纺织新科/园地第十九期/技术资料——纳米材料在功能性纺织品后整理中的应用

 

纳米材料在功能性纺织品后整理中的应用

            命  行  中化化工科技总院

            周璐瑛  北京服装学院

            刘艾平  中国纺织科学研究院

            王进美  西安工程科技学院

            崔少英  河北科技大学

    摘要  纳米材料在纺织工业中的一种应用趋势是在多种纤维或织物功能后整理时添加，本文简要介绍了系列化的纺织专用功能纳米材料，并分类详述了纳米材料在天然-化纤混纺织物、天然织物进行功能性整理时的实际应用，这些整理包括抗紫外线整理、抗红外线、凉爽型整理、远红外整理、抗菌、抑菌整理以及导电型整理、阻燃型整理等功能性整理。

    关键词  纳米材料  功能性整理  远红外抗紫外线  抗菌  抗红外线  导电  阻燃

    分类号:T5102·52+8

一、纳米技术和纳米材科

    纳米技术是指在纳米尺度上研究物质(包括原子、分子)的特性和相互作用、以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。纳米科技的最终目标是直接以原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理、化学和生物学等特性，制造出具有特定功能的产品。

    纳米材料的微粒尺寸通常在100nm(l，咖二10-9m)以内，远小于一般的微粒，从材料的结构单元层次来说，它介于宏观物质和微观原子、分子的中间领域，其中界面原子占极大比例，界面周围的晶格结构互不相关，这些导致材科的光学、化学、力学等性能的改变。由于纳米材科的表面效应，它的表面原子数增多，表面能增高，因之具有很高的化学活性，某些纳米材料就表现出很强的化学活性和催化能力。

    当物质粒子尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级现象，其关系为:

    δ=4E/3N

    式中：δ为能级间距；E为费米能级；N为总电子数。

    宏观物质包含无限个原子时(即N趋于无穷)，于是δ趋近于0，而大粒子或宏观微粒包含的原子数有限，N值很小，就导致δ有一定的值，即能级间距发生分裂。块状金属的电子能谱为准连续能带，而当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能量或超导的凝聚态能时，必须考虑量子效应，这就导致纳米微粒磁、光、声、热、电以及超导电性与宏观特性的显著不同，称为量子效应。

    由于纳米材料的量子尺寸效应、巨宏观量子隧道效应、大的表面和界面效应，使物质的很多性能发生质变，呈现出许多不同于宏观物体的性质。在纳米粒子的尺寸与光波波长相当或更小时，会导致光、声、电、磁等特性出现异常，如光吸收、微波吸收显著增强。在采用纳米级远红外功能材料进行试验结果对比表明；相同分子结构纳米材料的远红外发射性能比微米级材料高约10%左右，从而为实现低用量条件下对混纺纤维、天然纤维进行功能性后整理提供了保证，所有这些，都为纳米材料在各个领域中的应用，包括在纺织等传统加工工业中的应用奠定了基础。

    二、纳米粉体材料在纺织工业中的应用开发趋势

    近年来，随着纺织工业用功能粉体粒度的微细化，纳米级功能粉体逐渐进人纺织工业的多个领域，其中，在织物功能后整理加工的过程中出现了"多种粉体复配，多种功能复合、多种纤维添加整理"的趋势。

2.1    多种粉体复配

    对于采取后整理方法，赋予织物某种功能来说，不同种类、不同尺度和不同晶型的扮体有着各自特有的作用，对不同品种的纳米材料有选择地进行改性、复配，就可以得到具有理想功能的纳米粉体，同样，针对纺织工业的需要，经过有目的的表面涂饰、改性、复配，就能得到纺织专用的系列化纳米功能粉体，进一步，我们应用这些粉体，就可以用后整理或共混纺丝的方法，生产出多种功能纺织品来。

2.2   多种功能复合

    随着多种单一功能纺织专用纳米粉体的出现和全社会对纺织品多种功能的需要，我们开始将纳米材料的两种或者多种功能复合起来，用于一类功能织物的开发，如；开发出既具有抗紫外线功能又能抗菌的纳米粉体，就可以用后整理方法生产出夏、秋季穿用的衬衣和T恤衫;再如生产具有防水、透湿、抗菌性能的服装;还可以生产出既屏蔽紫外线、又能屏蔽红外线同时还可以抗菌(凉爽、抗菌型)的复合功能服装来，这一系列的功能纺织品都有着巨大的市场前景。

