电子束辐照技术在纺织领域的应用

赵银桃，田明伟，，张宪胜，，曲丽君，，朱士凤，(.， 6607；.， 6607)

1 引言

纺织行业作为我国的传统支柱产业，其在工业经济中的地位举足轻重，进一步促进纺织行业稳步高效的发展有着重要意义[1]。有“人类加工技术的第三次革命”之称的辐照加工技术，是一种不同于其他加工方式的资源节约型加工技术，能大幅节约成本和时间，几乎不产生污染，因此也是环境友好型加工方式[2-3]。电子束加工作为辐照加工中的重要方式，目前已被越来越多地应用在纺织加工生产中，对纺织行业发展起到了一定的推动作用。本文主要就电子束辐照技术在纤维改性[4,13]、纺织品后整理[5]及纺织生产废弃物处理[6]中的应用进行了阐述。

2 电子束辐照技术简介

20世纪90年代起，电子束辐照技术开始迅猛发展，并在各行各业中发挥着越来越重要的作用[7-9]。电子辐照是以电子加速器为辐射源，电子束经过高压电场的加速发生聚集并作用于被辐照物质，引起该物质电离，电子束与被辐照物之间产生活性粒子，在体系中发生一系列的物理化学变化，直至新的热力学平衡出现为止[10-11]。一般来说，电子束的穿透能力与电子束流的强弱呈正相关关系，电子束能量越高，辐照效果越充分[11]。在实际应用中，电子束辐照较其他辐照方式具有输出功率大、能量利用率高、穿透能力强、 生产加工效率高、容易控制、应用简单、装置简洁、反应过程中不使用催化剂等优点。另外，将电子束辐照应用于工业生产废弃物的处理中，由于其处理产物是CO2、H2O等物质，且操作简单、效率高、费用低[12]，因而明显比传统的污染物处理方式要有优势。

3 电子束辐照技术在纺织领域的应用

3.1 纤维改性方面的应用

电子束辐照应用于纤维改性方面可以直接或间接地弥补纤维某些性能的不足，又不会损坏纤维原有的优良性能，而且操作简单，适合批量生产。

周斌等人[13]把电子束辐照技术应用到聚丙烯纤维的改性上，利用诱导接枝的方法，将辐照过的丙烯酸接枝到聚丙烯基体上，再将聚丙烯材料浸泡在甲基丙烯酸丁酯单体溶液中，用电子束辐照接枝，最后得到吸附性能更好的新型聚丙烯材料，实现了对聚丙烯纤维的改性，提升了其性能。

司戈丽等人[14]对苎麻纤维进行了剂量从0 kGy至2000 kGy的辐照，发现电子束辐照对改善纤维结晶度有很大帮助，并且结晶度随辐照剂量的增大呈线性减小，因此通过改变辐照剂量的方式可以调节苎麻纤维的结晶度，从而达到对苎麻纤维改性的目的。

刘伟等人[15]将高能电子束辐照技术应用于活性炭纤维，并测试其对苯酚的吸附情况，发现当对活性炭纤维进行一定强度的辐照时，其比表面积有增大的现象，后吸附能力随比表面积的增大而增大，在80 Mrad处达到峰值，吸附能力开始下降，这是由于高能电子束对纤维表面的撞击造成的，因此选用合理的电子束辐照剂量可以提高活性炭纤维的吸附能力，进而得到性能更优异的新型活性炭纤维。

Sugano-Segura ATR等人[16]在聚丙烯纤维的制备中加入了硫酸盐木质素来提高纤维的抗氧化性能，但发现硫酸盐木质素的加入导致纤维屈服应力的损失，而使用电子束辐照与硫酸盐木质素协同作用，可以保持甚至增强复合纤维的力学性能。因此可以应用电子束辐照来保护纤维的性能不被改变，而间接达到对纤维改性的目的。

丁川[17]利用高能电子束对PET材料进行辐照，实现了丙烯酸在纤维上的接枝，发现接枝率增大，断裂强力提高，断裂伸长下降，并且PET燃烧后成炭，这是由于辐照后PET纤维表面受损，出现了类似于膨胀的现象，从而PET的阻燃及防融滴性能有了提升。

Park S等人[18]对聚丙烯腈纤维进行电子束辐照，将其热稳定过程缩短了四分之一，且促使纤维中产生了多种链自由基，自由基的出现使得聚丙烯腈纤维在炭化之后有了足够的抗拉强度和模量。与传统方式相比，采用电子束辐照的方式节省了时间，而且纤维的性能也得到了改善。

