【集萃網(wǎng)觀察】前言
隨著人類活動,特別是工業(yè)化程度日益提高,污染也越來越嚴(yán)重,于是各種環(huán)保材料、功能材料應(yīng)運(yùn)而生。在這個(gè)背景下,負(fù)離子對改善人們生活環(huán)境的作用越來越受到重視。1902年,Aschkinass和Caspan肯定了空氣負(fù)離子的生物學(xué)意義;近年來,各國開展了大量的臨床和實(shí)驗(yàn)研究,使空氣負(fù)離子的實(shí)用價(jià)值得到進(jìn)一步肯定,被喻為“空氣維生素”或“長生素”。據(jù)《國際醫(yī)學(xué)雜志》報(bào)道,都市住宅封閉區(qū),負(fù)離子個(gè)數(shù)40~50個(gè)/cm3,室內(nèi)冷暖空調(diào)長時(shí)間開放,負(fù)離子個(gè)數(shù)小于25個(gè)/cm3。長期在現(xiàn)代化空調(diào)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(xiàn)象的原因與空氣中負(fù)離子的濃度密切相關(guān)。隨著材料科學(xué)的迅速發(fā)展和高新技術(shù)的不斷進(jìn)步,人們正不斷地開發(fā)、研帶懼有釋放負(fù)離子功能的纖維、織物和服飾。
目前,產(chǎn)生負(fù)離子的方法主要是使空氣進(jìn)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(jié)合形成新的負(fù)離子。常用的負(fù)離子發(fā)生方法有如下幾種:
(1)勒納爾效應(yīng) 利用人工水流、瀑布、噴泉、波浪撞擊力使水分子電離,產(chǎn)生負(fù)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(chǎn)生負(fù)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(chǎn)生負(fù)離子;
(4)天然礦物材料 利用電氣石或其它負(fù)離子礦物材料的天然能量,激發(fā)空氣電離產(chǎn)生負(fù)離子;
(5)負(fù)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(fā)能量,使空氣中的水分子電離,產(chǎn)生負(fù)離子。
其中利用天然無機(jī)礦石(如:電氣石),獲得空氣負(fù)離子是最經(jīng)濟(jì)、應(yīng)用最廣泛的方法,也是目前人們研究、開發(fā)最多的方法 。
經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),產(chǎn)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(fù)離子的功能。我們采用粗粉碎、氣流法超細(xì)粉碎和濕法研磨相結(jié)合的工藝路線,制備成微米級超細(xì)微粉。這種改性的超細(xì)微粉具有釋放負(fù)離子、殺菌和除臭等功能,可廣泛地應(yīng)用于橡膠、塑料等高分子材料中。我們采用可釋放負(fù)離子的奇才(Qc)系列超細(xì)粉體,通過摻雜共混的方法研制了Qc系列負(fù)離子添加劑,將其加入到印花漿料中,成功地生產(chǎn)出具有釋放負(fù)離子功能的印花織物。
1試驗(yàn)設(shè)備及藥品
1.1 設(shè)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(shè)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(guī)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(lán)8303(上海美加靈);粘合劑(濟(jì)南塞力,國民淀粉);QC負(fù)離子添加劑,平均粒徑0.47μm(燕山大學(xué)奇才科技開發(fā)公司)。
2 染整工藝
釋放負(fù)離子的提花彈力府綢、棉府綢織物的生產(chǎn)與常規(guī)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(fù)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(yù)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(kuò)幅柔軟→預(yù)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(jié)果與討論
3.1 蛋白石頁巖的微結(jié)構(gòu)及釋放負(fù)離子的機(jī)理
掃描電子顯微鏡觀察蛋白石頁巖微觀結(jié)構(gòu)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(shù)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(xì)小鱗片狀集合體,并組成一個(gè)絨球體,這些球體的外邊往往套著一圈方英石,一些單獨(dú)的蛋白石球周邊也包著一個(gè)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(jié)果可以得出以下結(jié)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(gè)礦物晶體很小,且結(jié)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(nèi)部存在著網(wǎng)狀的納米級孔道。在蛋白石頁巖中存在著變價(jià)原子,這些變價(jià)的原子會產(chǎn)生微電場。當(dāng)空氣中的水分子進(jìn)入蛋白石頁巖的微孔時(shí),水分子被電離成帶正電的氫離子和帶負(fù)電的氫氧根離子。帶正電的氫離子相互結(jié)合成氫氣,釋放到空氣中;帶負(fù)電的氫氧根離子與水結(jié)合生成負(fù)離子水,以氣態(tài)的形式釋放到空氣中(見圖2,3)。 圖2 蛋白石頁巖釋放負(fù)離子示意 圖3 小分子負(fù)離子水示意 3.2 負(fù)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(fù)離子的分布曲線。由于采用了氣流粉碎技術(shù),負(fù)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(fù)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(fù)離子的分布曲線 在印花過程中,負(fù)離子添加劑粒徑較小,粒徑分布較窄。在劇烈的機(jī)械攪拌作用下,負(fù)離子添加劑能較好地分散到印花漿料中,沒有出現(xiàn)負(fù)離子超細(xì)粉的團(tuán)聚現(xiàn)象,加工比較流暢。
3.3 負(fù)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(fù)離子添加劑處理后織物的干摩擦牢度為:紅色為3—4級,藍(lán)色為2—3級;濕摩擦牢度:紅色為2~3級,藍(lán)色為1—2。通常情況下,染色或印花過程中加入無機(jī)組分,會降低織物的干濕摩擦牢度,但織物經(jīng)負(fù)離子添加劑處理后,其干濕摩擦牢度基本不變。造成這種現(xiàn)象的原因可能歸功于負(fù)離子添加劑具有較小的粒度,超細(xì)微粉在烘干過程中可以進(jìn)入織物的縫隙或纖維中,所以織物無論在色牢度及強(qiáng)力上均未改變。
3.4 織物中負(fù)離子發(fā)生量的測試
檢測參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6566—1986進(jìn)行,織物在互相摩擦狀態(tài),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(fù)離子加人量為3%時(shí),織物釋放的負(fù)離子數(shù)值(見表2)。結(jié)果表明,負(fù)離子釋放量均超過4000個(gè)/cm3,與文獻(xiàn)報(bào)道的海邊負(fù)離子數(shù)目相當(dāng)。
表2 負(fù)離子加入量3%時(shí)織物釋放負(fù)離子的數(shù)值 4 結(jié)論
4.1 對具有釋放負(fù)離子功能的Qc系列超細(xì)微粉(平均粒徑為0.47μm)進(jìn)行掃描電鏡和透視電鏡研究表明,在蛋白石頁巖的超細(xì)微粉中存在著納米級的微孔。
4.2 將Qc系列超細(xì)微粉加入印花漿中,采用普通的印花工藝,即可生產(chǎn)出各種具有釋放負(fù)離子功能的提花彈力府綢和棉府綢。
4.3 生產(chǎn)的織物負(fù)離子釋放量超過4000個(gè)/cm3,各種性能指標(biāo)均達(dá)到國家頒布的標(biāo)準(zhǔn),且與原織物性能基本不變,具有廣泛的應(yīng)用前景。
來源:印染在線 作者:李青山,張海全,王秀寶
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