负离子家用纺织品的开发与应用

巫若子

（江门职业技术学院材料技术系，广东江门 529090）

负离子家用纺织品的开发与应用

巫若子

（江门职业技术学院材料技术系，广东江门 529090）

就负离子家用纺织品的特点，结合国内外研究资料，对负离子产生机理及其影响因素、产品开发和未来展望等方面作了简要介绍。

家用纺织品;负离子;保健

随着人们消费水平不断提高，家用纺织品作为装饰和美化人类生活的纺织品，消费量越来越大，与人们的关系也越来越密切。随着纺织新材料、新技术、新工艺的不断涌现，家用纺织品呈现出生态化、健康化、舒适化以及艺术化的发展趋势。研究表明，空气负离子对人体有很好的保健作用，能调节人体生理机能，消除疲劳、改善睡眠、预防感冒，改善心血管功能，提高人体免疫力，被誉为“长寿素”或“空气维生素”［1－2］。由于负离子纺织品中负离子是由所添加的负离子添加剂产生，其自身又有一些特殊的功能，如辐射远红外线功能、抗菌抑菌功能、抗电磁波辐射功能等等［3］。由此可见，赋予家用纺织品负离子功能是很有必要的。

1 负离子产生机理及影响因素

1.1 机理

负离子产生的基本条件是需要外界能量（又称“催离素”）激励，譬如放射线（γ射线）、自然光（紫外线、红外线）、热、机械摩擦等，以使负离子材料形成分子内部的静电压，产生逃逸的自由电荷。表面的自由电荷积聚，使周围大气成分中的O2、N2、CO2、H2O等分子产生极化反应，放出的e－与反应，形成等离子形态，即为空气负离子［4］。

除由自然条件产生空气负离子外，人工制造负离子一般有喷水法、电晕放电法、放射源法、天然非金属矿石法。其中，适合在纺织品上应用的只有放射源法和天然非金属矿石法［5］。负离子发生材料中，电气石是研究最多、应用最广的一种，它是一种成分与结构非常复杂的天然矿石，是以含硼为特征的铝、钠、镁、锂环状结构的硅酸盐。电气石有两个重要的特征，即热电性和压电性。当温度和压力有变化时，能引起电气石晶体之间电热差和电压差，这种静电电压差可以高达1.0×106eV，从而形成电场，高电压使电场中的空气电离，被击中的电子通过电气石结晶粉末两端所具有的永久正、负极性，与水、空气中的水分子或皮肤表面的水分子接触后，就能产生瞬间放电电离效应，将水分子电解为H+和OH－。H+与电气石释放出的电子结合而被中和成H原子，而OH－与其他水分子结合，可连续生成羟基负离子国内给电气石冠以“奇冰石”的商品名，日本称之为托吗啉，此外还有Al2O3、SiO2、TiO2、Fe2O3、珊瑚化石、海底沉积物等物质，在受到外界微小变化时亦能使周围空气电离，放出负离子。

1.2 影响负离子产生的因素

（1）纤维的吸湿性。纤维的吸湿性越好，附着在织物上的水分子越多，因电离织物表面的水分子而产生的负离子也就越多;（2）纤维细度。纤维的细度越小，比表面积越大，表面吸附水分子的能力也就越强，即吸湿性增大，自然产生的负离子会越多;（3）织物组织。织物露地面积越大，产生的负离子数越多，另外，由于负离子粉末具有压电性，因此采用较为复杂的织物组织，如“蜂巢”组织等，可增进摩擦，从而产生更多的负离子［6］;（4）纤维生产方法。一般说来，表面涂覆改性法和共聚法要优于共混纺丝法，这可能与无机物微粒在纤维上的分布情况有关;（5）周围环境的温湿度。从负离子产生机理来看，空气负离子浓度随大气湿度的增加而升高，温度的升高使得分子或原子热运动速度加快，相互间碰撞几率增大，故电离几率也增大，另外随着温度的升高，水的饱和蒸汽压呈指数上升，相对湿度保持不变时，单位体积内的水分子含量也随之增加，空气负离子浓度升高。