2.3  多种纤维的织物整理时添加

    粉体材料在纺织工业中最早的应用之一是源于化纤生产中作为消光剂使用的钛白粉，它的应用范围涉及到聚酯纤维，聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维和粘胶纤维等，而伴随着纺织用纳米材料会带来显著的光吸收、抗菌等功能，在己经成功地采用聚合、共混等方法将纳米材料加入到化纤中以后，又出现了采用后整理等方法，将纳米材料的远红外反射、抗紫外线、抗菌等功能赋予天然纤维及织物，如棉、毛、麻等，这样，就能将纳米材料的应用扩宽到化纤——天然纤维混纺、天然纤维及织物的范围。

    三、纳米粉体材料在抗紫外、抗红外、远红外功能纺织品后整理中的应用

3.1纳米材料的光防护功能

    多种物质对光线都具有屏蔽、防护的作用，如Al203、MgO、ZnO、TiO2、SiO2、CaCO3、高岭土、炭黑、多种金属等。当将这些材料制成纳米粉体，使微粒的尺寸与光波波长相当或更小时，由于小尺寸效应导致光吸收显著增强，而此类纳米粉体的比表面积大、表面能高，在用于对天然纤维整理时，很容易和后者相结合，再加之天然——化纤混纺织物、天然织物对整理用材料细度、附着力等性能的要求，都决定了纳米材料是天然——化纤混纺织物、天然织物在光防护、光屏蔽、光反射类型功能后整理时的忧选材料，见表1。

表1一些材科的紫外线透过率T%

 

ZnO

TiO2

瓷土

CaCO3

滑石粉

波长313mm

0

0.5

55

80

88

波长366mm

0

18

59

84

90

   

 

 

 

 

 

为了保证纳米粉体与纤维的良好结合，又能够生产出便于印染、色彩续纷的织物，一般选用金属氧化物的粉体，即所谓纳米级粉体，在这里，这类粉体表现出了特殊的光学性质，如通常用氧化锌来作紫外线屏蔽剂，机理是其禁带宽度为3.2eV，可以吸收波长为388nm的紫外线，而当氧化锌的粒度为lOnm时，它的禁带宽度增加到大于4.5eV，可以较好吸收280-320nm波长的紫外线，从图1可以看到含纳米粒子的纤维能够较好地吸收UVB 和UVA波段的紫外线，屏蔽率可达到95%以上。

    但各种不同的纳米粉体对光线的屏蔽、反射效率也是有差别的，以常用的TiO2和ZnO来比较，从纳米级氧化锌和二氧化钛的分光反射率我们可以得知；在波长为200一800nm范围内氧化锌具有较高而稳定的分光反射率，而纳米二氧化钛则在在紫外线的部分谱段具有更高一些的分光反射率。

   粉体粒度的大小和它们吸收紫外线的效果是有一定关系的，在测定介质水中二氧化钛粒径与散射系数关系时，得到了如图z所示的结果。

    由图2可以看到，在上述紫外线波长范围内，二氧化钛微粒粒径在50一l20nm时，吸收效率最大(即透过率最小)。

3.2   棉一一涤混纺织物的抗紫外整理

    对于棉、毛、丝、麻等天然纤维，尤其是其中用量最大的棉纤维来说，采用纳米材料进行功能后整理是近期内正在开发的新技术，现以赋予抗紫外线功能的整理为例，棉织物具有种种优点，是人们日常穿着夏、秋季节首选的面料，但是从抗紫外线的角度来看，棉织物对UV-A和UV-B波长段的紫外线都有较高的透过率，同时这种缺点在棉-化纤的混纺纤维中也表现出来了。从图3可以看到:在紫外线波长为200-300nm时(即UVC的全部和UV-B的大部分范围内)，涤棉粗平布的紫外线透过率为一平缓的曲线，数值受织物中棉纤维的影响不太大(因为，这一段棉纤维本身的紫外线透过率也低于20%)，仅为同类棉粗平布紫外透过率的1/5；但是，在UV-A区域段，受棉纤维紫外线透过率快速上升的影响，涤棉粗平布的曲线也出现了急剧上升，据此可见，棉纤维在抗紫外性能方面存在着严重缺陷，除了影响纯棉织物在夏、秋季节的穿着外，也造成了涤-棉、丙-棉、锦-棉织物抗紫外线性能的不足，必须设法加以弥补，而在这里是无法再象功能化纤那样将紫外线蔽剂，用共混等方法直接施加到纤维内部，只能用后整理的方法来解决。

