典型功能纺织品的介绍

田翠芳

(青岛大学纺织服装学院，山东 青岛 266071)

1 引 言

随着社会和生产技术的快速发展，物质生产的日益丰富，人们的环保、健康、安全的意识越来越强，人们开始追求更舒适、更美好的生活，将服用纺织品赋予卫生与保健功能，也逐渐成为当今纺织品发展的趋势[1]。由于我们的生存环境中存在各种各样的细菌和霉菌，在高温高湿的环境下，这些微生物在衣物上大量繁殖时，纤维容易受到酸性或者碱性代谢物的作用而发生降解、变色，并生成挥发性恶臭物质如醋酸、氨气等，还容易引发人体某些皮肤病，因此，人们对高附加值的纺织面料的需求不断上升，尤其对生态环保型纺织品需求剧增，这就要求我们开发除具有天然纤维的特性外，还须具有良好的吸湿性、透气性、对人体无害的功能性纤维。纺织品的功能化适应了人们追求健康、舒适生活方式的变化，为人们完美的生活提供了更多的选择，是纺织品技术进步的方向，是提高纺织产品档次和附加值的有效途径之一。

随着科学进步和经济发展，近年来，功能纺织品的种类日益增多，功能性纺织品行业迅速发展成为一个重要的高新技术产业。功能纺织品是指除具有自身的基本使用价值外，还具有抗菌、除螨防霉、抗病毒、抗虫防蛀、阻燃、防皱免烫、拒水拒油、防紫外线、防电磁辐射以及具有香味、磁疗、红外线理疗、负离子保健等功能中的一种或几种的纺织品。

本文着重介绍了几种典型功能纺织品，包括阻燃纺织品、拒水拒油纺织品和抗菌纺织品，以及它们的加工整理方法、评价方法和测试标准。

2 阻燃纺织品

通过化学键合、化学黏合、吸附沉积及非极性范德华力结合等作用，使阻燃剂固着在纤维或织物上，从而使织物获得阻燃性能；或通过提高成纤高聚物的热稳定性或纤维阻燃改性制成阻燃纤维进而织成阻燃织物，所得到的纺织品称作阻燃纺织品。

2.1 阻燃纺织品的加工整理方法

一种方法是通过将阻燃剂单体与高聚物共聚或在聚合体中加入阻燃剂经混溶加工制成共混纤维，再织成阻燃织物；第二种方法是将阻燃剂用喷涂、浸轧或涂层的方法对织物进行处理，当遇到火种时发生物理和化学反应，从而达到阻燃效果；第三种方法是根据生产中的实际需要，把前两种方法有效结合起来生产阻燃纺织品[2]。

近年来各国阻燃剂开发明显加快，且呈现出相当一致的发展态势，即寻求开发无卤、低毒、无烟、低污染、低腐蚀的阻燃剂。高效多功能复合阻燃剂 (热稳定性好、耐久性好)和无机环保阻燃剂(ATH)倍受重视。卤溴族阻燃剂一统阻燃领域的传统局面被打破，逐步兴起的是磷系、氮系、有机硅型、膨胀型阻燃剂，无机阻燃剂由于具有低烟毒，不含卤锑，是阻燃剂无卤化的途径之一，因而成为主要的研究方向。此外消烟型阻燃剂也在开发中。 协效阻燃剂的阻燃效果大于单独使用某种阻燃剂的效果，可以减少用量，降低成本，所以也是近年的研究方向之一。 近年磷-氮协效阻燃剂异军突起，由于磷-氮之间较好的增效和协同作用，显示出良好的阻燃性能，L0I达29%以上，发烟及有毒气体均少。

非卤阻燃剂中无机阻燃剂是重要的一部分，特点是无毒或低毒、低廉、燃烧时防流滴、不产生烟雾或有抑烟作用，缺点是阻燃效果差，单独使用量大。除水合金属氧化铝少数几类外，大多作辅助阻燃目前国外的研究集中在提高无机阻燃剂的效能、减少用量、降低成本上。

英国的Albright公司开发了一种桥式磷酸酯阻燃剂，具有良好的阻燃性、可加工性和低挥发性，在涤纶、尼龙中应用日益增加。涤纶、腈纶现采用新型无卤阻燃剂。聚丙烯纤维使用效果良好的是氮-磷和IFR膨胀型阻燃剂，后者是美国开发的新型阻燃剂，它包括碳源、成核剂、酸源、发泡源等，具有无烟、无毒、无腐蚀、无滴落的优点，对于长时间或重复暴露于火焰中有较好的抵抗力，阻燃性能好。

