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技術(shù)文章
德科納米（TEXCOTE）整理劑應(yīng)用工藝及其生態(tài)安全性
1 引言
納米材料是指三維空間尺度至少有一維處于納米量級(1-100nm)的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏觀體系之間的納米粒子所組成的新一代材料。由于其組成單元的尺度小，界面占用相當大的成分。因此，納米材料具有多種特點，這就導(dǎo)致由納米微粒構(gòu)成的體系出現(xiàn)了不同于通常的大塊宏觀材料體系的許多特殊性質(zhì)。納米體系使人們認識自然又進入一個新的層次，它是聯(lián)系原子、分子和宏觀體系的中間環(huán)節(jié)，是人們過去從未探索過的新領(lǐng)域，實際上由納米粒子組成的材料向宏觀體系演變過程中，在結(jié)構(gòu)上有序度的變化，在狀態(tài)上的非平衡性質(zhì)，使體系的性質(zhì)產(chǎn)生很大的差別。[1]
為此，在第一代產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，瑞典德高公司隆重推出第二代德科納米產(chǎn)品，無需添加交聯(lián)劑以及其它輔助助劑，不含歐盟2006/122/EC指令和Oeko-Tex 100所限止的PFOA和PFOS。德科納米(TEXCOTE)處理后織物獲得納米整理效果，如拒水、拒油、防污、抗菌等。這種“四防”紡織品目前已廣泛地應(yīng)用于服裝面料、餐桌用布、裝飾用布、玩具用布、軍隊用布等多種領(lǐng)域。
2 納米整理原理
近30多年來，德國科學家通過掃描電鏡和原子力顯微鏡對荷葉等2萬種植物的葉面微觀結(jié)構(gòu)進行觀察，揭示了荷葉拒水自潔的原理。荷葉效應(yīng)的秘密主要在于它的微觀結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)，而不在于它的化學成分。[2]在所有的植物中，荷葉的拒水自潔作用最強，水在其表面的接觸角達到160.4°，除了荷葉外，芋頭葉和大頭菜葉的拒水自潔作用也很強，水在其上的接觸角分別達到160.3°和159.7°。水在各種常見纖維表面上的接觸角如表1所示。[3]
表1 各種纖維與水的接觸角
|
纖維
|
測定者所測定的接觸角（°）
|
|||
|
立花等
|
根本等
|
Hollies等
|
Stewart等
|
|
|
棉
|
59
|
－
|
－
|
47
|
|
粘膠
|
38
|
－
|
－
|
39
|
|
羊毛
|
81
|
78
|
85
|
－
|
|
錦綸
|
64
|
61
|
83
|
70
|
|
腈綸
|
53
|
53
|
－
|
48
|
|
滌綸
|
67
|
64
|
79
|
75
|
雖然不同的測定者數(shù)據(jù)有差異，但從總體上看，沒有一種纖維使水在其表面的接觸角大于90°，所以常見紡織纖維都不具有拒水能力，更不具有拒油能力。[4]
德科納米(TEXCOTE)技術(shù)是通過化學手段將尺寸在100納米左右的微粒植入到纖維和面料表層及可及區(qū)面，利用三維網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)將雙疏納米材料固定于纖維可及區(qū)間，由于雙疏納米原料具有拒水拒油拒污的物質(zhì)顆?？梢栽诶w維形成一個均勻、間隙極其微小的（100納米尺度）保護結(jié)構(gòu)，這種保護結(jié)構(gòu)非常類似于自然界荷葉表面的特有結(jié)構(gòu)，大幅度地提高了物品表面與外來物質(zhì)接觸時的比表面積，使得常溫常壓下的水滴、塵埃、細菌、污漬和油滴難以透過間隙進入到纖維和面料內(nèi)部，從而使產(chǎn)生了特殊的表面作用效果—納米處理效果。同時，由于在德科納米整理劑中含有納米級別的二氧化鈦，光催化下生成化學活潑性很強的超氧化物陰離子自由基和氫氧自由基，當遇到細菌時，直接攻擊細菌的細胞，致使細菌細胞內(nèi)的有機物降解，以此殺滅細菌，并使之分解。[5]