我们首先在已开发投产抗紫外化纤的基础上，根据棉-化纤织物的特性和整理的目的，合作开发了应用纳米材料的抗紫外线功能整理织物，在筛选出对于紫外线有反射、吸收等屏蔽、隔绝作用纳米粉体材料，进行表面改性、功能互补、组分复配以后，依据棉纱以及与其混纺功能化纤的特性，分别选用了相应的粘合剂，稳定剂、柔软剂等组合助剂以及合理的成浆、浆料稳定工艺等，整理后系列功能织物的紫外线屏蔽性能数据见表2:

   表2抗紫外线织物对紫外线的屏蔽率

          测试结果UVA区320-400nm

样品

测试次数

A平均值

SD

CV%

屏蔽率%

4233

5

1.276．

0.055

4.3

94.70

4244

5

1.372

0.059

4.3

95.75

4245

5

1.263

0.042

3.3

94.54

UVB区280-320nm

样品

测试次数

A平均值

SD

CV%

屏蔽率%

4233

5

1.379

0.068

4.9

95.82

4244

5

1.487

0.080

5.4

96.74

4245

5

1.360

0.047

3.4

95.64

    经使用，这项应用纳米材料织物功能后整理技术己经达到产业化要求。

    3.3  纳米材料在纯棉织物抗紫外整理中的应用

3.3.1纳米材料处理液的制备

将纳米纳米材料加分散剂以及粘合剂等，调制成一定浓度的处理液。由于纳米材料粉体表面能大，极易凝聚，且比重大，不溶于水，所以要得到分散良好，具有一定稳定性的处理液非常关键。需选择合适的分散剂与调制方法。通过筛选，采用的是PDT分散剂等，经透射电镜对处理液的测定，证实其颗粒是纳米级范围。

    3.3.2纳米材料、粘合剂、分散剂用量及加工方法

    试验时，分别选用了不同用量的纳米材抖、粘合剂、分散剂、采用吸尽法与浸轧法进行加工，通过正交设计制定方案，并经紫外透过率以及其它服用性能的测试，结果认为，最佳工艺处方以纳米材料5%，粘合剂15%，分散剂2%…采用吸尽法较好。参看表结果。

表3  织物姬理前后性能对比

布样类型

UVA透过率(%)

UVB透过率

(%)

透气量(l/m2s)

透湿量(g/m2s)

刚柔度(cm)

处理后布样

8.43

2.03

221.7

1.90

2.00

未处理布样

15.50

8.50

389.0

1.92

1.63

3.3.3织物组织彤响

机织物与针织物的防紫外效果，以及不同组织结构都会影响紫外透过率，具体见表4。

表4  不同织物处理前后紫外透过率(%)

 

机织物

针织物

平纹

斜纹

缎纹

未处理

处理

未处理

处理

未处理

处理

未处理

处理

未处理

处理

UVA

1550

843

1864

1143

1865

04

1570

001

684

0007

UVB

850

203

86@

402

496

001

396

0007

080

0003

    表4说明，织物经纳米材料处理后，紫外线透过率明显降低，降低幅度与织物紧密程度，孔隙大小有关。针织物一般比机织物结构疏松，孔隙率较大，防紫外效果差。在不同组织中，屏蔽紫外线能力为缎纹＞斜纹＞平纹，这与平纹织物孔隙较多，缎纹织物孔隙率较小有关。

    3.3.4  其它服用性能

    织物经纳米材科处理后，防紫外性能得以提高，而对手感，透气性会有一定影响，见表3，但若工艺选择合理，可不影响服用性，且有一定耐洗性，见表5。

术节表5  耐木洗试验

洗涤次数

UVA透过率(%)

UVB透过率(%)

