【集萃網觀察】前言
隨著人類活動,特別是工業化程度日益提高,污染也越來越嚴重,于是各種環保材料、功能材料應運而生。在這個背景下,負離子對改善人們生活環境的作用越來越受到重視。1902年,Aschkinass和Caspan肯定了空氣負離子的生物學意義;近年來,各國開展了大量的臨床和實驗研究,使空氣負離子的實用價值得到進一步肯定,被喻為“空氣維生素”或“長生素”。據《國際醫學雜志》報道,都市住宅封閉區,負離子個數40~50個/cm3,室內冷暖空調長時間開放,負離子個數小于25個/cm3。長期在現代化空調建筑物中生活和工作的人,常常會感覺煩燥、郁悶、昏睡、乏力、惡心、頭疼,工作效率及身體健康狀況明顯下降。研究表明,造成這種現象的原因與空氣中負離子的濃度密切相關。隨著材料科學的迅速發展和高新技術的不斷進步,人們正不斷地開發、研帶懼有釋放負離子功能的纖維、織物和服飾。
目前,產生負離子的方法主要是使空氣進行人工“電離”,從空氣分子或原子中奪取一部分電子,與其它的中性分子或原子結合形成新的負離子。常用的負離子發生方法有如下幾種:
(1)勒納爾效應 利用人工水流、瀑布、噴泉、波浪撞擊力使水分子電離,產生負離子;
(2)電暈放電 利用高壓電極的電暈放電作用,使空氣中的水分子電離,產生負離子;
(3)加熱、擠壓、摩擦 利用電熱或人體對保健用品的擠壓摩擦,使空氣中的水分子電離,產生負離子;
(4)天然礦物材料 利用電氣石或其它負離子礦物材料的天然能量,激發空氣電離產生負離子;
(5)負離子激勵劑 利用光線或紫外線照射觸媒材料,或者利用具有天然能量的礦物勵起劑激發能量,使空氣中的水分子電離,產生負離子。
其中利用天然無機礦石(如:電氣石),獲得空氣負離子是最經濟、應用最廣泛的方法,也是目前人們研究、開發最多的方法 。
經研究發現,產于黑龍江省嫩江的蛋白石頁巖具有一定的除臭、吸味和釋放負離子的功能。我們采用粗粉碎、氣流法超細粉碎和濕法研磨相結合的工藝路線,制備成微米級超細微粉。這種改性的超細微粉具有釋放負離子、殺菌和除臭等功能,可廣泛地應用于橡膠、塑料等高分子材料中。我們采用可釋放負離子的奇才(Qc)系列超細粉體,通過摻雜共混的方法研制了Qc系列負離子添加劑,將其加入到印花漿料中,成功地生產出具有釋放負離子功能的印花織物。
1試驗設備及藥品
1.1 設備
手工臺板印花框(200目),烘箱,JL-1155型激光粒度測量儀(成都精新粉體測試設備有限公司),日本IC-1000型離子測定器與日本ARS INC公司Dr.ION離子測定儀。
1.2 織物規格
165 cm 14.6/14.6+4.4 472/236提花彈力府綢(山東濱州);120 cm 14.6/14.6+4.4 524/394棉府綢(陜西西安)。
1.3 涂料及助劑
涂料金黃HGY,妃紅HCR(上海南翔化工廠);涂料藍8303(上海美加靈);粘合劑(濟南塞力,國民淀粉);QC負離子添加劑,平均粒徑0.47μm(燕山大學奇才科技開發公司)。
2 染整工藝
釋放負離子的提花彈力府綢、棉府綢織物的生產與常規棉織物的染色、印花工藝一致,只是印花漿中加入了3% 的QC負離子添加劑。 2.1 工藝流程
(1)提花彈力府綢工藝流程
坯布→鋪布→剪頭→縮幅→燒毛→酶退漿→雙氧水漂白→定形→絲光→打底→軋染→預縮→手工臺板印花→烘干
(2)棉府綢工藝流程
坯布→鋪布→剪頭→縮幅→燒毛→退漂→拉幅→絲光→打底→軋染→擴幅柔軟→預縮→手工臺板印花→烘干(150℃×90 s)
