防蚊凉感整理多功能面料的制备

2021-04-06周小红马正升

毛纺科技 2021年2期

韩雪，周小红，马正升

(1.浙江理工大学纺织科学与工程学院(国际丝绸学院)，浙江杭州 310018；2.上海洁宜康化工科技有限公司，上海 200335)

夏季蚊虫肆虐，用衣物来防止蚊虫叮咬是常见方法，但夏季穿上较多的衣物，易产生闷热不适。针对夏季常见的2个关键难题，研究人员给出了不同的答案。美国Buzz Off公司研究了一款经氯菊酯处理制得的防虫制服，这款防虫制服，经水洗测试发现水洗牢度较好，25次水洗后仍有良好的驱蚊效果[1]。上海洁宜康化工科技有限公司成功研制了以氯菊酯为防蚊有效成分的JYK-PL100防蚊卫生整理剂[2]，经皮肤变态反应试验证实其对人体安全无毒。魏桥纺织优选锦纶和涤纶2种材质的云母凉感涤纶与粘胶、棉和Coolmax四管道异型聚酯纤维进行混纺，采用环锭纺或紧密纺，开发出新型凉感纱线，并用该纱线织造了一系列家纺套件、夏凉被、服装面料，面料检测凉感值达到0.328 W/cm2，超过了FTTS-FA-019《织物瞬间凉感验证规范》中评价织物具有接触瞬间凉感功能的指标：机织物大于0.17 W/cm2 [3]。程梦[4]使用安徽美科迪智能微胶囊科技有限公司生产的相变材料凉感微胶囊对棉织物进行凉感整理并取得了较好的凉感效果，采用相变材料凉感整理剂用二浸二轧的方式对棉织物进行凉感整理工艺探讨，最终工艺为，黏合剂PH-CF1的条件下，微胶囊占浆料质量分数的50%，黏合剂与微胶囊的质量比为1∶2，在80 ℃下预烘5 min，在150 ℃下焙烘4 min，涂层厚度为4.35 mm。

综合目前的研究成果来看，研究人员对防蚊或凉感织物的研究甚多，但对防蚊凉感复合功能织物的研究却微乎其微。本文主要研究内容为机织物和针织物防蚊凉感复合功能织物的制备，并对所制备织物的防蚊与凉感功能进行了适当的评价。

1 实验

1.1 实验材料

基础实验材料选用机织面料和针织面料2种，机织面料选用相同规格自行织造的的涤纶平纹机织面料和云母涤纶平纹机织面料，试样编号为w1和w2，w1原材料普通涤纶来源于杭州利远轻纺有限公司，w2原材料为含5%云母的涤纶，来源于太仓舫柯纺织品有限公司；针织面料选用相似规格的涤纶鸟眼针织面料和云母涤纶鸟眼针织面料，试样编号为z1和z2。4种面料具体规格及导热系数如表1所示。

表1 织物基本规格及导热系数

裁取尺寸为22 cm×22 cm的平纹机织面料w1、鸟眼针织面料z1、凉感平纹机织面料w2、凉感鸟眼针织面料z2若干进行相关实验。

1.2 实验试剂及仪器

试剂：凉感整理剂RUCO-THERM CMB-A(鲁道夫化工有限公司)、防蚊整理剂JYK-PL100、牢度促进剂JYK FIX-ET(上海洁宜康化工科技有限公司)。凉感整理剂RUCO-THERM CMB-A由鲁道夫化工有限公司研制，其包含一种以无味的薄荷醇生物为成分的高效冰感活性组分，此活性组分可作用于皮肤冷感接受系统，从而保持长久凉感。防蚊整理剂JYK-PL100由上海洁宜康化工科技有限公司开发研制，具有良好的驱蚊效果且无毒无害[8]。配合使用牢度促进剂JYK FIX-ET可增强后整理织物的水洗牢度，使驱蚊效果更持久[9]。

仪器：P-AO型立式小轧车(厦门瑞比精密机械有限公司)、MINI-TENTER连续式定型烘干机(中国台湾新瑞开发科技有限公司)。

1.3 凉感整理

1.3.1 整理方法

一浸一轧(浴比1∶20，轧余率70%)→焙烘(温度和时间随方案改变)。

1.3.2 整理方案

根据鲁道夫化工有限公司RUCO-THERM CMB-A凉感整理剂推荐的整理工艺，将凉感整理剂质量浓度设定在20～80 g/L范围内，烘干温度选择100～140 ℃，烘干时间选择2～6 min。根据正交试验规则，将凉感整理剂质量浓度的3个水平设计为20、50、80 g/L，烘干温度3个水平设计为100、120、140 ℃，烘干时间3个水平设计为2、4、6 min。凉感整理各因素与水平见表2。机织平纹面料凉感整理后试样编号记为w1-1～ w1-9，针织鸟眼面料凉感整理后试样编号记为z1-1～ z1-9。

表2 凉感整理正交试验因素与水平表

1.4 防蚊整理

整理方法：一浸一轧(防蚊整理剂JYK PL-100 质量浓度5 g/L、牢度促进剂JYK FIX-ET质量浓度 6 g/L,浴比1∶20，轧余率80%)→预干燥(80 ℃，5 min)→焙烘(140 ℃，2 min)。

