竹纤维织物释放负离子的研究

王鑫春 李青山

(燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室燕山大学材料学院高分子系 河北秦皇岛 066004)

竹原纤维作为一种新型天然纤维，是当前竹材加工、新材料、纺织领域研究的热点之一。我国的竹子种类、竹林面积和蓄积量均居世界之首，具有其它国家无可比拟的优势，素有“竹子王国”之美称[1]。因此，作为一种资源丰富、可再生可降解的资源性纤维，竹原纤维的开发利用受到了越来越多人的关注，竹原纤维的新产品受到社会的广泛关注。

随着人民生活水平的不断提高，人们对绿色环保、具有保健功能的纺织品越来越关注。竹纤维是利用天然竹子为原料，经特殊的高科技工艺处理而制取的再生纤维。它保持了竹子原有的抗菌、抗紫外线、透气性好、凉爽的特性，同时也拥有粘胶纤维的吸放湿性好、手感柔软、织物悬垂性好、上色容易、染色色彩亮丽等特性，是一种具有很好发展前景的纤维素纤维，被喻为“21世纪健康纤维”、“绿色纤维”，成为当今国内外纺织市场上的新亮点。

但是传统竹原纤维织物的柔滑软暖、凉爽舒适、抑菌抗菌、绿色环保和天然保健已不能满足人们对健康的需求，因此如何让竹原纤维纺织物对人体健康更加有益成为研究人员所关注的问题。

1 竹原纤维织物的性能及改进

竹原纤维,是用竹浆粕制造的环保型粘胶纤维,其纺织品具有透气、吸湿快干、穿着舒适凉爽的特点,是服装面料,尤其是运动服装和内衣的优质原料。因此,在纺织领域具有极其广阔的应用前景。

1.1 竹原纤维纺织品的性能

(1) 吸湿透气性

竹原纤维的蜂窝状微多孔结构，横截面内有丰富的孔隙分布，边沿为不规则的锯齿形，纵向表面光滑均一，有多条较浅的沟槽，这种特殊的结构决定其织物可以在瞬间吸收并蒸发大量水分，其吸水性是棉的3.5倍。竹原纤维的吸湿性、放湿性、透气性居五大纺织纤维之首。竹原纤维织物的透气性[2]最好,更适于制作夏季服装。

(2) 抗菌功能

竹原纤维抑菌性能良好，这是由于它本身所附着的微生物对它所吸附的人体的微生物具有分解作用；其次是竹原纤维还可以吸附周围环境的水分并使其呈弱碱性从而抑制细菌。竹原纤维织物的杀菌活性值和抑菌活性值都较高[2]，竹原纤维的抗菌特性在其纺织品上也有体现，其纺织品长时间的潮湿空气中放置依然是淡淡的竹子清香，没有异味。

(3) 紫外线屏蔽功能

竹炭粉中的碳元素具有很强的紫外线吸收能力，经测试长丝单面针织物反射率为2.3%，透过率为1.2%，吸收率为96.5%，紫外线屏蔽率达98.8%。紫外线的透过率取决于许多因素，比如组织结构、覆盖系数、颜色，在工艺加工中的化学添加剂和样品的处理等，根据试验可知天然竹原纤维面料的抗紫外线功能优于苎麻面料。竹原纤维的抗紫外线强度很高，有利于人体健康。

1.2 竹原纤维的改进

竹纤维织品尤其在人们的居家生活中的应用广泛，随着社会的发展和生活水平的提高，人们对居住环境，生活用品的质量要求越来越高，传统竹纤维的柔滑软暖、凉爽舒适、抑菌抗菌、绿色环保和天然保健已不能满足人们对健康的需求，如何让竹纤维对人体健康更加有益成为研究人员所关注的重点。

李青山[2～3]教授近年来在负离子的研究上有重大突破，经过大量的实验，研发了Anion®负离子添加剂，对相关领域做出了很大的贡献。研究发现，以竹为原料的竹纤维制品，具有释放负离子的功能。但是传统的竹纤维织品的负离子浓度相对较低，对机体的作用效果不明显。本文研究了负离子添加剂及洗涤次数对竹纤维织物的释放负离子浓度的影响。实验在竹原纤维织品加工成型后添加负离子添加剂，属于物理改性；该方法避免了在聚合反应时温度不可控制性，也避免了在加工成型过程中的温度难控制，原材料混合不均，污染浪费等缺点。

