负离子纺织品研究进展及应用

                                 摘要：阐述了负离子产生的机理及功能，介绍了负离子纺织品的加工方法和国内外负离子纺织品的开发现状，最后对发展趋势进行了展望。
关键词：负离子纺织品；加工方法；功能
1  前  言
    随着生活水平的提高，人们对纺织品的追求已逐渐上升到健康的高度。具有保健功能的高档纺织品已成为国际纺织品市场的主流并呈现出飞速发展的趋势。负离子纺织品作为其中的代表之一，正日益成为纺织品开发的热点。
    自从德国物理学家菲利蒲·莱昂纳德博士第一次证明了负离子对人体具有特殊保健功效以来，负离子的保健功能己得到医学界的公认。负离子对人体的有益作用主要表现在能净化空气，使细胞活化，净化血液和促进新陈代谢，稳定植物神经系统，改善肺的换气功能，增强免疫系统能力、使人精神振奋、提高工作效率等方面。另外，对高血压、气喘、流感、失眠、关节炎等许多疾病也有一定的治疗作用。空气中负离子含量现已被列为评价空气质量的重要指标。在学术界，负离子被称为“空气维生素”或“长寿素”。负离子与健康的关系如表1所示。

环境	对人体影响程度	含量/负离子个·cm-3
森林、瀑布区	具有自然痊愈能力	100，000～500，000
郊外、田野	增强人体免疫力和抗菌力	5，000～50，000
都市公园里	维持健康的基本需要	1，000～2，000
街道绿化区	诱发生理障碍边缘	100～200
都市住宅封闭	诱发生理障碍，如头疼、失眠、神经、衰弱、倦怠等	40～50
冷暖空调密闭房间	引发“空调病”症状	0～25