德科納米處理后，由于形成保護結(jié)構(gòu)的物質(zhì)顆粒極其微小，所以可以幾乎不改變面料原有的特性（如外觀、顏色、手感、舒適度等）。
3 實驗部分
3.1 實驗材料、藥品、儀器
棉織物、毛織物、尼龍織物、滌綸織物、德科納米（TEXCOTE）整理液、烘箱、軋車、噴淋法測試儀、測試用油、標準洗衣機
3.2 工藝流程和工藝條件
浸軋法
浸軋（一浸一軋）--- 烘干--- 焙烘
帶液率：72%（化纖50-60%）。烘干溫度和時間：110℃x3 min。焙烘溫度和時間： 150-170℃x1-2 min (化纖40-60sec) 。整理液pH=4.5-5.5。
3.3 性能測試
3.3.1拒水性
拒水性按AATCC 22-2005標準，在AATCC 噴淋法測試儀上測定，取3次平均值。評定標準：100分－0分。
3.3.2拒油性
拒油性按AATCC 118-2002標準測試，取5次平均法，8級最好，1級最差。
3.3.3耐洗性
耐洗性按AATCC 135-2004家用洗滌方法標準測試，40℃洗滌，12min一次，60－70℃轉(zhuǎn)籠烘干。
3.3.4抗菌性
抗菌性按ATCC 25922（大腸桿菌），ATCC 4352（肺炎克雷伯氏菌），ATCC 25923（金黃色葡萄球菌）標準測試。由香港標準及檢定中心(STC)測定。
3.3.5生態(tài)環(huán)保性
Oeko-Tex 100由瑞士紡織檢定中心(TESTEX)測定。
4 結(jié)果與討論
4.1不同纖維的大貨生產(chǎn)樣的拒水、拒油、耐洗性測試情況見表2
表2 大貨樣品測試情況表
|
織物類型
|
用量
|
初始效果 （拒水）
|
初始效果 （拒油）
|
水洗后效果 （拒水）
|
水洗后效果 （拒油）
|
|
100％滌綸
|
20g/L
|
100分
|
6級
|
60次后80分
|
60次后2級
|
|
70/30滌毛面料
|
30g/L
|
100分
|
6級
|
30次后70分
|
30次后2級
|
|
尼龍雨傘布
|
20g/L
|
100分
|
6級
|
40次后70分
|
40次后2級
|
|
全棉梭織斜紋布
|
40g/L
|
100分
|
6級
|
30次后75分
|
30次后3級
|
由表2可知，滌、毛、棉、尼龍等面料初始拒水效果為100分，初始拒油效果為6級，并且均具有優(yōu)異的耐水洗性。
4.2 抗菌性測試結(jié)果
生產(chǎn)樣由香港標準及檢定中心(STC)測定抗菌效果。[5]結(jié)果如表3
表3抑制細菌情況表
|
|
大腸桿菌 （ATCC 25922）
|
肺炎克雷伯氏菌 （ATCC 4352）
|
金黃色葡萄球菌 （ATCC 25923）
|
|
抑菌率（％）
|
97.6%
|
99.5%
|
96.5%
|
由表2可知，經(jīng)德科(TEXCOTE)納米處理的織物對細菌具有很高的抑制率，可用于內(nèi)衣、醫(yī)用等紡織品，提供對人體的安全保護。
4.3 經(jīng)過德科納米處理后面料Oeko-Tex 100測試結(jié)果，見表5
表4 Oeko-Tex 100檢驗報告
|
測試項目
|
測試結(jié)果
|
Oeko-Tex 100要求（ClassⅡ）
|
單位
|
測試方法
|
|
pH值
|
6.0
|
4.0-7.5
|
|
ISO 3071
|
|
甲醛
|
n.d.
|
n.d.