未洗前

8.43

2.03

洗涤5次

8.75

2.52

洗涤10次

8.83

2.59

洗涤20次

9.14

2.95

洗涤30次

9.58

3.34

洗涤50次

9.91

3.86

末处理布样

15.50

8.50

    从图4可以看到，用纳米材料对纯棉纺织品进行整理后，可以大幅度地提高织物抗紫外线的性能(提高数倍以上)，尤其是对于妇女、中老年人和儿童夏、秋季穿用的轻薄类纺织品，采用纳米材料进行抗紫外后整理比使用较厚的面料、复杂的织造方式和较深的颜色等等，都更加有效。

3.4 毛织物的抗紫外整理

    传统的毛纺织产品，主要用于秋冬季服装，近年来，随着毛织物产品轻薄化发展，大量的高支毛织物、毛麻混纺织物、羊绒织物等高档产品己为人们所青睬。对毛织物进行抗紫外整理，也就有了实际的意义。对毛织物进行抗紫外整理，采用了涂层整理到织物表面，形成抗紫外功能性。

3.4.1抗紫外纳米材料选择与加工采用了新颖的单分散液相制备技术，制备抗紫外纳米材料包括Al2O3、TiO2等，其细度达到7Onm左右。 试验表明；各材料的抗紫外性能与细度有密切的关系，采用纳米范围的紫外线屏蔽材料和相应配套的增稠剂、粘合剂，可以达到很理想的抗紫外线性能。

3.4.2整理工艺与毛织物远红外整理选择的相同，将抗紫外陶瓷粉末与粘合剂混合，对毛织物进行喷淋涂层整理，涂层后的织物需要在 130℃下进行烘培处理，使得纳米粉体、粘合剂等能与毛纤维形成较强的结合。整理后的织物保持了原有的色泽、手感和外观。

3.4.3性能评价 经测试结果表明；在200-400nm范围内，整理后毛织物的紫外线屏蔽率＞99%达到了国内同类产品的先进水平。织物的各种物理机械性 能都达到了国家标准。

3.5远红外反射、抗红外线类纳米材料在后整理中的应用

3.5.1远红外反射、抗红外线类纳米材料这类纳米粉体材料是在远红外加热所使用的陶瓷粉体上开发出来的，根据应用的纺织品和性能要求的不同，通常包括有三氧化二铝、氧化错、氧化镁、二氧化硅、氧化锌、三氧化二锑等，除了要将它们的粒度在制备时控制在100纳米左右， 同时，还要对其进行一系列的表面涂饰、改性等处理，以确保这些粉体在后整理时的分散性、相容性。

3.5.2远红外线反射功能整理远红外线反射功能纺织品是一类具有选红外反射功能的织物，通过吸收人体发射出的射线，再向人体辐射一定波长范围的中、远红外线(其中包括最易被人体吸收的4-14微米波长段的射线)，由于能够反射部分人体辐射的红外线，所以，也起到了屏蔽红外线，减少热量损失的作用，使此类功能织物的保温性能较常规的织物有所提高，据测定；织物的保暖率可提高12%以上。

3.5.2.1纳米远红外丝绒、羊绒衫整理研究及纳米远红外丝绒、羊绒保健针织服装开发与应用研究，主要采用纳米远红外整理剂在洗缩整理过程中，对丝绒衫进行整理，形成纳米涂层。赋于织物以忧异的保暖、保健、抗菌性能。

3.5.2.2远红外功能整理主要意义在于其蓄热保温、抗菌、促进血液循环，具有显著的医疗保健意义。对羊绒、羊毛类织物进行远红外功能整理的基本方法是采用涂层整理。

3.5.2.3纳米远红外整理剂研制单分散纳米材料制备研究

 根据纳米材料的制备特点，我们选择了液相法生产纳米微粒，通过控制化学反应来实现形成纳米结构材料。这一方法对于不同的材料，液相反应的原料与控制条件也不同，分别制备了ZrO2 、TiO2、ZnO三种材料的纳米材料，各种材料均为 粘稠的含水溶胶微粒状态，纳米粒子处于水合氧化物的分散状态，因此我们称之为单分散纳米材料。外观为半透明的乳白色膏状物。利用透射电子显微镜对制备的两种单分散纳米材料进行测试，所拍摄的照片如图5所示。按照纳米粒度测试的要求测试600个纳米颗粒的直径，ZrO2平均粒度值为85nm。TiO2的平均粒度值为82nm。最小颗粒粒径为3nm，最大颗粒粒径为1l2nm，达到了纳米材料的基本范围。ZrO2纳米材料颗粒在溶液中基本为球型状态，粒径的大小存在着一定的分布，各个颗粒间具有良好的分散状态。