1.5 凉感性能测试

导热系数可表征材料导热能力的强弱。定义为在稳定传热条件下，材料两侧存在温差，在单位时间内通过单位面积的热量，单位是W/(m·K)或W/(m·℃)。数值越大表示材料导热性能越好，凉感性能越强。从物理学角度分析，织物导热系数是决定织物与皮肤接触瞬间冷暖感的主要因素，导热系数越大，瞬间接触时热流量就越大，织物凉感就越强[10]，本文用导热系数对凉感性能进行表征。

导热系数测试方法包括稳态的平板法、保护热板法和非稳态的热线法和瞬态平面热源法，其中瞬态平面热源法可快速、高效、精确地测定材料的导热系数、热扩散系数以及体积比热容等热物性参数[11]。本文采用Hot Disk热常数分析仪瞬态平面热源法测试试样的导热系数，测试方法参照GBT 32064—2015《建筑用材料导热系数和热扩散系数瞬态平面热源测试法》执行。

1.6 防蚊性能测试

1.6.1 测试装置与材料

自行设计制作防蚊功能测试装置，由双层蚊帐和防蚊试验箱组成。双层蚊帐：内径120 cm，外径155 cm，高190 cm，蚊帐网眼密度纵向大于16孔/(5 cm)，横向大于16孔/(5 cm)，材质为涤纶；防蚊试验箱：长、宽、高均为220 cm，六面包覆防蚊面料，其中一面中部留有1个10 cm×10 cm孔洞，方便蚊虫进入，双层蚊帐实物见图1。

实验委托浙江省疾病预防控制中心进行测试，采用白纹伊蚊为3～5日龄成虫，未吸血，雌性。小白鼠需健康成年。温度(26±1) ℃，相对湿度(60±10)%。

1.6.2 试验步骤

将50只未吸血的白纹伊蚊雌蚊放入已关闭门的双层蚊帐内账中，封闭内帐，如图1所示。待白纹伊蚊恢复正常活动后，在帐内中央放置包覆防蚊面料的防蚊试验箱，箱底中部固定1只成年小白鼠。静置24 h后用电动吸蚊器吸取帐内所有蚊虫，-20 ℃下冷冻。在解剖镜下观察其吸血情况，记录吸血蚊虫和未吸血蚊虫的数量。

图1 双层蚊帐

以未处理织物为对照试样测试防蚊试样的防蚊效果，用式(1)计算所有面料的防蚊虫叮咬率[12]，参照GB/T 30126—2013《纺织品防蚊性能的检测和评价》测试驱避率[13]，用式(2)计算防蚊(整理)效果。

(1)

(2)

式中：R1为防蚊虫叮咬率，%；A为未吸血蚊虫数，只；S为总蚊虫数，只；R2为防蚊(整理)效果，%；B为对照组吸血蚊虫数，只；C为实验组吸血蚊虫数，只。

2 实验结果及分析

2.1 凉感整理测试结果及数据分析

凉感整理平纹机织面料导热系数测试结果如表3所示。

由表3可见，平纹机织面料导热系数的影响因素从大到小为:凉感整理剂质量浓度>烘干温度>烘干时间。最佳工艺为：凉感整理剂质量浓度80 g/L，烘干温度140 ℃，烘干时间4 min，该面料为w1-9，导热系数为0.074 W/(m·K)，较整理前的导热系数0.064 W/(m·K)有明显增大。这是因为对于平纹面料，组织交织紧密，烘干温度和烘干时间对面料的厚度及紧度影响较低，对静止空气量的影响较小，凉感整理剂质量浓度起到影响织物导热系数大小的关键作用。

表3 凉感整理后平纹机织面料导热系数极差与方差分析

凉感整理后鸟眼针织面料导热系数测试结果如表4所示。可见，鸟眼针织面料导热系数影响因素从大到小为：烘干温度>凉感整理剂质量浓度>烘干时间，得出最佳工艺应为：凉感整理剂质量浓度80 g/L，烘干温度140 ℃，烘干时间6 min，按照该工艺对防蚊试样进行制备，测得其导热系数为0.060 W/(m·K-1),试样编号为z1-10。对于鸟眼针织面料，面料空隙较大，组织较为松散，在烘干条件下，温度越高，织物收缩能力越高，织物紧度越大，相应织物厚度越小，纤维之间的抱合程度越高，静止空气越少[13]，导致导热系数越高。

表4 凉感整理后鸟眼针织面料导热系数极差与方差

2．2 防蚊整理结果及数据分析

对原面料及经凉感整理较优工艺的面料进行防蚊整理，其试样编号设定为W2 m,W1-9 m,Z2 m,Z1-10 m。对防蚊整理后的自带凉感的云母涤纶平纹机织面面料w2 m、鸟眼针织面料z2 m，普通涤纶平纹机织面料凉感整理平纹机织面料w1-9 m、普通鸟眼针织面料z1-9 m进行防蚊功能和凉感功能的评价，原面料面密度及导热系数如表5所示。