可水洗负离子羊毛纤维家纺产品制备及性能测试

宋春常，沈守兵

（1.上海水星家用纺织品股份有限公司，上海201401；2.上海家纺新材料工程技术研究中心，上海201401）

0 引言

负离子不仅能促成人体合成和储存维生素，还可以强化和激活人体的生理活动，因此又被称为“空气维生素”,认为它像食物中的维生素一样，对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响。随着生活水平的提高和工作压力的不断增大，人们对负离子产品的接受度越来越高，一系列负离子产品都拥有广阔的销售市场。在纺织领域，将可释放负离子的矿石细粉加入化学纤维的纺丝液中制成纤维，或通过后整理方式将负离子整理剂添加到面料上，但这两种技术制成的负离子面料持久性差，且目前尚未开发出可水洗负离子羊毛纤维[1]。

本文通过优化工艺，研究出一种可水洗负离子羊毛纤维家纺产品的制备方法，并分析了影响羊毛纤维负离子释放量的因素。将负离子更好地应用到人们日常生活用品中，可改善居家生活的空气质量，提高人体睡眠质量。此外，可水洗负离子羊毛纤维不仅可释放负离子，还有抗菌功效，使用期间可进行洗涤，避免了羊毛使用过程中产生异味、易滋生细菌、发霉、引起消费者皮肤过敏等问题，大大增加了羊毛产品的使用人群[2-3]。

1 试验

1.1 材料与试剂

1.1.1 试验材料

羊毛纤维，试样袋（尺寸规格为20 cm×15 cm）。

1.1.2 试剂

碳酸钠、净洗剂、中性洗毛洗涤剂，元明粉（硫酸钠）、氯化钠、多磷酸钠、防缩整理剂、渗透剂JFC、纳米负离子整理剂DH306（赫特国际）、负离子远红外整理剂JLSUN 88（北京洁尔爽）、负离子助剂A-500（成大化工）、Iorina粉末（日本大和纺公司）与负离子整理剂Kayacera（Nippon Kayaku Colors公司）。

1.2 仪器与设备

1.2.1 摩擦仪

摩擦仪是由一个驱动轮和两个夹具组成：一个夹具与驱动轮连接，当驱动轮旋转时以椭圆形轨迹运行；另一个夹具安装在试验机底部的活动单元上，可用来调整两夹具之间的距离。试验机应具有预置转速、满数自停等功能，两夹具间的距离为（40±1）mm，驱动轮转速为（135±3）r/min。

1.2.2 空气离子测量仪

空气离子测量仪应满足以下要求：采用电容式吸入法收集空气离子，能收集离子迁移率大于0.15 cm2/（V·s）的离子；可测定负离子，分辨率≤10个/cm3；可记录负离子发生量随时间变化的曲线。

1.2.3 测试舱

测试舱应由绝缘材料制成（如有机玻璃等），并带有换气系统。

1.3 羊毛负离子释放量测试方法

依照T/CTES 1004—2017《填充物负离子发生量的检测和评价》对羊毛纤维负离子释放量进行测定。试验时，先将不同的羊毛纤维各30 g制作成絮片，置于由织物制成的、规定尺寸的试样袋（尺寸规格为20 cm×15 cm）中并缝合，然后将上述试样袋安装于摩擦仪上，在规定条件下进行摩擦，并通过测试舱内的空气离子测试仪测定在单位体积空间内摩擦时激发负离子的个数，并记录负离子发生量随时间变化的曲线。测试过程为：①打开试验舱，将试样固定在摩擦仪的两个夹具上，使试样沿长度方向折叠于两个夹具之间；②将空气离子测试仪放置在测试舱内，高度与试样袋中点平行，其测试口距离夹具（50±2）mm；③开启空气离子测试仪，关闭测试舱，测定未摩擦前测试舱内空气负离子浓度，测试时间≥1min，待显示测试数据稳定后，对空气离子测试仪清零[当显示测试数据在（1～100）个/cm3内变化时，可认为达到稳定状态]；④启动摩擦装置摩擦试样，同时开始测定试样摩擦时的负离子发生量，测量时间≥3 min，记录试样负离子发生量随时间变化的曲线；⑤测定完毕后关闭空气离子测量仪和摩擦装置，启动换气装置，时间≥5 min。

由空气离子测量仪所记录的负离子发生量—时间关系曲线上30 s后选择并读取除异常峰值外的前5个最大有效峰值（单位为个/cm3）,计算平均值，作为每组试样的负离子发生量。试验时，分别计算3组样品试样的负离子发生量的平均值。

1.4 洗毛工艺优化

传统羊毛洗涤常用碳酸钠调节洗涤液的pH值至8.5～9.5，并加入适量的净洗剂在温度50～60℃的条件下洗毛。这种洗涤方法对羊毛的损伤大，且手感差。为了减少洗涤过程中对羊毛的损伤，选用中性洗毛洗涤剂，洗毛效果较好，且对毛的损伤也较小。为了提高洗净效果，试验时常加入电介质元明粉（硫酸钠），但过量的电介质会使羊毛弹性降低，影响其质量。在选定洗毛剂和电介质的情况下，为了进一步提高洗毛的效果，对洗毛工艺进行优化。