除了加强纺织用新型阻燃剂的开发，也使用涂层、塑料等其他领域用的阻燃剂。日本一化学公司推出了一种发泡性绝热阻燃涂料(含磷和陶瓷)，可在水中分散。置于高热下膨胀发泡，形成绝热碳化层，产生阻燃化而保护内部。因含黏合剂，可在纤维表面涂层，遇热成为发泡材料[3]。

2.2 评价织物阻燃性能的方法

评价织物的阻燃性能通常有两种方法。

(1)通过织物的燃烧速率评判[4]。织物以试样与火焰的相对位置(分为垂直法，45°法和水平法)的方法与火焰接触一定时间后，移去火焰后，测定织物续燃或阴燃的时间以及织物的烧毁长度。续燃或阴燃时间越短，烧毁长度越低，则织物的阻燃性越好。

垂直法一般用于测试服装、装饰、帐篷等纺织品的阻燃性能；而45°法适用于测试飞机内的内装饰用布；而水平法则用于测试地毯之类的铺垫纺织品和汽车内饰纺织品。垂直法是目前最为普遍的测定方法。这类实验比45°方向、水平方向燃烧更为剧烈。

(2)通过测定样品的极限氧指数(LOI)评判。将被夹持试样垂直放入透明燃烧筒中，筒内有向上的移动氧氮气流，点燃试样端，随即观察燃烧现象，并与规定的极限值比较其持续燃烧时间或损毁长度，通过不同氧浓度中一系列试样的实验，可以维持燃烧所需要的最低氧浓度值。极限氧指数是指织物燃烧所需要最低氧气百分数，极限氧指数越高，说明维持燃烧所需要的氧气浓度越高，即表示纺织品越难燃。LOI低于20%，属易燃纤维；LOI在20%～26%之间，属可燃纤维；LOI在26%～34%之间属难燃纤维；LOI在35%以上则属不燃纤维。

相比较两种评价方法，第二种方法比较适合用于工艺过程实验使用。

2.3 常见的阻燃纺织品测试标准

美国在1953年就通过了《易燃织物法案》，1954年和1967年又先后对其进行了修订，由美国国会颁布并由美国消费品安全委员会(cpsc)强制执行。包括窗帘帷幕类、床上用品、儿童睡衣、地毯、帐篷、汽车和飞机内装饰用材料等。

加拿大立法议会在《危险产品法规》中，对儿童睡衣、地毯、帐篷、玩具、床垫等制定了条例。

我国公安部消防局制定的强制性国家标准GB20286-2006《公共场所用阻燃制品燃烧性能要求和标识》于2007年3月1日正式实施，2008年7月1日强制执行。包括公共场所使用的装饰墙布(毡)、窗帘、帷幕、装饰包布(毡)、床罩、家具包布等。

3 拒水拒油纺织品

施加一种或数种整理剂，改变织物的表面性能，使织物不易被水和常见油污所润湿或沾污，这样的织物称为拒水拒油纺织品。拒水拒油纺织品可广泛应用于服装面料、厨房用布、餐桌用布、装饰用布、产业用布、军队用布、劳保用布等[5]。

3.1 拒水拒油纺织品的加工整理方法

织物拒水整理[1]：阻止液态水对织物的润湿及透过，但仍然保持了织物的透气透汽性能。

织物拒油整理[1]：在织物通过油类液体时不被油润湿，使织物有防污性能。

通过适当的整理工艺，拒水拒油整理剂可以赋予织物保护层，使织物具有拒水拒油功能。拒水拒油的效果与拒水拒油剂的种类和浓度有关，浓度越高，拒水拒油的效果越好，但浓度提高到一定程度后，随拒水拒油剂浓度的增加，拒水拒油的效果不再有明显的提高[6]。