另外，用激光粒度仪测试结果也表明，单分散纳米材料的平均粒度为95nm，自然放置30天后，测试的数据与该结果基本一致。

采用纳米材料与有机树脂单体混合，形成水介质中应用的纳米远红外整理剂时，进行了有机树脂单体选择与耐洗涤性能研究、纳米材料远红外发射性能的对比与复配选择工作。采用不同纳米材料及混合比例不同时进行混配，配制远红外纳米整理剂。对丝绒织物进行整理，实验结果可见，单分散纳米材料的远红外温升性能比普通纳米材料要好得多。这是由于单分散纳米材料的颗粒粒度细，并且分散均匀而形成。

    3.5.2.4   纳米远红外整理剂外观与性能

        产品外观；乳白色粘稠液体

        含固量；≥40%

        pH值；7-8

        离子性；阳离子型

        稳定性；常温下放置4个月无变化

    3.5.2.5   纳米远红外整理剂的应用工艺研究

通过大量的对比与正交工艺实验研究，选择了最佳的整理工艺条件；

纳米远红外整理剂用量为owf3%¨

        渗透剂用量owfl%;

        浴比1:15  pH值为7  温度为 45℃

        浸润时间为  2Omin  烘干120℃ 3min

      为与实际生产相结合，我们首先选择采用在羊绒衫整理过程中进行浸渍涂层。整理工艺流程为:

      缝合羊绒衫，洗涤，浸渍，漂洗，脱水，柔软及涂层，脱水，烘干，整烫，成品。纳米远红外整理主要在柔软整理工序中进行，烘干工艺需进行相应的调整。

    3.5.2.6性能评价

    经过整理后织物的远红外发射率明显提高。在正常处理条件下(整理剂用量为3%时)，织物的远红外发射率为84%，远红外温升性能达到了5.2℃，达到了目前国内远红外织物测试的领先水平。

    对织物基本性能进行实验分析，结果表明；经过纳米远红外整理后丝绒织物的强力、抗起毛、起球性能、悬垂性能等都比整理前有所改善，吸湿性能与整理前基本一致。织物的外观和手感基本保持了原有的风格特性。取得了预期的效果。

    在这里，不同品种纳米材料的反射性能是有差异的，参看表6；

表6  不同纳米材料对温升性能的影响

 

单分散纳米ZrO2

普通纳米

ZrO2

单分散纳米ZnO2

普通纳米

ZnO2

ZrO2﹕ZnO2

2﹕1

ZrO2﹕ZnO2

1﹕1

ZrO2﹕ZnO2

1﹕2

温升性能(℃)

46

39

43

34

49

46

45

    3·5·3   纺织品抗红外整理

    在我国南方亚热带地区以及地球上赤道附近的东南亚、中东等地区，终年天气炎热，阳光近于直射，强烈的可见光、近红外线和紫外线的辐照作用交汇在一起，给人们生活、露天货物的保存等带来了困难。由于太阳光谱中，在480nm波长附近有一能量峰值，而30nm-2μm波长范围内的光能占阳光总能T的95%以上，如能在抗紫外整理的基础上，将屏蔽的射线波长范围扩宽至0.2-5μm，这样生产出的抗红外纺织品(兼有抗可见光、抗紫外线的功能)或称为凉爽型纺织品，用来制作T恤衫、衬衣、休闲服、夏日服装，野外工作服、遮阳伞、帐篷等，为上述地区人们所欢迎，此类功能整理织物既能够满足国内的需求，又能拓宽我国纺织品出口的销路。

    我们用抗红外类纳米材料整理生产出了凉爽型织物的抗紫外、抗红外、织物正面及背后空间的温差等性能指标见表7

表7  凉爽型织物性能表

序号

对UV-A、UV-B的衰减(%)

对红外线的衰减(%)

织物正面及背后空间的温差(℃)

