新型环保除臭功能面料的研究

王 强，张红霞，黄锦波，祝成炎，李丹丹，赵 勇

（1.浙江理工大学a.先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室；b.纺织纤维材料与加工技术国家地方联合工程实验室，杭州310018；2.浙江和心控股集团有限公司，浙江海宁314400）

新型环保除臭功能面料的研究

王 强1a，张红霞1a，黄锦波2，祝成炎1b，李丹丹1b，赵 勇1b

（1.浙江理工大学a.先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室；b.纺织纤维材料与加工技术国家地方联合工程实验室，杭州310018；2.浙江和心控股集团有限公司，浙江海宁314400）

探讨蜂窝光触媒纤维的含量和织物组织对织物除臭性能的影响。采用蜂窝光触媒涤纶纱线与蜂窝抗紫外涤纶纱线为纬纱，以不同投纬比织成机织物，并测试其除臭性能。实验表明：光触媒纤维的含量越高织物的除臭效果越好，即织物的除臭性能与光触媒纤维含量成正比例关系；采用蜂窝光触媒涤纶纱线为纬纱，以不同的组织织成机织物，对其除臭性能进行测试，表明缎纹的除臭效果要略比斜纹好，即纬组织点比例的增加，织物除臭效果呈现增大趋势。

光触媒纤维；蜂窝抗紫外涤纶；投纬比；织物组织；除臭性能

科学技术的发展极大地丰富了人们的物质需求，纺织品也远远超出遮羞保暖的作用，人们对纺织品越来越挑剔，纺织品在满足一些基本需求的同时也要提高自身品质，以更好地融入人们生活［1］。功能性纺织品正慢慢地向各个领域渗透，其发展也是朝着高性能、多功能，以及复合功能、高附加值的方向［2］。纺织品在汽车和家居装饰领域的使用率很高，研发出具有除臭功能的纺织品，如窗帘、沙发布、墙布装饰是治理室内空气的有效途径。蜂窝光触媒纤维能够有效地将氨、硫化氢、氮氧化物、烟臭、蒜臭、甲醛和二甲苯吸收降解［3-4］。以TiO2为代表的光催化纤维具有清洁、无污染、成本低、除臭效果显著等特点［5-6］，TiO2光触媒在中国纺织产品中应用尚未全面推广［7］，研究在织造过程中各工艺对开发产品的影响，最大化发挥原料本身的除臭效果，对于开发出具有更好效果的功能性产品具有巨大的现实意义。

本文采用蜂窝光触媒涤纶纱和蜂窝抗紫外涤纶纱以不同投纬比交织而成的机织物，探究其除臭性能的好坏，研究出最适合生产实用的除臭纤维含量比，并探究织物组织在织造过程中对织物除臭性能的影响。

1　原料的选择及织物的试制

1.1纤维选择

经纱选用阻燃涤纶长丝，纬纱采用蜂窝光触媒涤纶纱和蜂窝抗紫外涤纶纱。蜂窝光触媒涤纶纤维是有蜂窝状微孔结构趋势的改性聚酯切片与纳米二氧化钛通过现代复合技术熔融纺丝制成的，该纤维的最大特点就是每一根聚酯纤维都呈内外贯穿的类似蜂窝状微孔结构（图1），光照下纳米二氧化钛晶体表面具有吸附氧气的能力和再生羟基群，其光催化过程发生在纳米二氧化钛粒子表面，所以，受到光照且暴露在空气中的纳米二氧化钛粒子都能发挥光催化的功效。

图1　光触媒涤纶纤维的纵向和横截面结构Fig.1 Longitudinal and cross-sectional structure of photocatalyst polyester fiber