3.2 纺织品后整理方面的应用

随着人们生活水平的提高，功能性纺织品已经深入人心，然而纺织品功能性的获得还离不开后整理工序。传统的纺织品后整理方式不仅工艺复杂，投入大，还给环境带来了不可忽视的污染问题[19]。电子束辐照技术凭借本身诸多优点，越来越多地被应用到后整理工序，它的投入使用为纺织品的后整理带来了巨大改变。

棉织物拥有非常好的吸湿性，但疏水能力不佳，吸湿后散失水分的能力较差，会给人体带来阴冷或者闷热的感觉[20]。杜金梅等人[21]提出先用醋酸酐对棉纤维进行预处理，将一种或多种丙烯酸酯类物质溶解于一种或多种醇类物质中，在电子束辐照作用下，用溶液处理棉织物，从而改善棉织物的疏水性能。其中电子束辐照技术的应用提高了产品的均匀性，节约了成本。

李文华[22]在织物印染流程中引入了电子束辐照技术，发现对棉坯布进行辐照剂量为3 kGy的预辐照处理，织物的染色效果可达到最佳水平；对坯布阶段的涤纶织物进行剂量达10 kGy的预处理，织物的各项染色指标效果最优。对织物成品进行辐照处理，也可以提升其印花效果，但效果稍逊于坯布的辐照处理。另外可以用电子束辐照对糊料进行改性，印花均匀性有所提高，节约了成本和时间，并且有利于环境保护。

孟微等人[23]把电子束辐照技术应用到了面料改性上，通过调节辐照时间、剂量等，测定了各种织物在电子束辐照作用下发生的性能变化，发现亚麻织物在接枝后，阻燃性能有所提升，当接枝率达到14.33%以上时，织物的阻燃指标可达到较高水平；涤纶织物的融滴性能得到改善，30 s内融滴数量下降明显；棉织物的抗菌、耐水洗及抗皱等性能都有提高。

将电子束辐照技术应用于纺织品的后整理，不但可以减少工艺流程、提高生产效率和织物的性能、赋予织物新的功能，还可以减少环境污染。

3.3 处理印染废水方面的应用

目前纺纱印染等环节不仅浪费大量水资源，而且会产生污染物排放[24]，严重污染环境。废液中污染物成分复杂多样，且根据加工工艺及纺织品的不同，污染物也会有所不同。其中重金属等物质会对环境造成极大危害[25]，这些问题的解决就迫切需要一种新的手段。电子束辐照技术影响电子束作用的因素主要是电子束流的强度和能量，能量越高穿透能就随之增加，对污染的处理效果也就越好[11]。

Anvari F等人[26]对合成纺织废水进行了处理，探究了混凝法和电子束辐照相结合的方式对合成纺织废水的处理效果。结果表明，废液中的悬浮物质在混凝法作用下减少，pH值先随辐照剂量增加而增加，而后变化减慢甚至不再变化，另外在辐照作用下，废液的脱色效率提高。

Paul J等人[27]把电子束辐照用于处理含有RR-120染料的活性偶氮染料水溶液中，对脱色率变化、化学需氧量降低率、有机碳总量、溶液pH值及五日内生化需氧量这几个方面进行了观测，发现pH值降低，五日生化需氧量与化学需氧降低量的比值有所上升，也就是说电子束辐照将溶液转化为生物可降解，从而使得含有RR-120染料的印染废水得以有效处理。

江苏省将电子束辐照应用到废水处理的不同阶段，得出电子束辐照应用于最终出水处可提高污水的生物降解率，从而达到处理印染废水，减少污染排放的目的[28]。

目前电子束辐照技术应用于处理印染废水取得了不错的成果，可以帮助有效减少污染物的排放，而且缩短了工艺流程，减少了二次污染，是纺织行业印染废水，处理的新方式。

4 结语

电子束辐照技术已应用到纺织生产中的多个流程，如纤维改性、纺织品后整理、印染废水的处理。相比传统的处理方法，电子束辐照技术流程短、耗时少、效率高，大大提高了纺织企业的效益。随着人们对电子束辐照技术的不断了解，电子束辐照技术会在纺织领域发挥更重要的作用，更好地推进纺织行业的发展。

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