1

96.36

85.26

2.1

2

95.73

88.70

2.9

    四、纳米材料在抗菌功能纺织品后整理中的应用

4.1抗菌、抑菌整理用纳米材料

    织物抗菌整理纳米级粉体通常是指经特殊工艺生产的、晶粒尺寸具有纳米尺度的粉体材料。根据杀菌机理的不同，这些抗菌剂可以划分为以下的类型:

    a. 元素、元素的离子及其官能团的接触性抗菌剂，即第一类无机抗菌剂，如:Ag、Cu、Zn、S、As、Ag+、Cu++、SO3-2、AsO2-等。

    b. 光催化抗菌剂，即第二类无机抗菌剂，如:纳米TiO2、纳米ZnO、纳米硅基氧化物等。

4.2  纺织用纳米级抗菌粉体与其它抗菌剂相比，具有以下优点:

    (1)对人体无刺激性、无毒，使用安全可靠。

    (2)整理剂透明度高，加工后可保持织物的原有外观，长期使用不变色。

    (3)根据需要，可以在复配后兼有抗紫外线功能。

    (4)对热和光的作用稳定。(许多有机整理剂如季按盐化合物、二苯甲酮、有机酸等抗菌剂易在光和热的作用下分解，在生产和使用中不能遇高温及曝晒)。

    (5)广谱抗菌性，可抑制多种病菌。

(6)加工方便，适用纺织品范围广泛。

    4.3   用纳米级粉体作为抗菌剂，对纯棉织物进行抗菌整理后织物的作用；一是提高抗菌性能，二是完善整理工艺

    4.3.1提高抗菌性能

    织物抗菌性能测试方法主要参考中华人民共和国纺织行业标准FZ/T01020一92和改良的AATCC-l00试验法。在前期工作阶段使用改良的MLTCC试验法，本方法测试条件接近织物的使用条件，适用范围广，且为定E方法，可用于溶出型及非溶出型抗菌剂。

我们选用的纳米级抗菌粉体，对多种细菌和真菌有抑制作用。

(1)  首先采用定性的方法验证其抗菌佳。符号十表示有菌生长。

(2)  纳米级粉体不同含尺抗菌性能比较。

(3)  采用不同压余率处理织物，抗菌性能比较。（数值为制品检出菌落数，0表示布上未检出，数字大表示带菌多。）结果见表8、9

表8

 

金黄色葡萄球菌

大肠杆菌

肯霉菌

黑曲霉菌

机织物

一

一

一

一

针织物

一

一

一

一

对照织物

+

+

+

+

    表 9

织品

3号

8号

13号

18号

23号

增重率

6.62%

8.81%

10.3%

11.57%

12.8%

陶瓷粉含量

2%

3.5%

5%

6.5%

8%

菌种

金黄色葡萄球菌

0

0

0

0

0

大肠杆菌

0

0

0

0

0

  

    4.3.2通过应用纳米级粉体抗菌整理织物抗菌性能的研究得出如下结论；

    (1)我们选用的这种纳米级粉体对金黄色葡萄球菌，大肠杆菌、白色念珠菌、青霉菌、黑曲霉菌具有抑制作用;

    (2)纳米级粉体含量增加，织物的抑菌性能也随之增加;

    (3)织物的增重率增加，其抑菌性能也增加。

    4.3.3   完善整理工艺

    将抗菌剂(纳米级粉体)、粘合剂、分散剂等和水以一定比例配制成抗菌整理液，选择三种不同工艺参数(纱支、密度、组织)的织物进行试验。我们对处理后织物的增重率进行了统计，并对增重率进行方差分析，找出影响增重率的因素·研究增重率与抗菌效力的关系。

    (1)格平纹织物

    纳米级粉体的含量对格平纹织物的增重率影响显著。粘合剂、分散剂等影响不显著。

    (2)白平纹织物

    纳米级粉体的含量对白平纹织物的增重率影响特别显著，粘合剂的含量对增重率影响显著，由于粘合剂含量会影响纳米级粉体的粘咐牢度，所以纳米级粉体、粘合剂的选择应适当。通过上述分析可知，纳米级粉体的含量对织物的增重率影响均显著，所以在确定整理工艺时可以用控制纳米级粉体的含量来控制织物的抑菌性。