2 负离子产生机理及负离子纺织品开发
    负离子产生机理为：空气中气体分子电离，主要靠外界催离素对气体作用，催离素有紫外线、放射线、体温、光电效应等。负离子添加剂具有热电性和压电性，因此在有温度和压力变化的情况下(即使微小的变化)即能引起其晶体之间的电势差，这种静电高达100万电子伏特。从而使空气发生电离，被击中的电子附着于附近的水和氧分子，并使它转化为空气负离子，即负离子。
    目前，负离子纺织品开发主要采取两种形式：一种是制成负离子纤维；一种是制成负离子功能整理剂，施加到纺织品上。
2．1负离子纤维
    将一种含有天然的能释放负离子的矿石一电气石细粉混入纺丝液制得纤维。
    电气石的主要成分为以含硼为特征的铝、钠铁、锂环状结构的硅酸盐物质，是一种在一定条件下能够产生热电效应和压电效应的矿石，因而能起到催离素的作用。具体是用化学和物理方法将电气石制成与高聚物材料具有良好相溶性的纳米级粉体，经表面处理后，与高聚物载体按一定比例混合，熔融挤出制得负离子母粒，再将其进行干燥，按一定配比与高聚物切片混合，采用与普通纺丝相同的纺丝技术路线即共混纺丝法进行纺丝制备负离子纤维。由于矿石细粉是均匀分散在纺丝液中的。制成纤维后，矿石细粉分布很均匀，经纺织染整加工以及反复洗涤后，仍能保持释放负离子功能。
    这类产品较有名的是钟纺公司开发的“Ionsafe”和“Ion Masonic A”纤维。另外，上海正宇高科技有限公司将电气石粉碎成超细粉后植入短纤维制得一种纤维，该纤维能产生与人体相匹配的红外线和大量的负离子，经检测红外发射率在0．70以上，负离子发生量在2000个／cm³以上。
2．2 负离子功能整理剂
    将能释放负离子的天然矿石或低辐照剂量的放射性矿石，经粉碎成超细微粉(一般要求至少50％微粒粒径在lbtm以下，最大颗粒粒径不超过5μm)。作为用于制备负离子功能整理剂的基础原料，通过浸渍、浸轧、涂层、印刷等方法，用粘合剂将其固定在纺织品上，制成负离子功能纺织品。常用的矿石有：硅藻土、电气石等。
    东丽公司的舒适整理技术“Aquaheal”便属于此类。该整理技术系采用硅藻土为原料，将其施加在纺织品上，面料在服用过程中由于摩擦和振动等物理激发能产生负离子，经检测，经40多次洗涤后，仍具有释放负离子的功能(1500个／cm³)。
3 国内外开发现状
    人类发现并重视负离子的功能始于20世纪80年代末，并掀起了一股热潮，逐渐席卷到纺织品上。目前，负离子纺织品市场正处在这种热潮之中。
    国际市场上，近年来负离子功能纺织品正呈现出功能多、质量好、面料种类多、规格花样全等特点。日本是负离子功能纺织品最先研制开发成功的国家，也是目前负离子功能纺织品品种多、性能质量优、规格花样全、市场销售规模大、开发生产能力强的成熟市场。据日本染织经济新闻社纺织印染信息网在其“负离子整理呈酣战状态”的报道中指出，日本负离子整理已从开发、试生产走向多功能整理的发展阶段，参与开发负离子产品的企业已超过千家，市场规模突破1000亿日元。成功的产品有：钟纺(Kanebo)公司的“lone”纤维、Komatsu Seiren公司的“Verbano”织物、Sakai Nagoya生产的具有负离子效果、耐久吸水性和抗紫外线的产品MioUV、QⅡ等。
    在国内，负离子纺织品开发始于20世纪90年代中期，逐渐掀起一股热潮，并以沿海地区为中心，将产品推向国内，乃至世界各地。参与企业众多，已成功开发出许多产品，如：成都福星保健纺织品公司研制的远红外负离子保健系列纺织品；上海月季化纤公司的负离子远红外粘胶纤维(碧玺纤维)等，但目前我国生产的负离子纺织品多属于国外来料加工，纺织企业虽然拥有先进的加工生产技术，原料企业也能够提供功效显著的，但负离子纺织产品仍然大部分出口到日本、韩国及我国台湾省，国内销售量很小，市场认知度并不高，尚未形成成熟的市场。   
4 负离子纺织品的功能及应用
4．1负离子纺织品的功能
    医学界公认，负离子对人体具有活化细胞、净化血液、消除疲劳、稳定植物神经系统、增强抗病能力、改善过敏体质等保健作用。科学研究表明，82％的负离子都是通过皮肤吸收。因此，能与人体经常性直接接触的负离子纺织品无疑是发挥负离子健康功效的最佳途径。
    由于负离子纺织品中负离子是由所添加的负离子添加剂产生，其自身又有一些特殊的功能，这些功能包括：
    a)辐射远红外线功能
    我们知道，远红外线对人体健康非常有益，而  负离子添加剂本身就是一种具有远红外线辐射功能的材料。它的单元体的正、负电荷无对称中心，即具有偶极矩。当它们做热运动时，相应的偶极矩发生变化，使极性分子激发到更高的能级，当它们向下跃迁时就把多余的能量以远红外线的方式放出。
    b)抗菌抑菌功能
    负离子添加剂具有很好的抗菌抑菌效果，可以  抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、霉菌等，抗菌抑菌率≥97％。其抗菌抑菌的机理是由于负离子材料周围有10⁴～10⁷v／m的强电场。细菌在电场中受电场作用及电场所形成的0．06mVA微电流作用，被杀死或抑制其分裂增生。据测定，细菌大多带正电荷，在空气或水中被大量H₃O₂^-1 包覆或中和，使其  失去增生与繁殖的条件。负离子材料的远红外线辐射能力也使靠远红外线辐射的电磁波能量起到抗菌抑菌效果，以消除各种因素对人体的危害，从而增进人体的健康。
    c)抗电磁波辐射功能
    负离子添加剂具有的永久释放负离子作用可以中和电磁波的正电性，同时添加剂吸收电磁波，一方面转化为远红外线发射，另外也可以刺激添加剂发射更多的负离子，从而具有抗电磁波辐射效果。
    综上所述，负离子自身和负离子添加剂所体现出来的诸多保健作用赋予了负离子纺织品优异的保健功能。
4．2 负离子纺织品的应用
    负离子纺织品的应用主要体现在以下几个方面：
    a)服装
    内衣内裤、外衣外裤、西装套服、羊绒羊毛衫裤等，无论是春夏时装，还是秋冬防寒保暖装，让人们随时享受到负离子功能纺织品的益处。鞋垫、袜子、手套、帽子等，可以从头到脚呵护人们的健康。
    b)室内用品
    室内用品包括有地毯、窗帘、沙发套、桌台布及被褥等，既可以营造室内负离子空气氛围，又可以除臭去异味。
    c)产业用织物
    汽车内装饰材料和保温材料、洗衣机内用布袋、空调过滤网等，既能杀死空间内细菌又能净化空气。
    d)体育用品
    护膝、护腰、护腕等，既可以保护人体免受伤害，又能起到舒筋活血、减轻伤痛的作用。
5  目前存在的问题和展望
    当今纺织品市场上，负离子织物开发正处于上升态势，同时还具有深厚的技术发展潜力。但由于目前适合人体负离子的数量还没有统一标准，同时，在对产品负离子释放量的测量上，还未形成统一的评价方法与标准，同一产品利用不同的测量仪器得出不同的负离子释放量。导致企业内部出现一定程度的混乱现象。因此，业界必须尽快制定产品质量检测标准，统一负离子测试方法，以促进负离子功能产品的健康发展。
    鉴于目前存在的不足和市场发展的态势，我们能预见未来负离子纺织品市场发展的趋势。
    a) 建立标准的测试方法，加强测试仪器评估，使检测向规范化方向发展。
    b) 着力改变传统的负离子添加剂原料较单一局面，不断寻求新的高效负离子释放物质使负离子纺织品向功能高效化、新型化方向发展。
    c) 积极寻求与其他技术复合，使功能向复合化方向发展，以适应市场多方面的消费需求。