国内外生产和使用的拒水拒油整理剂主要有以下几种：(1)石蜡-铝皂类，(2)吡啶季铵盐类，(3)羟甲基类，(4)硬脂酸络合物，(5)有机硅型，(6)有机氟类。前五类拒水拒油剂有共同弱点：不拒油、不防污、耐洗性差。近年来，含氟化合物在织物拒水、拒油、防污整理方面的应用正在发展中。在纺织品拒水加工中，氟烷基化合物的实用化是在20世纪50年代，最早由美国杜邦公司进行氟聚合物织物拒水拒油整理的尝试，并率先发表了以四氟乙烯乳液作为织物拒水拒油整理剂的专利。后来美国3M公司研制开发了以全氟羧酸铬的络合物为主要成份的织物整理剂，但很快被性能更好的含氟丙烯酸酯聚合物所取代，并用于纺织品拒水拒油整理，推出的商品为Scotch guard，随后杜邦的Teflon，旭硝子的Asahi guard，大金工业株式会杜Unidync等相继问世，这些含氟拒水剂具有拒水拒油性，而且不损害纤维原有的风格，因此得到了迅速普及推广，成为当今拒水拒油剂的主流。

等离子体是一种清洁整理技术，用等离子体照射织物，等离子体中的电子、原子、离子等对织物表面进行刻蚀，并在其表面形成自由基。由于等离子表面处理仅涉及5O～ 100 nm处，因此对织物原有的物理机械性能基本无影响。织物经等离子体处理后，再对其进行拒水拒油整理，可以使织物具有更佳的拒水拒油性能。

3.2 评价织物拒水拒油性能的方法[7]

(1)拒水级别测试：沾水试验

(2)耐水压性能测试：试样受水压力逐渐增大，直至水透过试样，在布面上出现3滴水珠时，记录其水压值。

(3) 织物耐水洗性测试：GB12799-91，采用标准洗涤剂洗涤试样10 min ，排水，再漂洗2 min，脱水2 min，晾干或烘干，重复至30次的洗涤后，再测取剩余拒水拒油性能。

(4)织物的透气性测试

(5)拒油性能测试：AATCC118-1992系列标准试液润湿试验，应用了8个表面张力依次降低的烃类液体涂在涂层表面，观察涂层织物的润湿情况。拒油等级以织物表面不润湿标准液的最高编号来确定。

3.3 拒水拒油性测试方法标准

( 1)拒水测试方法

GB/T 4745-1997与ISO、AATCC测试方法相同，同为5个级别。

GB/T 4745-1997沾水等级。1级为受淋表面全部润湿；2级为受淋表面有一半润湿，这通常是指小块不连接的润湿面积的总和；3级为受淋表面仅有不连接的小面积润湿；4级为受淋表面没有润湿，但在表面沾有小水珠；5级为受淋表面没有润湿，在表面也未沾有小水珠。

(2)拒油测试方法

GB/T 19977-2005与ISO、AATCC测试方法相同。GB/T 19977-2005测试方法：对各类油试液进行编号，从编号1的油试液开始，在织物上滴5小滴，观察30 s，3滴为A类有效，即做下一个级别，直到无效，如前一个拒油等级有效，在该试液减去0.5表示试样拒油等级。

A类为液滴清晰，具有大接触角的完好弧形；B类为圆型液滴在试样上部分发暗； C类为润湿或完全润湿，表现为接触角消失，芯吸明显，液滴闪光消失；D类为完全润湿，表现为液滴和试样的交界变深(发灰、发暗)，液滴消失。

(3) GB 12799-91 抗油拒水防护服安全卫生性能要求

拒水标准同GB4745的测试方法：将试剂由低到高测试，将试剂轻轻滴至织物上5处，停留3 min，45°观察，4处未浸润为通过。

要求：抗油≧130分，并能抗机、柴油倾复渗漏； 拒水=5级，洗涤30次；剩余抗油≥80分；剩余拒水≥1级，背面无渗水。

4 抗菌纺织品

通过在聚合阶段、聚合终了或纺丝喷口前以及纺丝原液中将抗菌剂加入纤维中的方法或将抗菌剂热固在纤维上，从而达到抗菌防臭目的的后整理加工法进行生产制得的纺织品称为抗菌纺织品[8]。

4.1 抗菌纺织品的加工整理方法[9]

(1)接枝法：用化学方法在大分子上接枝具有抗菌性的基团，使纤维获得抗菌性能。这种方法制得的纤维用作抗菌保健服装材料，具有永久抗菌性。代表性商品有东洋纺的Biosil。该方法是国内较新的方法，但由于技术含量较高，应用不广泛。

