【集萃网观察】前言
随着人类活动,特别是工业化程度日益提高,污染也越来越严重,于是各种环保材料、功能材料应运而生。在这个背景下,负离子对改善人们生活环境的作用越来越受到重视。1902年,Aschkinass和Caspan肯定了空气负离子的生物学意义;近年来,各国开展了大量的临床和实验研究,使空气负离子的实用价值得到进一步肯定,被喻为“空气维生素”或“长生素”。据《国际医学杂志》报道,都市住宅封闭区,负离子个数40~50个/cm3,室内冷暖空调长时间开放,负离子个数小于25个/cm3。长期在现代化空调建筑物中生活和工作的人,常常会感觉烦燥、郁闷、昏睡、乏力、恶心、头疼,工作效率及身体健康状况明显下降。研究表明,造成这种现象的原因与空气中负离子的浓度密切相关。随着材料科学的迅速发展和高新技术的不断进步,人们正不断地开发、研带惧有释放负离子功能的纤维、织物和服饰。
目前,产生负离子的方法主要是使空气进行人工“电离”,从空气分子或原子中夺取一部分电子,与其它的中性分子或原子结合形成新的负离子。常用的负离子发生方法有如下几种:
(1)勒纳尔效应 利用人工水流、瀑布、喷泉、波浪撞击力使水分子电离,产生负离子;
(2)电晕放电 利用高压电极的电晕放电作用,使空气中的水分子电离,产生负离子;
(3)加热、挤压、摩擦 利用电热或人体对保健用品的挤压摩擦,使空气中的水分子电离,产生负离子;
(4)天然矿物材料 利用电气石或其它负离子矿物材料的天然能量,激发空气电离产生负离子;
(5)负离子激励剂 利用光线或紫外线照射触媒材料,或者利用具有天然能量的矿物励起剂激发能量,使空气中的水分子电离,产生负离子。
其中利用天然无机矿石(如:电气石),获得空气负离子是最经济、应用最广泛的方法,也是目前人们研究、开发最多的方法 。
经研究发现,产于黑龙江省嫩江的蛋白石页岩具有一定的除臭、吸味和释放负离子的功能。我们采用粗粉碎、气流法超细粉碎和湿法研磨相结合的工艺路线,制备成微米级超细微粉。这种改性的超细微粉具有释放负离子、杀菌和除臭等功能,可广泛地应用于橡胶、塑料等高分子材料中。我们采用可释放负离子的奇才(Qc)系列超细粉体,通过掺杂共混的方法研制了Qc系列负离子添加剂,将其加入到印花浆料中,成功地生产出具有释放负离子功能的印花织物。
1试验设备及药品
1.1 设备
手工台板印花框(200目),烘箱,JL-1155型激光粒度测量仪(成都精新粉体测试设备有限公司),日本IC-1000型离子测定器与日本ARS INC公司Dr.ION离子测定仪。
1.2 织物规格
165 cm 14.6/14.6+4.4 472/236提花弹力府绸(山东滨州);120 cm 14.6/14.6+4.4 524/394棉府绸(陕西西安)。
1.3 涂料及助剂
涂料金黄HGY,妃红HCR(上海南翔化工厂);涂料蓝8303(上海美加灵);粘合剂(济南塞力,国民淀粉);QC负离子添加剂,平均粒径0.47μm(燕山大学奇才科技开发公司)。
2 染整工艺
释放负离子的提花弹力府绸、棉府绸织物的生产与常规棉织物的染色、印花工艺一致,只是印花浆中加入了3% 的QC负离子添加剂。 2.1 工艺流程
(1)提花弹力府绸工艺流程
坯布→铺布→剪头→缩幅→烧毛→酶退浆→双氧水漂白→定形→丝光→打底→轧染→预缩→手工台板印花→烘干
(2)棉府绸工艺流程
坯布→铺布→剪头→缩幅→烧毛→退漂→拉幅→丝光→打底→轧染→扩幅柔软→预缩→手工台板印花→烘干(150℃×90 s)