1.2织物试制

在杭州万谷纺织有限公司设计试制了两个系列的织物，其中A系列用来测试蜂窝光触媒的含量对织物除臭性能的影响，A1～A9均以8.3 tex阻燃涤纶长丝为经线，纬纱采用甲纬18.5 tex 100%蜂窝光触媒涤纶纱和乙纬14.8 tex 100%蜂窝抗紫外涤纶纱，相同的织物组织和经纬密（经密800根/10cm、纬密380根/10cm）。通过甲纬与乙纬投纬比的变化使得织物中光触媒涤纶纱和蜂窝抗紫外涤纶纱的含量相应随之改变，具体机织物设计如表1所示。B系列用来测试不同的织物组织对织物除臭性能的影响，B1～B4均以8.3 tex阻燃涤纶长丝为经线，纬线均采用18.5 tex 100%蜂窝光触媒涤纶纱，相同的经纬密（经密800根/10cm、纬密380根/10cm），不同的织物组织设计如表2所示。

表1　A系列织物规格Tab.1 Specifications of A series fabrics

表2　B系列织物规格Tab.2 Specifications of B series fabrics

2　试样织物除臭性能测试

2.1测试方法

2.1.1方法与条件

实验采用小型气候箱法，并在标准大气压、常温25℃，湿度65%的条件下，测试12 h氨气浓度的降解率。

2.1.2设备与仪器

LB-3J分光六合一室内空气检测仪（青岛路博伟业环保科技有限公司），适用于检测甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC，如图2所示；橡胶管；氨气快速检测管（北京北科绿洲安全环境科技有限公司），检测范围1～30 mg/m3）；透明胶带；固体氢氧化钠；氨水（0.90 g/mL）；量筒；表面皿；密闭玻璃箱。

图2　室内空气检测仪Fig.2 Indoor air detector

2.1.3实验步骤

a）取10 mL的氨水溶液，将其稀释1 000倍用储液瓶将稀释后的溶液保存；

b）将2 g的氢氧化钠固体放置于表面皿中，表面皿放在玻璃容器里，取5 mL稀释后的溶液倒入表面皿中，同时迅速密封玻璃容器，使氨气在玻璃容器里充分挥发1 h；

c）用橡胶管一端与快速检测管连接，另一端与玻璃容器连接，将快速检测管插入到室内空气检测仪的氨气接口；

d）电源连接好后，按下氨气测试开关，设定采样时间15 min，设定时间到达后仪器自停取下氨气快速检测管读取此时试管上氨气的浓度a；

e）将表1和表2设计的织物裁取15 cm×15 cm大小的布样分别放入玻璃容器中，12 h后（如同d法）测试容器内氨气的浓度，记录为b。

2.1.4性能测试及表征

根据上文的实验方法，按下式计算氨气的降解率，以百分率表示。

式中：K表示氨气的降解率，%；a表示玻璃容器内氨气初始浓度，mg/m3；b表示12 h后玻璃容器内氨气浓度，mg/m3。

2.2结果及分析

2.2.1光触媒含量对织物除臭效果的影响

表3是A系列织物实验前后氨气浓度及除臭率，图3是根据表3的实验结果及表1织物规格所做不同含量光触媒涤纶织物的除臭率的折线图。由图3可知，随着蜂窝光触媒涤纶纱的投纬比的增加，织物的除臭性能越来越好，当不含光触媒涤纶纱的时候织物的除臭率最小，当蜂窝光触媒涤纶纱的投纬比增加到100%时，氨气的降解率达到峰值50%，当纬纱中光触媒涤纶纱含量的比例在66.7%以上时，织物有比较好的除臭效果，而当纬纱中光触媒涤纶纱的含量为50%及以下时织物的除臭效果不佳。究其原因：当自然光照到光触媒涤纶纬纱上的时候，纱线表面发生了氧化还原反应，光照使光触媒的一个e-从价带受激发跃迁到导带，并在价带上留下了空穴h+，电子和空穴在电场作用下分别跃迁在粒子表面的不同位置上，e-把吸附在表面空气中的H2O分子变成极具氧化性的羟基（—OH），该羟基与氨气发生化学反应将其还原成CO2和H2O［8-9］。不含光触媒涤纶纱的时候织物的除臭率很低是因为人为操作不可避免地引起少量氨气逃逸，随着光触媒涤纶纱的投纬比增加，织物中光触媒的含量亦随之增加，在光照下单位面积内产生的电子空穴增多，与氨气的氧化还原增加，因此织物的除臭率相应逐渐增加，当织物中光触媒涤纶纱增加到一定量（66.7%）时，织物的除臭率增长开始变缓，织物开始有较好的除臭效果。