(2) 离子交换法：采用具有离子交换基团的纤维，通过离子交换反应使纤维表面置换上一层具有抗菌性的离子(一般为银离子或银离子与铜离子或锌离子的混合物)。由于金属离子与纤维的离子交换形成离子键，所以制得的纤维可具有持久的抗菌效果。

(3)湿纺方法：将合适的抗菌剂在有机溶剂中溶解，然后加到纺丝原液中，经湿纺制得具有抗菌性能的纤维，此纤维属于溶出型抗菌方式，此方法多用于抗菌聚丙烯腈纤维的生产制造。近年来，人们在抗菌加工中，还将该方法与抗菌整理方法结合起来使用，以求进一步改善抗菌制品的抗菌性能和耐洗性能。

(4) 熔融共混纺丝法：将抗菌剂与原料进行共混，然后通过熔融纺丝制得具有抗菌效果的纤维。抗菌剂可均匀地分布在纤维中，所以其纤维及产品具有优良的耐洗性能，抗菌效果也更持久。该方法要求使用的抗菌剂耐高温，且聚合物有良好的相容性和分散性。

(5)复合纺丝法：将抗菌母粒和原料通过复合纺丝的方法制成皮芯结构的纤维。抗菌母粒为皮层，原料为芯层，与共混法相比，所需要的抗菌剂少，可减少因抗菌剂的引入对原料物理力学性能和服用性能的影响，但其生产技术复杂、成本高。

目前生产和使用的抗菌整理剂主要有以下几种[10]。

(1)无机系列抗菌防臭剂：代表制品为日本钟纺公司的抗菌性沸石。该剂可广谱抗菌、耐洗、安全、无污染，广泛用于衣料、床上用品、装饰织物等。此类抗菌防臭剂还有含溶解性抗菌防臭金属离子的玻璃粉末或陶瓷，将其制成极细微粒子混入纺丝原液中制丝，可得耐久性抗菌防臭纤维。其抗菌机理是由于徐徐溶出的活性氧和银离子扩散入细菌细胞内，破坏细胞内蛋白质的构造，引起代谢障碍。

(2)季铵盐系列：日本大和化学工业公司的以N—苄基—N、N二甲基—N—烷基氯化铵为主要成份的抗菌防臭剂，能迅速杀灭金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和肺炎杆菌，高效安全。其它还有聚氧乙烯基三甲基氯化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基氯化铵等。它们是利用抗菌防臭剂表面吸附作用使组织发生变化，使细胞质膜引起损伤。

(3)铜化合物类：由日本蚕毛染色公司开发的圣达纶—SSN纤维，是用Cu9S5处理腈纶而得到的抗菌防臭防静电纤维。旭化成公司采用在制造铜铵纤维的凝固、再生工序中控制脱铜，使铜化合物在纤维内分散的方法，得到含硫化铜的再生纤维，可抗菌防臭防静电易去污。其机理是利用铜离子破坏微生物的细胞膜，进入细胞内与酶结合，降低酶的活性，使代谢机能受阻，生育受抑制而死亡。

(4)胍系列：将含1，1′一六亚甲基双〔5—(4—氯苯)双胍〕二葡萄糖酸盐的抗菌剂加入尼纶等纺丝原液中得到抗菌防臭纤维，对细菌有很强的杀菌活性，但对真菌效果低。其抗菌防臭机理是借细胞溶菌酶的作用受阻使细胞表层构造变性而破坏。

(5)天然物系列：由于一些化学抗菌防臭剂有毒副作用，用天然物作抗菌防臭剂深受市场欢迎。如从天然甲壳质水解后提取的脱乙酰壳多糖制成的抗菌防臭剂对大肠杆菌、各种真菌、金黄色葡萄球菌均有强抗菌作用；从唇形科植物中提取茴香油等物质作抗菌防臭剂既可杀灭细菌又可防真菌；从柏树中提取萜烯类物质作抗菌防臭剂处理聚酯空芯短纤维(帝人公司)。此外，还有使用甲壳质的盐酸盐，柏树提取物桧醇等天然物质作抗菌防臭剂。

