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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(dāng)大的成分。因此，納米材料具有多種特點(diǎn)，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(rèn)識自然又進(jìn)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(shí)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(duì)用布等多種領(lǐng)域。
2 納米整理原理
近30多年來，德國科學(xué)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(jìn)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(xué)成分。[2]在所有的植物中，荷葉的拒水自潔作用最強(qiáng)，水在其表面的接觸角達(dá)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(qiáng)，水在其上的接觸角分別達(dá)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(xué)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)顆粒可以在纖維形成一個均勻、間隙極其微小的（100納米尺度）保護(hù)結(jié)構(gòu)，這種保護(hù)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(xì)菌、污漬和油滴難以透過間隙進(jìn)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(xué)活潑性很強(qiáng)的超氧化物陰離子自由基和氫氧自由基，當(dāng)遇到細(xì)菌時，直接攻擊細(xì)菌的細(xì)胞，致使細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物降解，以此殺滅細(xì)菌，并使之分解。[5]
德科納米處理后，由于形成保護(hù)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(shí)驗(yàn)部分
3.1 實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)洗衣機(jī)
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(biāo)準(zhǔn)，在AATCC 噴淋法測試儀上測定，取3次平均值。評定標(biāo)準(zhǔn)：100分－0分。
3.3.2拒油性
拒油性按AATCC 118-2002標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)測試。由香港標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)及檢定中心(STC)測定抗菌效果。[5]結(jié)果如表3
表3抑制細(xì)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(xì)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(hù)。
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(yàn)報(bào)告
|
測試項(xiàng)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)測試指標(biāo)達(dá)到并嚴(yán)于Oeko-Tex 100標(biāo)準(zhǔn)的要求。
4.4 急性毒性、皮膚刺激實(shí)驗(yàn)，眼睛刺激試驗(yàn)結(jié)果，見表5
表5 急性毒性、皮膚刺激試驗(yàn)，眼睛刺激試驗(yàn)結(jié)果
|
項(xiàng)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(xué)數(shù)據(jù)，見表6
表6其它生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)
|
項(xiàng)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(xué)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(xì)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(xiàn)：
［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(xué)報(bào)，2002，24(5)：118～120．
［5］ 瑞典德科（TEXCOTE）納米有關(guān)資料[C]