    通过后整理方法生产纳米纳米级粉体抗菌产品，技术关键是颗粒的分散性问题。在实际生产中。应针对不同用途，选择合理的产品和纳米级粉体原料方案。

    纳米技术在我国纺织行业的应用刚刚开始。利用纳米级粉体对纯棉织物进行抗菌整理，使其具有抑菌效果，提高纺织服装的安全性和卫生性能，具有一定的前瞻性和先进性。而且纳米级粉体属无机类材料，作为抗菌剂使用安全可靠，对人体不会产生毒副作用，对环境也不会造成污染。

4.3.4   小结

    (1)试验所选的纳米级粉体对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌、黑曲霉菌、肺炎杆菌、痢疾杆菌有明显的抑制作用。

    (2)以纳米级粉体为抗菌剂配制整理液处理织物是可行的，抗菌性能及服用性能指标均很好。目前国内无统一抗菌纺织品标准，仅参照姜文侠(抗菌防臭纤维制品抗菌效力评价的新方法)(合成纤维)。

    (3)在成本相同条件下，比同类产品抗菌效果好，服用性能好，生产效益高。

    (4)产品无毒、副作用，符合人体健康及环保要求，耐久性好。

    (5)整理液配制方法简单、易行。

    (6)工艺简单，无需特殊设备、特殊条件。

    4.4   为了扩宽功能化纤的应用，我们还采用后整理方法，合作开发了应用纳米抗菌材料对棉-涤混纺织物进行抗菌整理，产业化批量产品的抗菌性能如下表；

表10  抗菌织物测试结果

样品名称

试验菌种

菌数（Lgn）

抑菌率(%)

对照织物

金黄色葡萄球菌AATCC29213

9.602

一

大肠杆菌AATCC25922

9.778

一

绿脓杆菌AATCC27853

9.602

一

白色念珠菌

8.477

一

抗菌织物

金黄色葡萄球菌AATCC29213

9.237

96.2

大肠杆菌AATCC25922

9.249

94.6

绿脓杆菌AATCC27853

9.0643

94.4

白色念珠菌

6.02

86.4

五、纳米材料在导电、阻燃功能纺织品后整理中的应用

5.1  导电型天然一一化纤混纺织物用纳米级粉体材料

在现代工业应用领域中，导电织物具有广泛的应用前景；用于电子、医药、食品、计算机和精密仪器等行业时，可以防静电击穿、防吸附、防尘、防污染，从而确保产品的质量，用于石油精炼、石油、储运、油漆、化工、媒矿等行业时，可以消除静电，防止爆炸；用于通讯设施、精密仪表、高频装置、电子设备的保护时，可以防止电磁波干扰；用于发、供电等操作人员工作服时，能防止静电感应和电击事故。

    在多种导电织物中，性能较好的有，a、以炭黑为导电物质后整理而得的黑色导电天然-化纤混纺织物；b、以二氧化锡、氧化锌和二氧化钛等白色粉体材料为导电物质后整理而得的白色导电天然-化纤混纺织物，后一色调的导电纤维主要用于制作防护服、工作服和装饰性导电材料，其色调优于黑色导电织物，应用范围更为广泛。

5．2阻燃纺织品用粉体材料

    我国已于1998年9月1日开始实施(中华人民共和国消防法)，这有力地捉进了我国阻燃纺织技术的发展。随着磷系、漠系阻燃剂的发展和对硅系、氨系阻燃剂的需求，加之小粒度阻燃剂易扩散、用量少等优点，纳米材料在阻燃纺织

品方面的用途是十分明显的。现有一种阻燃纺织品的效能见表11。

表11 阻燃纤维测试性能表

 

检测项目

国标BI级

实测值

经向

纬向

损毁长度mm

150

126

1Z9

续燃时间s

5

0

0

阻燃肘间s

5

0

O

氧指数(%)

351

六、采用纳米材科进行功能后矗理的方法

    采用纳米级功能材料进行抗紫外整理的优点则在于:

    1、选用的材料主要为无机粉末，具有耐紫外线、红外线照射、耐热、无毒、稳定性强等特点(如纳米级氧化锌本身就是一种医用抗菌剂，又兼有屏蔽紫外线波长范围宽的特性）。

    2、主要功能是将紫外线屏蔽、反射至织物以外(有部分的吸收)，而不象有机类紫外线吸收剂那样仅仅通过选择性吸收，从而将射线的能量转化释放在织物内。

    3、不影响纺织品的色牢度、白度和强度等；

    类似的忧点在纳米材料对棉织物和棉-化纤混纺织物进行抗菌除臭整理、抗紫外线-抗红外线整理(即；凉爽化整理)、远红外反射保健整理、抗静电整理、阻燃整理等功能整理时也都明显地表现出来，这就为天然纤维和天然纤维-化纤混纺织物采用纳米级材料进行功能整理的可行性以及确保这类整理与织物进一步印染或其它整理过程的相容性创造了条件。采用纳米功能材料进行整理的工艺正在随着市场需求进行开发，主要的方法根据织物的用途不同而分为:

     ①吸尽法

     在配量好的整理液中放人织物，在规定的温度下浸泡一定时间，取出，干燥或热处理。

     ②浸轧法

     将织物在整理液中浸湿，然后通过辊筒轧去余液，称一浸一轧，也可重复一次，称二浸二轧，使整理液通过机械力作用挤压到纤维中去，然后干燥或热处理。

     ③涂层法

     将后整理的乳液配制成一定稠度的涂层液，然后均匀涂布到织物表面，再经一定的热处理，使织物表面形成一层功能性薄膜。如一些装饰织物、伞等，大多采用此法。

     这里主要的技术关键是要根据天然纤维或天然纤维-化纤织物的特性和整理的目的，选定相应配套的后整理助剂，如分散剂、增稠剂、粘合剂、稳定剂、柔软剂等助剂以及合理的成浆工艺、桨料稳定工艺、后整理工艺等。

    用纳米材料进行功能纺织品后整理时主要用于生产衬衫、T恤、帽子、男女休闲等要求穿着柔软、合适的夏、秋服装面料，而用各类涂布机经后处理在织物表面形成柔软的功能性薄层的是涂层法，其可广泛适用于多种纤维，整理功能均匀、持久，效果理想可用于加工产业用布、装饰用布等。

    我国用纳米材料对天然纤维和天然-化纤混纺织物进行功能化整理的发展形势正是方兴未艾，要抓住机遇，把握商机就意味着经济效益，我们正在努力钻研、积极开拓的科技人员，愿意与更多的企业和企业家来共同投人这项事业并创造出丰硕的成果。

参考文献

    (1)张立德  俞行编著，超微粉体制备与应用技术，中国石化出版社，北京，2001，26;516

    (2)王进美，朱长纯，纳米远红外功能性织物整理剂配制及性能研究

    (3)王训，祖庸，李晓娥，化学进展，2000、19(1) 67

    (4)杨栋梁，纺织品的紫外线屏蔽整理，印染，1995，21(5-7)36

    (5)周璐瑛，防紫外织物及服装的研究现状，太阳的紫外辐射和紫外防护和意义。新世纪全国紫外线防护与利用学术大会学术论文集，北京，2001，88

    (6)市川通夫，UV对应素材"ナピユ—プイ"（日）加工技术，1991.10

    (7)俞行，超微颗粒材料的开发与功能性纤维和织物的飞速发展。第一届全国科协大会论文集

    (8)曹俊周，远红外纺织品的功能性评价研究，服装科技，1995，(3)，-19-23

    (9)杨建忠，纳米材料的特性及在纺织上的应用，2001功能性纺织品及纳米材料应用研讨会论文集，北京，2001，22

    (10)张文钜  张羽天，载银抗菌材料的研究与开发，化工新型材料，1997，(25)7；20

    (1l)Toray research Center Inc. Prospects of new Deodrizers and Deodoring Techniques.1994

    (l2)Nozik. Proceeding of the 9th International Conference on Photo-chemical Conversion and storage of solar Energy，1992

    (13)Tosjiya Watanabl，Atushi Kilamura Akira Fujishima，et al. In ollis DF and AIE kabi H(Editors). Photocatalytic Purification and Treatment of Water and Air. NewYouk，Elsevier;1993 747

(14)刘丰，付贤智，林华香等，TiO2基光催化膜材料的制备及其灭菌机理研究。1998年全国光催化学术会议(NCP-98)会议论文摘要集，大连，1998

（原载；浙江印染信息与技术2002/6-7月份p36-44）