1.5 羊毛防缩整理工艺

由于用氯化物对羊毛织物进行防缩整理时对环境有较大的负面影响,因而生产上尽量减少用氯化物对羊毛进行防缩整理。利用酶加工技术对羊毛织物进行防缩整理主要是通过与树脂整理法联合使用，使羊毛具有较好的防缩效果，满足羊毛的水洗要求。因此，试验采用酶处理法对羊毛织物进行防缩整理。

1.5.1 整理剂

为研究羊毛防缩整理剂对羊毛性能的影响，选择赫特国际的纳米负离子整理剂DH306、北京洁尔爽的负离子远红外整理剂JLSUN 88、成大化工的负离子助剂A-500、日本大和纺公司开发的Iorina粉末与Nippon Kayaku Colors公司的负离子整理剂Kayacera，分别对漂白处理好的羊毛进行整理，选出各助剂整理的最佳工艺，并比较最佳工艺条件下整理的羊毛负离子的释放量和水洗后的持久性。

1.5.2 Iorina粉末和Kayacera复配

为了提高Iorina粉末在整理液中的分散情况，首先将其溶解于Kayacera溶液中，并进行一系列的配比试验。

1.5.3 羊毛负离子整理工艺优化

为提高负离子整理的功效和降低羊毛负离子整理的成本，在已选用助剂的情况下进行工艺优化。

2 结果与讨论

2.1 洗毛工艺确认

在选定洗毛剂和电介质的情况下，为了进一步提高洗毛的效果，对洗毛工艺进行优化。优化洗毛工艺的试验方案及结果详见表1。

由表1可知：在不同的pH值、洗毛洗涤剂及元明粉用量不同的条件下进行洗毛，对羊毛质量的影响存在较大的差异。

2.2 羊毛防缩整理

2.2.1 整理剂对负离子释放量的影响

按纳米负离子整理剂DH306、负离子远红外整理剂JLSUN 88、负离子助剂A-500、Iorina粉末与负离子整理剂Kayacera整理羊毛的最佳工艺进行整理，并测试处理后羊毛织物水洗前和水洗后负离子的释放量，各整理剂整理的工艺条件及测试结果见表2。

表1 洗毛工艺优化试验

表2 不同整理剂处理后羊毛织物的负离子释放量

由表2可知：用DH306和JLSUN 88整理剂对羊毛进行整理时使用量大，但负离子释放量小，水洗牢度差；用A-500对羊毛进行整理时负离子释放量大，水洗后牢度较好，但由于用量大，增加了生产成本；而用Iorina粉末和Kayacera对羊毛进行整理时，在较小用量的情况下虽可获得较好的负离子释放量，但用Iorina粉末整理后的耐水洗牢度差。

2.2.2 Iorina粉末和Kayacera复配

农民住新房是新农村发展的一项重要成果，反映了农村经济水平和生活水平的大幅提高。然而，无序地建设新房带来了住房空置问题，主要体现在以下2个方面。

为了提高Iorina粉末在整理液中的分散情况，首先将其溶解于Kayacera溶液中，并进行一系列的配比试验，试验方案及整理效果详见表3。

由表3可知：随着Iorina的占比减少，复配溶液的稳定性变好；当Iorina与Kayacera的质量比为1∶（1～2）时，溶液中能见到有团聚的Iorina粉末，但随着Iorina的占比减少，整理后的负离子羊毛负离子释放量也逐渐减少。鉴于产品在生产过程中随配随用的原则，同时为了提高整理后羊毛的功能，最终采用Iorina粉末与Kayacera质量比为1∶（3～5）。

2.2.3 羊毛负离子整理工艺优化及测试

为了提高负离子整理的功效和降低羊毛负离子整理的成本，在选用助剂的情况下进行工艺优化，其正交试验方案见表4，优化工艺试验效果见表5。

表3 Iorina粉末和Kayacera溶液配比及整理效果

表4 试验因素与水平

表5 负离子羊毛整理工艺优化及测试结果

由表4和表5可知：负离子羊毛整理的最佳优化方案为6号，即将Iorina粉末与负离子整理剂Kayacera按质量比为1∶（3～5）进行复配，在50～60℃条件加入复配整理剂，并用亲水性柔软剂856D（恒泰化工）调节溶液pH值至5～7，然后升温至70～80℃后保温30 min；经过整理后的羊毛纤维负离子释放量可达3 000个/cm3，10次水洗后负离子释放量仍达到2 800个/cm3。

3 结论

（1）Iorina粉末和Kayacera在较小用量的情况下有较好的负离子释放功能，但Iorina粉末耐水洗牢度不够好。

（3）整理后羊毛纤维负离子释放量≥3000个/cm3，水洗10次后羊毛纤维负离子释放量≥2 000个/cm3。

（4）具有抗菌性的可水洗负离子羊毛纤维不仅可释放负离子，还可以避免羊毛使用过程中易产生异味、滋生细菌、发霉、引起皮肤过敏等问题，增加了羊毛产品的使用人群。