2.2 印花配方
表1 印花處方 3 結果與討論
3.1 蛋白石頁巖的微結構及釋放負離子的機理
掃描電子顯微鏡觀察蛋白石頁巖微觀結構如圖1。 (a)蛋白石頁巖具有蛋白球(x5 000倍) (b)蛋白石頁巖具有納米級孔(×20 000倍) 圖1 不同放大倍數下蛋白石的掃描電鏡照片
從圖1看出,在蛋白石頁巖中的鱗石英均呈細小鱗片狀集合體,并組成一個絨球體,這些球體的外邊往往套著一圈方英石,一些單獨的蛋白石球周邊也包著一個方英石殼,其在電子顯微鏡下測得的大小為0.1~0.3μm。
從電鏡觀察研究結果可以得出以下結論:蛋白石的吸水性是由于存在大量的毛孔狀微孔隙所致;硬度低是由于組成巖石的單個礦物晶體很小,且結合很不牢固,并存有大量微孔隙。
通過透視電鏡觀察到,在蛋白石頁巖內部存在著網狀的納米級孔道。在蛋白石頁巖中存在著變價原子,這些變價的原子會產生微電場。當空氣中的水分子進入蛋白石頁巖的微孔時,水分子被電離成帶正電的氫離子和帶負電的氫氧根離子。帶正電的氫離子相互結合成氫氣,釋放到空氣中;帶負電的氫氧根離子與水結合生成負離子水,以氣態的形式釋放到空氣中(見圖2,3)。 圖2 蛋白石頁巖釋放負離子示意 圖3 小分子負離子水示意 3.2 負離子漿液的粒度分布及分散性能
圖4顯示了不同粒徑大小蛋白石頁巖負離子的分布曲線。由于采用了氣流粉碎技術,負離子的粒徑非常小,最大粒徑2.0μm,平均粒徑為0.47μm,86%蛋白石頁巖負離子微粉平均粒徑在1μm以下。 圖4 不同粒徑大小的蛋白石頁巖負離子的分布曲線 在印花過程中,負離子添加劑粒徑較小,粒徑分布較窄。在劇烈的機械攪拌作用下,負離子添加劑能較好地分散到印花漿料中,沒有出現負離子超細粉的團聚現象,加工比較流暢。
3.3 負離子添加劑對染色牢度的影響
對于染色或印花織物來說,牢度的好壞決定著其服用性能。通過負離子添加劑處理后織物的干摩擦牢度為:紅色為3—4級,藍色為2—3級;濕摩擦牢度:紅色為2~3級,藍色為1—2。通常情況下,染色或印花過程中加入無機組分,會降低織物的干濕摩擦牢度,但織物經負離子添加劑處理后,其干濕摩擦牢度基本不變。造成這種現象的原因可能歸功于負離子添加劑具有較小的粒度,超細微粉在烘干過程中可以進入織物的縫隙或纖維中,所以織物無論在色牢度及強力上均未改變。
3.4 織物中負離子發生量的測試
檢測參照中華人民共和國國家標準GB/T 6566—1986進行,織物在互相摩擦狀態,溫度2l℃ ,相對濕度60%,大氣壓130 kPa條件下。采用IC-1000型離子測定器,測定負離子加人量為3%時,織物釋放的負離子數值(見表2)。結果表明,負離子釋放量均超過4000個/cm3,與文獻報道的海邊負離子數目相當。
表2 負離子加入量3%時織物釋放負離子的數值 4 結論
4.1 對具有釋放負離子功能的Qc系列超細微粉(平均粒徑為0.47μm)進行掃描電鏡和透視電鏡研究表明,在蛋白石頁巖的超細微粉中存在著納米級的微孔。
4.2 將Qc系列超細微粉加入印花漿中,采用普通的印花工藝,即可生產出各種具有釋放負離子功能的提花彈力府綢和棉府綢。
4.3 生產的織物負離子釋放量超過4000個/cm3,各種性能指標均達到國家頒布的標準,且與原織物性能基本不變,具有廣泛的應用前景。
來源:印染在線 作者:李青山,張海全,王秀寶
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