利用壳聚糖在涤纶织物进行抗静电处理的探讨

(陕西工业职业技术学院 陕西咸阳 712000 )

通常表面产生静电荷的是合成聚合物，例如聚酯和尼龙纤维，因为它们与纤维素纤维相比水分保留含量较低。此外，在含水率相同时，与亲水性纤维素纤维相比，疏水性纤维像尼龙或聚酯表现出较低的电导率。虽然可以通过空气消散合成纤维表面上生成的静电荷，但大多数合成纤维生成的静电荷是由感应机构沿丝边纱线接地消散，这可以通过将导电材料加入到聚合物本身或通过纱线的抗静电涂层应用完成。

随着环保要求的日益提高，我国对资源极其丰富、应用前景非常广阔的甲壳质类动物多糖的研究又重新活跃起来，壳聚糖是一种碱性多糖，无毒，可生物降解，具有良好的生物相容性和抗菌性，壳聚糖分子中存在大量的氨基和羟基, 易发生化学反应，是一种新型的多功能整理剂，用壳聚糖整理后的织物具有明显且耐久抗静电效果，而应用广泛的涤纶在生产加工、日常应用中产生了不容忽视的静电效应，给我们生产生活带来不便[1]。利用壳聚糖对涤纶进行抗静电整理必将在纺织领域开启一个新的篇章。

1 涤纶织物的应用现状及存在问题

涤纶是一种性能优良的合成纤维，它具有很好的物理机械性能，例如弹性、尺寸稳定性和混纺性，但是, 涤纶纤维的吸水性和吸湿性较差，因此通过摩擦，会产生静电[2]。这种静电会造成以下情况，即电击、纺织品整理 时污染纤维、计算机之类电气设备的运转故障、材料因摩擦起火而引起爆炸、衣服和人的肌肤之间紧密粘着和其它意外事故[3]。

2 壳聚糖的结构及抗静电原理

甲壳素[聚-(1→4）-N-乙酰基-D-葡糖胺]是第二个地球上发现的最丰富的仅次于纤维素的天然多糖。甲壳素的主要成分，存在像虾、蟹和龙虾的甲壳类动物的外壳中，它也在昆虫的外骨骼和某些真菌的细胞壁里被发现。甲壳素与纤维素具有相同的骨干，但其一个乙酰胺基的位置跟纤维素的羟基基团不同。在碱性条件下部分甲壳素经过脱乙酰作用，得到壳聚糖，其在应用方面而言是最重要的甲壳素衍生物。

涤纶纤维经碱减量整理后失重变细而获得仿真丝绸效果，涤纶纤维在强碱性条件下发生部分酯键的水解反应，在纤维表面形成许多凹坑，并在纤维分子上产生一定量的羧基[4]。这些凹坑和羧基的存在为壳聚糖分子通过氢键及范德华力嵌附在涤纶纤维上并与纤维分子发生化学反应生成共价键创造了条件，涤纶织物通过壳聚糖整理能获得永久性抗静电效果，这为壳聚糖在染整行业中的应用开辟了一条新的途径[5]。此外壳聚糖分子上大量的羟基和氨基等强极性基团的存在可使壳聚糖分子具有很高的吸湿性，在纤维表面形成连续的水膜，为空气中二氧化碳和纤维中存在的电解质提供了溶解场所，从而间接地提高了表面电导率[6]。

3 壳聚糖在纺织领域中的应用及研究现状

许多有关涤纶织物的抗静电处理的研究已经在进行了。一方面由于聚酯具有羟基基团，它有可能与氨基基团发生交联，生成吸湿性的盐和其他一些化合物，从而增加纤维表面的导电性，减少了在聚酯织物上的累积，另一方面聚酯纤维经过金属盐处理，可以增加纤维表面的导电性。虽然这些改善措施可以减少静电荷的产生，要么通过增加它们所用材料的电导率，要么经过金属盐处理，但大多数抗静电剂的抗静电作用是通过电导率机制实现的。据报道，纳米技术的防静电整理纺织品已经开始使用，纳米尺寸氧化锌和纳米尺寸锑掺杂二氧化锡（ATO）可以赋予合成纤维抗静电性能。二氧化钛、氧化锌和ATO能提供抗静电效果，因为它们是导电材料，这些材料有助于有效地消散被累积在纤维表面上的静电荷。

在过去的30年中，关于壳聚糖的研究从未间断。壳聚糖具有很大的潜力可以被广泛地使用，由于其生物降解能力、生物相容性、抗菌活性、无毒性和通用的化学和物理性质，壳聚糖已经被应用于包括医药和医疗、造纸、污水处理、生物科技、化妆品、食品加工和农业。据报道，一些研究人员已经利用壳聚糖在纺织领域完成了织物染色能力的改善和抗菌性能的传授。除了上述壳聚糖的应用，即使在相对湿度很低时，壳聚糖在织物整理中也明显具有高的回潮率，这一特性使得壳聚糖成为理想的抗静电整理剂。

4 壳聚糖在涤纶织物中的应用

涤纶是一种性能优良的合成纤维。但是涤纶纤维的吸水性和吸湿性较差，通过摩擦会产生静电，这种静电会造成如下情况，即：电击、纺织品整理时污染纤维、计算机之类电气设备的运转故障、材料因摩擦起火而引起爆炸、衣服和人的肌肤之间紧密粘着和其它意外事故，给我们生产生活带来极大不便[4]。

为了赋予涤纶纤维一种抗静电性能，曾做过许多研究，其中包括：改变涤纶纤维表面性能的研究( 例如，多孔空心纤维或有不同截面的纤维)，或用亲水性树脂覆盖纤维表面的研究( 例如，接枝聚合、涂层或等离子体处理)。其中，可以通过使用浸轧——烘燥——焙烘加工方法的简便后整理，得到用亲水性树脂覆盖的纤维表面，但这种抗静电效果却不耐久[7]。

壳聚糖是一种碱性多糖，无毒，可生物降解，具有良好的生物相容性和抗菌性，壳聚糖分子中存在大量的氨基和羟基，易发生化学反应，是一种新型的多功能整理剂，在印染加工中应用广泛[8]。壳聚糖季铵盐含有带阳离子的季铵盐基团，结合到涤纶纤维上后，就会使涤纶织物具有抗静电功能，涤纶纤维结构紧密，分子中不含反应性基团，需对其进行处理才能将壳聚糖分子结合到纤维上，涤纶纤维经碱减量处理后失重变细而获得仿真丝绸效果，涤纶纤维在强碱性条件下发生部分酯键的水解反应，在纤维表面形成许多凹坑，并在纤维分子上产生一定量的羧基，这些凹坑和羧基的存在为壳聚糖分子通过氢键及范德华力嵌附在涤纶纤维上并与纤维分子发生化学反应生成共价键创造了条件，涤纶织物通过壳聚糖整理能获得永久的抗静电效果[9-11]。