2 负离子家用纺织品的开发

负离子家用纺织品的加工方法有两类:一类是应用具有负离子性能的纤维来生产，另一类是通过织物的后整理使纺织品具有产生负离子的性能。

2.1 负离子纤维的加工

负离子纤维生产方法主要有表面涂覆改性法、共混纺丝法、共聚法等［7］。表面涂覆改性法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负离子无机物微粒的处理液固着在纤维表面，因该矿物原液中含有树脂黏合剂成分，可得到耐久性良好的负离子纤维;共混纺丝法采用化学和物理方法将负离子发生体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（一般为2∶3～3∶2）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。在工艺流程中应注意如下几个问题［8］:（1）负离子的纳米级粉体可随下游产业产品要求进行调整。一般来说，负离子的纳米级粉体与其载体截面直径的比例为1∶10～12; （2）在母粒生产过程中，一般是使用何种聚酯切片纺丝，前期也使用同样的聚酯切片作为该负离子材料的载体，以防止在纺丝过程中因所用聚酯化合物熔点不一致造成的喷嘴堵塞而断丝;（3）由于添加了大量负离子材料粉末，原有的化学纤维纺丝速度应有所降低，一般采用中速纺。共聚法是在聚合过程中加入负离子添加剂，制成负离子切片后再纺丝，一般共聚法所得切片添加剂分布均匀，纺丝成形性好［7］。由于矿石细粉是均匀分散在纺丝液中的，经纺织染整加工和反复洗涤后仍能保持负离子功效。

这类产品较有名的是钟纺（Kanebo）公司的“Ionsafe”和“Ion Masonic A”纤维，前者主要与棉混纺作春夏服饰，后者兼具释放负离子和发射远红外线功能用于秋冬服饰。现在多采用涤纶、丙纶等作为原料来生产负离子纤维，纤维材料不同，加工工艺有很大差别。由于合成纤维的疏水性、可染性差，比电阻高，易产生静电，在家用纺织品中应用不甚广泛。负离子黏胶纤维弥补了这一缺陷，可广泛用于家用纺织品，具有良好的发展前景。如上海月季化纤公司研制的“负离子远红外黏胶纤维”（碧玺纤维）、吉林化纤、齐鲁化纤、新乡白鹭化纤集团技术中心的负离子黏胶纤维，既具有黏胶产品的透气性和悬重性，又具有负离子的保健功能。负离子远红外功能纤维是在熔融纺丝过程中加入一种高技术人工合成、特殊结构、具有永久自发电极的金属氧化物粉体，使水分子发生电解，生成羟基或碱性负离子，结合红外线能促进人体血液循环，改善睡眠。如四川成都福星保健品纺织公司采用远红外陶瓷粉和天然宝石经高科技纳米技术处理生产的“康之家”负离子保健品;上海正宇高科技有限公司引进国外技术将电气石粉碎成超细粉植入短纤维，其红外发射率在0.70以上，负离子发生量在2 000个/cm3以上。

2.2 负离子纺织品加工

借助某种含有微量放射性的稀土类矿石或天然物质，采用不同技术添加到纺织材料中，使其具有发生负离子的功效。利用涂层后整理技术亦可生产负离子功能性产品。将含有无机物微粒（一般要求至少50%微粒粒径在1 μm以下，最大微粒粒径不超过5 μm）的处理液（阴离子型、pH值弱酸性、在水中易分散的淡灰色弱黏性分散液体）固着在织物的表面，从而使织物具有负离子性能。采用后整理工艺为:浸轧→干燥→定型（150℃×3 min）;浸轧液处方:分散液体10%、分散剂0.1%、柔软剂5%［9］。如日本东丽公司的“Aquaheal”是采用海底深处古代沉积物为原料施加在纺织品上［10］，通过服用过程中的摩擦、振动等物理激发产生负离子，经40多次洗涤后仍具有释放负离子的功能（1 500个/cm3）。Komatsu Seiren公司利用特定天然矿物质固着在纺织品上的、商品名为“Verbano”的织物［11］，一类是“DIMA”超薄涂层的“Verbano S”织物，还有一类是“Mawus”接枝聚合聚酯结合的“Verbano R”织物;日清纺公司利用含钍或镭放射性元素的矿石微细粉末开发的“Ionage”的纺织品［12］。后整理技术的优势在于可应用于所有类型的纺织面料，工序简单，且因使用黏合剂可获得良好的耐久性。