2.2 印花配方
表1 印花处方 3 结果与讨论
3.1 蛋白石页岩的微结构及释放负离子的机理
扫描电子显微镜观察蛋白石页岩微观结构如图1。 (a)蛋白石页岩具有蛋白球(x5 000倍) (b)蛋白石页岩具有纳米级孔(×20 000倍) 图1 不同放大倍数下蛋白石的扫描电镜照片
从图1看出,在蛋白石页岩中的鳞石英均呈细小鳞片状集合体,并组成一个绒球体,这些球体的外边往往套着一圈方英石,一些单独的蛋白石球周边也包着一个方英石壳,其在电子显微镜下测得的大小为0.1~0.3μm。
从电镜观察研究结果可以得出以下结论:蛋白石的吸水性是由于存在大量的毛孔状微孔隙所致;硬度低是由于组成岩石的单个矿物晶体很小,且结合很不牢固,并存有大量微孔隙。
通过透视电镜观察到,在蛋白石页岩内部存在着网状的纳米级孔道。在蛋白石页岩中存在着变价原子,这些变价的原子会产生微电场。当空气中的水分子进入蛋白石页岩的微孔时,水分子被电离成带正电的氢离子和带负电的氢氧根离子。带正电的氢离子相互结合成氢气,释放到空气中;带负电的氢氧根离子与水结合生成负离子水,以气态的形式释放到空气中(见图2,3)。 图2 蛋白石页岩释放负离子示意 图3 小分子负离子水示意 3.2 负离子浆液的粒度分布及分散性能
图4显示了不同粒径大小蛋白石页岩负离子的分布曲线。由于采用了气流粉碎技术,负离子的粒径非常小,最大粒径2.0μm,平均粒径为0.47μm,86%蛋白石页岩负离子微粉平均粒径在1μm以下。 图4 不同粒径大小的蛋白石页岩负离子的分布曲线 在印花过程中,负离子添加剂粒径较小,粒径分布较窄。在剧烈的机械搅拌作用下,负离子添加剂能较好地分散到印花浆料中,没有出现负离子超细粉的团聚现象,加工比较流畅。
3.3 负离子添加剂对染色牢度的影响
对于染色或印花织物来说,牢度的好坏决定着其服用性能。通过负离子添加剂处理后织物的干摩擦牢度为:红色为3—4级,蓝色为2—3级;湿摩擦牢度:红色为2~3级,蓝色为1—2。通常情况下,染色或印花过程中加入无机组分,会降低织物的干湿摩擦牢度,但织物经负离子添加剂处理后,其干湿摩擦牢度基本不变。造成这种现象的原因可能归功于负离子添加剂具有较小的粒度,超细微粉在烘干过程中可以进入织物的缝隙或纤维中,所以织物无论在色牢度及强力上均未改变。
3.4 织物中负离子发生量的测试
检测参照中华人民共和国国家标准GB/T 6566—1986进行,织物在互相摩擦状态,温度2l℃ ,相对湿度60%,大气压130 kPa条件下。采用IC-1000型离子测定器,测定负离子加人量为3%时,织物释放的负离子数值(见表2)。结果表明,负离子释放量均超过4000个/cm3,与文献报道的海边负离子数目相当。
表2 负离子加入量3%时织物释放负离子的数值 4 结论
4.1 对具有释放负离子功能的Qc系列超细微粉(平均粒径为0.47μm)进行扫描电镜和透视电镜研究表明,在蛋白石页岩的超细微粉中存在着纳米级的微孔。
4.2 将Qc系列超细微粉加入印花浆中,采用普通的印花工艺,即可生产出各种具有释放负离子功能的提花弹力府绸和棉府绸。
4.3 生产的织物负离子释放量超过4000个/cm3,各种性能指标均达到国家颁布的标准,且与原织物性能基本不变,具有广泛的应用前景。
来源:印染在线 作者:李青山,张海全,王秀宝
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