|
mg/kg
|
JIS L 1041
|
|
可萃取重金屬
|
|
|
|
Oeko-Tex 200，3.1
|
|
銻(Sb)
|
<0.01
|
<30.0
|
|
|
|
砷(As)
|
<0.01
|
<0.2
|
mg/kg
|
|
|
鉛(Pb)
|
<0.01
|
<0.1
|
mg/kg
|
|
|
鎘(Cd)
|
<0.01
|
<0.1
|
mg/kg
|
|
|
總鉻(Cr)
|
<0.01
|
<1.0
|
mg/kg
|
|
|
鈷(Co)
|
0.13
|
<1.0
|
mg/kg
|
|
|
銅(Cu)
|
<0.01
|
<25.0
|
mg/kg
|
|
|
鎳(Ni)
|
<0.01
|
<1.0
|
mg/kg
|
|
|
汞(Hg)
|
<0.01
|
<0.02
|
mg/kg
|
|
|
硒(Se)
|
<0.01
|
無要求
|
mg/kg
|
|
|
鋅(Zn)
|
1.07
|
無要求
|
mg/kg
|
|
|
錫(Sn)
|
<0.01
|
無要求
|
mg/kg
|
|
|
酚類物質(zhì)
|
|
|
|
Oeko-Tex 200，3
|
|
OPP
|
0.01
|
<50.0
|
mg/kg
|
|
|
總TeCP
|
<0.01
|
<0.05
|
mg/kg
|
|
|
PCP
|
<0.01
|
0.05
|
mg/kg
|
|
|
有機錫化合物
|
|
|
|
Oeko-Tex 200，7
|
|
TBT
|
n.d.
|
<0.5
|
mg/kg
|
|
|
DBT
|
n.d.
|
<1.0
|
mg/kg
|
|
|
MBT
|
n.d.
|
無要求
|
mg/kg
|
|
|
TPhT
|
n.d.
|
<1.0
|
mg/kg
|
|
|
PFOA/PFOS
|
|
|
|
Oeko-Tex 200，8
|
|
PFOA
|
n.d.
|
<0.1
|
mg/kg
|
|
|
PFOS
|
n.d.
|
<1.0
|
µg/kg
|
|
經(jīng)過德科納米處理后，完全符合Oeko-Tex 100標準Ⅱ級產(chǎn)品的要求，證書編號HKMO 063644。從測試結(jié)果看，有許多項測試指標達到并嚴于Oeko-Tex 100標準的要求。
4.4 急性毒性、皮膚刺激實驗，眼睛刺激試驗結(jié)果，見表5
表5 急性毒性、皮膚刺激試驗，眼睛刺激試驗結(jié)果
|
項目
|
結(jié)果
|
檢測方法
|
|
急性毒性LD50
|
>2000mg/kg
|
GB 15193.3-2003
|
|
急性皮膚刺激性
|
無刺激性
|
GB 7919.5.3-1987
|
|
眼睛刺激性
|
無刺激性
|
GB 7919.5.3-1987
|
結(jié)果表明德科納米整理劑無毒、無刺激性。
4.5 其它生態(tài)學數(shù)據(jù)，見表6
表6其它生態(tài)學數(shù)據(jù)
|
項目
|
結(jié)果
|
檢測方法
|
|
BOD5
|
17mg/L
|
DIN/EN 1899-1
|
|
COD
|
551mg/L
|
ISO/DIS 15705
|
結(jié)果表明德科納米整理劑具有較低的COD和極低的BOD，減輕污水排放壓力，因此對于環(huán)境更為有利。
5 結(jié)論
5.1德科納米(TEXCOTE)整理劑處理時，無需添加其它助劑，操作簡單易行。
5.2德科納米(TEXCOTE)整理劑對所有纖維織物（棉、麻、絲、毛纖維及化學纖維）均能取得很好的拒水拒油以及耐洗效果。
5.3經(jīng)德科納米(TEXCOTE)處理的織物細菌的抑制率很高，可用于內(nèi)衣、醫(yī)用等紡織品。
5.4德科納米整理劑符合Oeko-Tex 100要求，并且無刺激性和毒性，環(huán)保，污水排放壓力小。
參考文獻：
［1］夏冬等．瑞典德科(TEXCOTE)納米劑的整理原理及應(yīng)用工藝研究．印染，2006，32(11)：26～29.
［2］ Wilhelm Barthlott.Christoph Neinhuis. 1’effect Lotus: Surfaces Autonettoyantes Selon 1’example de Nature．International Textile Bulletin，2001(1) ：8-12．?
［3］ 杜文琴．荷葉效應(yīng)在拒水自潔織物上的應(yīng)用．印染，2001(9)：36～43．
［4］ 李淑華等．滌綸織物防水透濕與拒水拒油整理的發(fā)展［J］．紡織學報，2002，24(5)：118～120．
［5］ 瑞典德科（TEXCOTE）納米有關(guān)資料[C]
上一條：紡織品遠紅外功能的性能及其測試研究 下一條：吸濕排汗紡織品的評價標準
