天然纤维织物负离子整理的研究

   北京洁尔爽高科技有限公司   商成杰

   解放军军事医学科学院   张洪杰

原载;<浙江印染信息与技术>2003/7-8 p79-82

 

1  负离子的功能

在森林、海滨、瀑布、郊外等污染少的地方，空气的负离子浓度为污染严重都市的几百倍，在这里人们会感到空气清新、呼吸舒畅、轻松愉快、心旷神怡，给人舒适的感觉，有利于多种慢性疾病患者的康复，这就是高浓度负离子空气产生的作用。空气中"水合羟基离子"(H3O2)"被誉为"空气中的维生素"和"特别医生"。负离子空气浓度与环境密切相关，由表1可见因环境条件不同，空气的负离子浓度存在着巨大差异，这就是疗养中心都

设在山林、海滨、瀑布周围的根本原因。

         表1负离子空气浓度与环境关系

环境条件

负离子浓度(个/cm3)

都市室内

25-150

公园

800

森林

2000-3000

瀑布附近

5000

    随着有关负离子与健康的研究发展，负离子对人的健康、寿命及生态的重大影响，己为国内外医学界专家通过临床实践所验证。当代科学揭开了生物电的奥秘，生物体的每一个细胞就是一个微电池，细胞膜内外有50-90mV的电位差，如果"细胞电池"得不到充分的电荷补充，机体的电过程就难于继续维持，因而影响到机体的正常活动，产生老化和早衰。

    负离子对人体健康和环境的影响表现在以下几个方面:

    1、负离子空气是对人体健康非常有益的一种物质。当人们通过呼吸将负离子空气送进肺泡时，能刺激神经系统产生良好效应，经血液循环把所带电荷送到全身组织细胞中，能改善心肌功能，增强心肌营养和细胞代谢，减轻疲劳，使人精力充沛，提高免疫能力，促进健康长寿。

    2、水合羟基离子(H3O2)-通过呼吸进入人体后，能调整血液酸碱度，使人的体液变成弱碱性。弱碱性体液能活化细胞，增加细胞渗透性，提高细胞的各种功能，并保持离子平衡;净化血液，抑制血清胆固醇形成，从而降低血压;负离子进入人体会提高氧气转化能力，加速新陈代谢，恢复或减轻疲劳，使人心情舒畅，身体放松并产生理疗治愈作用。

    3、活化脑内荷尔蒙β-内啡肽，具有安定自律神经，控制交感神经，防止神经衰弱，改善睡眠效果，以及提高免疫力。

    4、水合羟基离子(H3O2)-能与空气中的臭味分子反应，消除臭味;能与空气中被污染的正离子中和，从而起到净化空气的作用。

2  国内外负离子纺织品研究概况

    负离子发生材料是九十年代开始受到关注的新产品，应用范围极其广阔。在负离子发生材料中电气石是研究较多的一种，电气石是一种成分与结构极为复杂的天然矿石，它具有压电性和热释电性，颜色有黑色;红色和白色等，主要产于巴西、俄罗斯等国家。电气石的晶体结构决定了它具有沿C轴两个结晶端天然的正、负极性。电气石的电场特性，就象磁铁矿矿石具有天然磁场一样也是天然的，电气石的电场强弱可用电极化强度来评价，电极化强度越大，产生负离子的能力就越强。在研究纳米远红外负离子粉SL-900时，我们发现电气石超微粉体的粒径越小，其负离子发射性能越高。但电气石硬度大，摩尔硬度7-7.5;粉碎到325目以后，粉体粘性增强(可能与电气石晶体两端带电有关)，粉碎效率降低。如何更快更省地生产出纳米-亚纳米电气石超微粉体，是电气石用做负离子材料所面对的问题之一。

     目前负离子纺织品的生产方法有三种:1、将负离子材料超微化，制成纳米-亚纳米超微粉体，如纳米负离子远红外粉SCJ-129，然后加入到化学纤维纺丝液中，制成负离子化学纤维。该方法的缺点是不适用于天然纤维。2、将负离子材料超