3 负离子家用纺织品发展

日本是最早研制开发成功负离子功能纺织品的国家，市场较为成熟。据日本专利检索显示，自1993年以来，以负离子为关键字的条目共有698件，其中与电气石关联的85件，天然石24件，与木炭、竹炭相关联的23件，寝装、寝具类33件，纤维32件。负离子用于纺织方面的专利约占了全部有关负离子专利的1/3［13］。负离子整理已从助剂开发、试生产走向多功能整理的发展阶段。例如添加了红外线放射物质的负离子床上用品，其产生的负离子及红外线能促进人体血液循环、帮助睡眠，更增强了产品的保健效果; Sakai Nagoya生产的具有负离子效果、耐久吸水性和抗紫外线的复合产品MioUV、QⅡ;钟纺（Kanebo）公司在负离子纤维的基础上，添加草药萃取液的新纤维品种“lone”纤维［14］。

与日本相比，我国生产的负离子纺织品多属于国外来料加工，无论是基础研究还是应用研究，目前尚处于初级阶段，主要还是停留在化学纤维这一块，制成品有毛巾、服装、床单、窗帘等具有保健和环保双功能的产品。负离子纺织产品大部分出口到日韩、台湾地区，国内销售量很小，市场认知度不高［15］，此外还存在以下不完善和亟待解决的问题:

（1）无机物微粒在纤维中的分散均匀性和牢固性。需要解决微粒粒径大小和附着量之间的矛盾［8］;

（2）针对纺织品的负离子性能测试目前还没有统一的评价标准和测试方法，有待统一。在目前无标准可循的状况下，纺织品负离子性能测试只能根据各自的需要进行，测试方法也各不相同，以致所得数据之间没有可比性，不同类型的纺织品负离子性能也就没有优劣的评判标准。较为理想的测试系统应该包括标准化的负离子激发装置、负离子测试仪、数据处理和显示等模块［16］。

目前，日本已成立了“负离子应用学会”、“机能性离子协会”将着手建立标准的测试方法、测试仪器的评估等工作。

4 结语

目前，人们对纺织品的要求从对舒适性、保暖程度、面料手感的关注到追求时尚和个性、注重环保，家纺的概念在不断的延伸并被逐步提升到更高的层面。不需多久，各种生态、功能性家纺产品将走进千家万户。企业充分利用我国资源丰富（曾有报道，在新疆、内蒙古、桂林和云南等地发现了丰富的电气石矿）、市场广阔的有利条件，与国内外高等院校、科研单位积极合作开发具有高附加值和高科技含量的负离子保健纺织品具有重要的现实意义。

［1］刘勇.空气负离子的生物学效应［J］.国外医学:医学地理分册，1991（2）:55－57.

［2］姚鼎山.环保与健康新材料－托玛琳［M］.上海:中国纺织大学出版社，2001.

［3］叶远静，袁小红.负离子纺织品研究进展及应用［J］.现代纺织技术，2006（3）:52－54.

［4］王进美.健康纺织品开发与应用［M］.北京:中国纺织出版社，2005:271，273，275.

［5］杨栋樑，王焕祥.负离子技术在纺织品中的应用近况（一）［J］.印染，2004（20）:46－49.

［6］崔元凯，李义有.影响织物负离子产生因素的研究［J］.上海纺织科技，2005（7）:11－12.

［7］毕鹏宇.负离子纺织品及其应用的研究［J］.纺织学报，2003（6）:99－101.

［8］高继成.负离子纺织品的开发与应用［J］.江苏纺织，2003（3）:52－54.

［9］陈芸.负离子纺织产品的开发［J］.印染，2003（2）: 29－30.

［10］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.

［11］谢峥译.产生负离子的织物［J］.印染，2002（1）: 51.

［12］日清纺.运用放射线Hdmisis效果的纤维素材Ionage［J］.染化杂志，2000（194）:63－66.

［13］张文铨.负离子产业之新动向及其商品之发展［J］.染化杂志，2002（214）:10－13.

［14］江镇海.负离子织物的开发动向及市场发展趋势［J］.精细化工原料及中间体，2005（12）:35－36.

［15］苍风波.负离子功能纺织品［J］.毛纺科技，2005 （7）:43－45.

［16］公佩虎.负离子纺织品及其测试进展［J］.上海纺织科技，2005（10）:31－33.

［17］杨栋樑，王焕祥.负离子技术在纺织品中的应用近况（二）［J］.印染，2004（21）:43－47.

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，浙江温州人，讲师，从事染整技术、新工艺的开发和染整专业的教学工作。