(6)其它：包括含氮化合物、有机金属化合物、硫磺盐类等。

4.2 评价抗菌纺织品抗菌性能的方法

对于抗菌纺织品抗菌性的测试方法，发展较早的是日本和美国，最有代表性且应用较广的是美国的AATCC100试验法和日本的工业标准JIS。国内使用较多的评价方法一般都是参照AATCC(American Association of Textile Chemists and Colorists，美国纺织染色家和化学家协会)标准和日本JAFET(日本纤维制品新功能协议会)批准的“SEK”标志认证标准的方法。我国于1992年颁布了纺织行业标准FZ/T01021-1992《织物抗菌性能试验方法》，1996年颁布了国家标准GB15979-2002《一次性使用卫生用品卫生标准》。但是抗菌性能评价的方法和标准还远末作到系统、统一、规范，尤其是抗菌纺织品的性能评价和产品规范在我国还有许多问题不明确。

4.3 抗菌纺织品常见抗菌标准[11]

4.3.1 定性标准

(1)JISL 1902：2002纺织品的抗菌活性检测方法和抗菌效果晕圈法；

(2)AATCC 147—2004织物抗菌活性的定性评估：平行划线法；

(3)AATCC 90—1977织物抗菌性能检测方法：琼脂平板法；

(4)国际标准草案ISO /FD IS 20645：2004《纺织品2抗菌活性的测定———琼脂平皿试验》；

(5)卫生部《消毒技术规范》(2002年版)中的“抗(抑)菌试验”：抑菌环试验。

4.3.2 定量标准

(1)JISL 1902：2002纺织品的抗菌活性检测方法和抗菌效果菌液吸收法;

(2)AATCC 100—2004织物抗菌性能的定量评估；

(3)ASTM E 2149—2001固着性抗菌剂抗菌性的振摇测试法；

(4)卫生部《消毒技术规范》(2002年版)中的“抗(抑)菌试验”：振荡烧瓶试验(即美国道康宁公司开发的振荡烧瓶法)。

5 展 望

功能性纺织品的开发及应用无疑将对当今服装、家用及产业用纺织品的未来发展产生重大而深远的影响。功能性纺织品的开发顺应了人们日益增长的对纺织服装、产业纺织品等的新要求，而日益蓬勃发展的科学技术为功能性纺织品的开发提供了保证。功能性纺织品的开发同时也为纺织企业的发展及产品结构调整，起到了较大的促进作用并在很大程度上提高了传统纺织品的附加值。

功能性纺织品的研制开发已成为国际潮流和热点，西方国家这类技术纺织品占领了国际高端市场。此领域在我国尚处于发展初期，有一定的难度，存在困难的同时，也充满着机遇，无论从研究的角度，还是从工业化的角度都极具发展潜力。未来功能纺织品的发展趋势是：服用纺织品的进一步舒适化、卫生保健化；纺织品生产的无污染化、生产高效化；结构材料、生物医用材料、产业用材料、信息用材料等功能纤维材料化；纺织品智能化。只要走在时代的前列，抓住时代的脉搏，就能迅速发展[12]。

[1] 朱平.功能纤维与功能纺织品[M].北京:中国纺织出版社，2006.

[2] 商成杰.功能纺织品[M].北京：中国纺织出版社，2006.

[3] 方志勇.我国纺织品阻燃现状及发展趋势[J].染料与染色，2005，42(5)；46-48.

[4] 赵雪，朱平，展义臻，王炳,等.阻燃纺织品的性能测试方法及发展动态[J].染整技术，2007(5)：38-41，51.

[5] 郝新敏.功能纺织材料和防护服装[M].北京:中国纺织出版社，2010.

[6] 高洁.功能纤维与智能材料[M].北京:中国纺织出版社，2003.

[7] 杨建忠.新型纺织材料及其应用[M].上海:东华大学出版社，2003.

[8] 王进美.健康纺织品[M].北京:中国纺织出版社，2005.

[9] 赵博.抗菌中空涤纶纤维性能及产品开发[J].四川丝绸；2006，108(3)：34.

[10] 萧耀南，曾汉民.抗菌、消臭功能纤维的研究进展[J].材料科学与工程, 2001，19(1)：13-15.

[11] 吴颖, 王建平.功能性纺织品的功能评价方法与标准化现状(二)[J].印染,2007(9)：43-48.

[12] 聂建斌.功能性纺织品的发展趋势[J].毛纺科技，2004(8):33-35.