微粉体加工成负离子浆，如负离子远红外浆SL-970，然后通过成膜物质粘附到织物上。该方法的优点是适用于所有的纤维，缺点是影响织物的手感和透气性。3、利用带有活性反应基团的新型负离子材料，如负离子远红外整理剂SL-988，和纤维上的羟基、胺基形成共价键，获得耐久、透气、柔软的负离子织物。该方法解决了制造负离子天然纤维织物的关键技术间题，在负离子织物的研究中具有划时代的意义。

    在日本，Komatsu Seiren公司已成功开发在织物上固着能产生负离子的特定天然矿物质的整理技术。该技术可应用于所有类型的纺织面料，不同于常规将矿物质捏合入纤维的工艺。"Verbano"织物可使人心情舒畅，身体放松。" Verbano "整理织物的用途相当广泛:运动服、外衣、内衣、制服、手套、鞋子、帽子、窗帘、室内装饰物、床上用品和保健用品。Komatsu Seiren公司将以"Verbano"冠名销售这些织物。该负离子织物有两种类型:

    (1)结合"DIMA"超薄膜涂层的" Verbano S"织物;

    (2)结合"Mawus"用于亲水性聚酯纤维的接枝聚合技术的" Verbano "织物。

    日本东丽(Toray)工业公司开发了一种新型舒适后整理技术"Aquaheal"。该整理技术采用来自古老的海底深处的原料，该原料采出后被制成精细微粒，在染色后粘附在纤维表面。它具有多孔性，通过物理刺激作用，诸如衣服在穿着过程中的摩擦和振动而产生负离子2000个/cm3。该织物甚至在家庭洗涤40多次后，仍可产生负离子1500个/ cm3。Aquaheal整理能应用于任何类型的纤维。东丽公司将Aquaheal整理与其他功能整理相结合。如抗微生物和除臭整理，以应用于处理纯涤和涤棉混纺织物。

    北京洁尔爽高科技有限公司从1990年就开始研制负离子纤维和织物。该公司从电气石和来自海底深处的矿石等天然矿物质中选择出"健康·环保"的负离子材料、并将其超微粉体加工制成纳米负离子远红外粉SCJ-129(D50=50-100mm，粒径越小，产生负离子和辐射远红外线的能力越大)，并成功地应用于化学纤维生产上。同时又将纳米负离子远红外粉后处理，进一步加工成负离子远红外浆SL-970，并开发出在织物上固着天然矿物质的整理技术。尽管该技术能应用于任何类型的纺织面料，还可以与其他功能整理剂(如抗菌除臭整理剂)相结合生产多功能纺织产品，但它影响织物的手感和透气性。北京洁尔爽高科技有限公司通过分析研究电气石等负离子材料的成分、结构、粒径与表层负离子效应及远红外辐射效应之间的关系，在理论方面获得重大突破，并结合该公司二十年来在织物后整理方面积累的丰富经验，开发出了适合天然纤维的负离子远红外整理剂SL-988。经SL-988整理后的面料它不仅具有良好的发生负离子和升温保健作用，而且具有柔软的手感、良好的牢度，可以广泛地应用于运动服、外衣、内衣、窗帘、床上用品和保健医疗用品等。SL-988负离子发生材料含有一种特殊的内部结构，环境压强、湿度和温度的变化都影响到负离子的产生，使SL-988自身产生负离子的能量有机械能、化学能、生物能、光线能(含放射能)、静电场能等，在穿着SL-988负离子贴身整理内衣时，人体自身重量和纤维与皮肤的摩擦力能量激发SL-988产生负离子。对SL-988纤维织物清洗、吸尘有助于产生负离子。

3  织物负离子整理的实践

    (一)实验

    本实验中使用的负离子材料是具有国际领先水平的负离子远红外整理剂SL-988。SL-988主要由SL-988A和SL-988B组成。它适用于棉、麻、丝、毛等天然纤维(含有氨基或羟基的纤维)和粘胶纤维等再生纤维素纤维的负离子远红外整理。

    l、JC40×40 llO×90 24Ocm印花床罩布

    工艺流程:织物→漂染、印花→烘干→浸轧SL-988A(30克/升) →烘干(80-110℃) →浸轧SL-988B(30克/升) →烘干拉幅→成品。

    2、38S纯棉精梳漂白棉毛布

    工艺流程:织物→漂染→浸渍SL-988A(4%，浴比1:10，75-85℃×30-40分钟) →放残液→浸渍SL-988B(4%;浴比1:10，40℃×20-30分钟) →烘干。