表3　A系列织物除臭前后氨气浓度及除臭率Tab.3 Ammonia concentration and deodorization rate of A series fabrics before and after deodorization

图3　A系列不同含量光触媒涤纶织物的除臭率Fig.3 Deodorization rate of A series fabrics with different content of photocatalyst polyester fabric

2.2.2织物组织对织物除臭效果的影响

表4是B系列织物实验前后氨气浓度及除臭率，图4是根据表4的实验结果及表2织物规格所做不同组织的织物的除臭率的折线图。由图4可知，B系列中B4织物对氨气的除臭率最高，即八枚缎纹组织织物的除臭效果最好，而B1、B2的除臭率相对较小，随着纬组织点所占的比例增加，织物的除臭率呈现相应增大的趋势。分析其原因：在其他条件都相同的条件下八枚缎纹组织的织物纬组织点所占的比例大，其表面浮长较长，结构相对疏松，光触媒暴露在空气中与氨气的接触面积相对增加，对氨气的吸附更多，除臭效果更好［10］。

表4　B系列织物除臭前后氨气浓度及除臭率Tab.4 Ammonia concentration and deodorization rate of B series fabrics before and after deodorization

图4　B系列不同组织的织物的除臭率Fig.4 Deodorization rate of B series fabrics with different weaves

3　结 论

通过对不同投纬比的蜂窝光触媒涤纶纱和蜂窝抗紫外涤纶纱的机织物，以及不同组织的织物进行测试和分析，结果如下：

1）相同织物组织的条件下，随着蜂窝光触媒涤纶纱投纬比的增加，织物中光触媒的含量相应的增加，其除臭率逐渐增大，当纬纱中蜂窝光触媒涤纶的含量增加到66.7%时，织物的除臭率增长开始变缓，织物开始有较好的除臭效果。

2）相同纬纱不同织物组织的条件下，八枚缎纹的除臭性能略高于其他织物组织，且随着蜂窝光触媒纬组织点所占比例的增加，织物的除臭性能呈现相应的增大趋势。

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Research on new environmentally-friendly fabrics with deodorant function

WANG Qiang1a，ZHANG Hongxia1a，HUANG Jinbo2，ZHU Chengyan1b，LI Dandan1b，ZHAO Yong1b
（1a.Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology，Ministry of Education；1b.National Engineering Lab for Textile Fiber Materials and Processing Technology，Zhejiang Sci-Tech University，Hangzhou 310018，China；2.Zhejiang Hexin Holding Group Co.，Ltd.，Haining 314400，China）

This paper researches the effects of content of honeycomb photocatalyst fiber and fabric weaves on deodorizing properties of fabrics.Honeycomb photocatalyst polyester yarn and honeycomb uvioresistant polyester yarn were used as the weft and the fabrics were woven in different weft ratio.Then，the deodorizing property of fabrics was tested.The research shows that：the higher of the content of honeycomb photocatalyst fiber，the better of the fabric deodorizing property.In other words，the fabric deodorizing property is in direct proportion to the content of photocatalyst fiber.Honeycomb photocatalyst polyester yarn and honeycomb uvioresistant polyester yarn were used as the weft and the fabrics were woven in different weft ratio to test the deodorizing property.The result shows that satin weave has better deodorizing effect than the twill.In other words，as the proportion of weft weave point increases，the fabric deodorizing effect presents increasing trend.

photocatalyst fiber；honeycomb uvioresistant polyester；weft ratio；fabric weaves；deodorizing property

TS101.923

A

1001-7003（2016）09-0028-04引用页码:091105

10.3969/j.issn.1001-7003.2016.09.005

2016-01-18；

2016-06-21

国家国际科技合作专项项目（2011DFB51570）；浙江省省级工业新产品开发项目（2015FE053）

王强（1990-），男，硕士研究生，研究方向纺织产品设计、纺织品性能等。通信作者：张红霞，教授级高级工程师，hongxiazhang8@126.com。