是最早研制開發成功負離子功能紡織品的國家，市場較為成熟。據日本專利檢索顯示，自1993年以來，以負離子為關鍵字的條目共有698件，其中與電氣石關聯的85件，天然石24件，與木炭、竹炭相關聯的23件，寢裝、寢具類33件，纖維32件。負離子用于紡織方面的專利約占了全部有關負離子專利的1/3［13］。負離子整理已從助劑開發、試生產走向多功能整理的發展階段。例如添加了紅外線放射物質的負離子床上用品，其產生的負離子及紅外線能促進人體血液循環、幫助睡眠，更增強了產品的保健效果; Sakai Nagoya生產的具有負離子效果、耐久吸水性和抗紫外線的復合產品MioUV、QⅡ;鐘紡（Kanebo）公司在負離子纖維的基礎上，添加草藥萃取液的新纖維品種“lone”纖維［14］。

與日本相比，我國生產的負離子紡織品多屬于國外來料加工，無論是基礎研究還是應用研究，目前尚處于初級階段，主要還是停留在化學纖維這一塊，制成品有毛巾、服裝、床單、窗簾等具有保健和環保雙功能的產品。負離子紡織產品大部分出口到日韓、臺灣地區，國內銷售量很小，市場認知度不高［15］，此外還存在以下不完善和亟待解決的問題:

（1）無機物微粒在纖維中的分散均勻性和牢固性。需要解決微粒粒徑大小和附著量之間的矛盾［8］;

（2）針對紡織品的負離子性能測試目前還沒有統一的評價標準和測試方法，有待統一。在目前無標準可循的狀況下，紡織品負離子性能測試只能根據各自的需要進行，測試方法也各不相同，以致所得數據之間沒有可比性，不同類型的紡織品負離子性能也就沒有優劣的評判標準。較為理想的測試系統應該包括標準化的負離子激發裝置、負離子測試儀、數據處理和顯示等模塊［16］。

目前，日本已成立了“負離子應用學會”、“機能性離子協會”將著手建立標準的測試方法、測試儀器的評估等工作。

4 結語

目前，人們對紡織品的要求從對舒適性、保暖程度、面料手感的關注到追求時尚和個性、注重環保，家紡的概念在不斷的延伸并被逐步提升到更高的層面。不需多久，各種生態、功能性家紡產品將走進千家萬戶。企業充分利用我國資源豐富（曾有報道，在新疆、內蒙古、桂林和云南等地發現了豐富的電氣石礦）、市場廣闊的有利條件，與國內外高等院校、科研單位積極合作開發具有高附加值和高科技含量的負離子保健紡織品具有重要的現實意義。

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DEVELOPMENT AND APPLICATION OF ANION HOUSEHOLD TEXTILES

WU Ruo-zi
（Jiangmen Polytechnic，Jiangmen 529090，China）

In this paper，according to the characteristics of household textiles，combined with domestic and foreign researh data，the mechanism of anion and its influencing factors，products development and its future prospects are introduced briefly.

household textiles;anion;health

TQ342.8

A

10.3969/j.issn.1672－500x.2011.01.011

1672－500X（2011）01－0041－03

2010－11－02

巫若子（1981－），女，浙江溫州人，講師，從事染整技術、新工藝的開發和染整專業的教學工作。