    (二)结果与讨论

    1、SL-988含有的负离子体具有把水或空气中的水分子瞬时"负离子化"特性。即将水分子电解成为氢离子和氢氧离子。氢离子被SL-988含有负离子体的负电子中和形成氢原子，以氢气形式放出;氢氧离子与水分子结合，形成"水合羟基离子"即负离子。具体反应过程如下:

    负离子体放电

    H2O→H++OH-

    2H++2e-+H2↑

    OH-+ H2O→(H3O2) -(负离子)

    负离子远红外整理剂SL-988含有负离子体，具有明显的受激产生负离子作用，通过物理刺激作用，诸如改变环境温度、增加空气湿度、向负离子织物施加能量(如机械能、化学能、光能、静电场能等)、衣服在穿着过程中的摩擦和振动都能产生大量的负离子。经有关权威机构检测表明负离子浓度高达14300个/cm3。

    2、负离子远红外整理剂SL-988生产的漂白、印花织物，其远红外发射率可达86%以上。人体是一天然红外辐射源，其辐射频带很宽。无论肤色如何，活体皮肤的比发射率为98%。人体表面的热辐射波长，在于2.5-15um范围，峰值波长约在9.3um，其中8-14um波段的辐射约占人体总辐射能量46%。根据基尔霍夫定律可知，人体同时又是良好的红外吸收体。吸收波长以8-14um为主，红外辐射吸收的机理是光谱匹配共振

吸收，即当辐射源的辐射波长与被辐射物的吸收波长相一致时，该物体就吸收大量的红外辐射。关于红外线的生物效应，有人解释为远红外线的频率与构成生物体细胞的分子、原子间的振动频率一致，所以其能量易被生物体细胞吸收，使分子内的振动加大，活化组织细胞，促进血液循环，加速新陈代谢，此外，红外辐射还能使生物体分子产生共振吸收效应，在红外光子作用下，使物体的分子能级被激发而处于较高振动能级，这便改善了核酸蛋白质等生物大分子活性，从而发挥其调节机体代谢，增加免疫功能，改善微循环等作用。

    3、负离子远红外整理剂SL-988单分子状态上染纤维，并以化学键和纤维上的羟基或胺基结合，使得产品的手感较软，牢度良好。

    4、负离子远红外整理剂SL-988抑菌除臭作用较强。一般远红外材料的抑菌除臭作用相对较弱，为了增加本产品的抑菌除臭作用，采用了领先的JUSUN抗菌整理技术，又添加了广谱抑菌作用的材料。

    5、良好的保温功能。传统服装的保暖作用是通过阻止人体的热量向外散失而达到保温的，如棉絮、羽绒等，而远红外织物除上述作用外，还可以吸收外界的能量(如太阳能、人体向外散发的能量)井储存起来，再向人体反馈，从而使人体有温热感，一般可使人的体感温度升高2～5℃。

    6、SJ-988一旦吸收了从人体释放或环境中的热能，就转换成负离子和远红外线再作用于人体。实践证明，负离子和远红外两种功能的协同作用比单一功能更能激发生物体细胞的活性，因此有更好的医疗保健效果。远红外线既能改善血

液微循环，又能促进新陈代谢，有很好的温热疗效，可显著提高体表血流量。现代医学证明:许多疾病与微循环障碍有着密切关系。所以说，穿着SL-988负离子远红外整理织物不仅舒适暖和，而且能改善微循环，在日常生活中不知不觉地促

进人体健康。

4  结语

    总之，负离子远红外整理制SL-988作为一种"健康·环保"新型多功能材料，随着研究工作的进一步深人和人们对负离子发生材料性能的逐步了解，其应用前景会是十分广阔的。由于环境污染和电子电器设备(例如电视机、空调、计算机)的使用产生了大量的正离子、而生活环境中的负离子数量在明显减少，人们希望能改善居室和工作环境的空气质量，能享受到大自然浓度的负离子空气。因此负离子远红外整理天然织物对于提高人们医疗保健水平和满足人们回归自然与健康长寿的愿望有着重要的实用价值，会给广大消费者带来了更大的福音。

                 参考文献[略]

摘自<第二届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集>