2 实验材料与过程

2.1 实验材料

（1）竹原纤维织品2件，由竹源公司提供。（2）Anion®负离子添加剂，燕大奇才科技开发公司生产， D50 =1.5µm。

（3）助剂：甲基纤维素；十二烷基磺酸钠；纯净水。

（4）负离子测试仪(DLY-4G-232)，福建漳州东南电子所生产。

（5）湿度计（北京康威仪表有限公司）。

2.2 实验步骤

(1) 称量20 g Anion®负离子添加剂，甲基纤维素5 g，十二烷基磺酸钠少许与纯净水混合搅拌均匀，配制成负离子溶液。

(2) 竹纤维织品分2组，分别为A、B两组，B组织品在有Anion®负离子添加剂的溶液中浸30 min,25℃干燥10 h，备用；

(3)在空气湿度为15%～60%时，用负离子测试仪测试两组竹原纤维织品的负离子浓度。

3 实验结果与讨论

3.1 实验结果

在空气相对湿度为40%、洗涤5次的条件下，测定织品的空气离子浓度，测定结果见图1-图4。

测定结果显示，传统竹纤维织品在动态时所释放负离子数浓度最大时是250个/cm3,静态时是60个/cm3。经过负离子添加剂溶液整理过的竹纤维织品动态时释放负离子数浓度最大是1260个/cm3，在静态时释放的负离子浓度时410个/cm3。

3.2 负离子添加剂对竹纤维纺织品的影响

大量实验证实，经过负离子添加剂溶液整理后，黄衬衫的柔软程度并没有降低，其抗菌、吸湿的功能也没有减退。

图 1 黄衬衫动态负离子测试

图 2 黄衬衫静态负离子测试

图 3 整理后黄衬衫动态负离子测试

图 4 整理后黄衬衫静态负离子测试

通过大量分析，我们认为负离子添加剂在与竹纤维织品混合过程中没有发生化学变化，并没有破坏织品本身的纤维结构，他们之间发生了分子自组装[4-6]。这里说的分子自组装是分子与分子在一定条件下,通过分子与分子间或分子中某一片段与另一片段之间的分子识别,依靠分子间适当的相互作用力(包括成键力,氢键、范德华作用力、静电力、疏水作用力、π-π堆积作用力、阳离子-π作用力、溶剂作用力、电荷或空间互补效应等非共价作用力) ,自发连接成结构稳定的、具有特定排列顺序的分子聚集体的过程，保持了2种官能团的优良性质。

3.3 洗涤次数对负离子数的影响

在测试负离子添加剂处理过的织物之前，把织物洗涤，洗涤的次数对释放负离子的浓度也有很大的影响,如图5所示。在刚处理没有洗涤时所测的负离子浓度数目很大，可以达到4000个/cm3以上，这是因为织物表面附着着大量的负离子添加剂。在洗涤之后，表面附着的添加剂会有部分流失。经过试验，随着洗涤的次数增加，释放负离子浓度先下降后不变，在洗涤5次之后，负离子浓度就不会有太大的变化。这是因为剩下的负离子添加剂与竹纤维之间发生了分子自组装，与竹纤维织物紧密结合，不会再流失，就会一直具有释放负离子的功能。

图 5 织物释放负离子浓度变化曲线图

4 小结

实验发现，Anion®负离子添加剂处理过的竹纤维织品释放负离子浓度相比没有处理的竹纤维织物要高很多，竹纤维释放负离子浓度随洗涤次数有变化，在洗涤5次后就会趋于平缓，释放负离子浓度变化不大。通过添加负离子添加剂得到的竹纤维织物，除了拥有传统竹纤维的柔滑软暖、凉爽舒适、抑菌抗菌等绿色保健的特点外，还具有释放负离子、持续高效的抗菌杀菌、发射远红外、激活人体细胞、促进人体微循环、改善人体机能、增强免疫力的功能，是一种新的多功能竹纤维材料。多功能竹纤维纺织品顺应现代人追求健康、舒适的潮流，因此具有广阔的发展空间。

[1] 范友华，何洪城，陈景震,等.纺织用竹纤维研究现状与发展趋势[J].林业机械与木工设备，2009，37(11):11-14.

[2] 高洁，李青山.负离子添加剂在纺织品中的应用[J].纺织科学研究，2004（1）:27-30.

[3] 顾晓华，李青山.蛋白石微粉在纺织品中的应用[J].合成纤维，2005（6）:37-38.

[4] Durtock M F,Taylor B,et al.Synthesis Metals,2001 ,116:373.

[5] Hong H,Sfez R,Vaganova E, et al.Thin Solid Films,2000,366:260.

[6] Morgado J,Barbagallo N,Charas A,et al. Synthetic Metals, 2004,(4): 219.