自清潔紡織品的研究進展

陳穎

摘 要：隨著科技和社會的不斷進步，人們對于日常生活中所接觸的紡織品也有了新的要求，已由較單一的舒適型逐漸向安全，健康，自潔等功能型轉變。紡織品由于其自身的微孔結構，長期以來被人們認為是最適合真菌和細菌等微生物滋生和繁殖的溫床，而自清潔織物不僅能很好地去除咖啡和紅酒等有機污物，而且能有效防止微生物污染。因此，開發具有自清潔性能的紡織品將具有非常廣闊的市場前景和現實意義。

關鍵詞：紡織品；自清潔；微生物污染；有機污物

我國是紡織品生產和加工大國，隨著科技和社會的不斷發展與進步，人民生活水平逐漸提高，人們對紡織品的要求也正在逐步變化，從較為單一的保暖舒適型逐漸向安全、健康、自潔、美觀等功能型轉變[1]。為了適應社會市場需求，提升產品檔次，增加產品附加值，新型的自清潔紡織品應運而生。

在日常生活中，人們不可避免地會接觸到各類真菌、細菌等微生物，而各式紡織品往往是它們的良好棲息地，這些微生物在合適的外界條件下迅速繁殖，不僅會使纖維制品變色、發霉、脆化降解，而且還會對人體皮膚產生異常的刺激，誘發各種皮膚疾病，影響人們身體健康[2]。同時，它們還會通過間接的方式傳播疾病，如在醫院、賓館、飯店、浴室、養老機構等公共場所引起的交叉感染，影響環境衛生[3]。因此，對紡織品抗菌性能的研究和開發就顯得格外重要。此外，新型的自清潔紡織品除了需具有優良的抗菌性能，還應對有機污染物具有一定的去除能力，使得人們在日常的工作和生活中不經意間沾染的污物，如咖啡、紅酒等能夠通過紡織品的自清潔性能進行自我降解，防止污染。

1 納米技術在自清潔紡織品中的應用

隨著時代的發展，由于傳統制備方法已不能完全滿足現代紡織品的多種需求，且在其洗滌或穿著過程中的優越性日顯不足，而納米技術能使紡織品具備高耐久性[4]。納米材料除能夠直接添加到合成纖維中使復合材料改性外，也能通過對天然纖維的整理賦予其特殊的性能。而且，存于纖維表層的納米粒子不會影響其透氣性或手感，因此，納米技術可使新型紡織品的功能如虎添翼，超越傳統織物[5]。

如今，納米技術已進入自清潔紡織品的開發領域[6]。由于構成微納米材料的微粒具有特殊的表面效應和小尺寸效應，因此能夠產生與常規材料不同的物理、化學性質，如具有高強度、高韌性、良好的導電和靜電屏蔽效應，并能夠抗紫外線、吸收可見光和紅外線、抗老化，具有很強的抗菌除臭功能和吸附性能等[7]。將具有特殊性能的納米材料與紡織材料進行復合，制成的各種功能紡織品的優越性顯而易見[8]：首先，在防水和去污方面，納米技術可使雜質微粒不再黏附于紡織品纖維上；其次，負載于紡織品表面的某些納米光催化劑可利用太陽光射線降解有機污染物。由此，自清潔紡織品不僅能很好地清除咖啡和紅酒之類的污物，而且也能有效地防水、防臭和抗菌。目前，世界上許多國家各地的研究機構，都推出了納米紡織產品[9]。

2 抗菌自清潔納米復合材料

由纖維組成的紡織品，由于其多孔式物體形狀和高分子聚合物的化學結構利于微生物附著，成為微生物滋生、繁殖的良好寄生體，它除了對人體的造成危害之外還會污染纖維?？咕椢锸侵笇毦?、真菌及病毒等微生物有殺滅或抑制作用的纖維織物，其目的不僅是為了防止紡織品被微生物粘附而損傷，更重要的是為了防止傳染疾病，它能夠隔離病菌和阻止微生物的過度繁殖，在人體皮膚這樣的自然屏障外增加一道防御屏障，保證人體的健康和穿著舒適，降低公共環境的交叉感染率，使紡織品獲得衛生保健的新功能[10]。

目前作用于紡織品上的常見抗菌物質主要分為有機抗菌劑和無機抗菌劑，有機抗菌劑的主要抗菌原理是將帶正電荷的胺基與細胞表面的負離子相結合，破壞細胞膜，從而殺死細菌。由于其具有殺菌力強、來源廣泛、效果迅速、價格便宜等優點，曾得到廣泛應用；但在使用過程中，人們發現這類抗菌劑具有一定的揮發性，且耐熱性較差，難以與紡織纖維熔紡，且在長期使用后有析出現象產生，會對人體造成危害，因此，人們又將注意力逐漸轉向無機類抗菌劑。與有機類抗菌劑相比，無機抗菌劑不僅具有廣譜、高效、持久的抗菌性能，且使用安全，對環境友好，為綠色環保紡織品的生產開辟了另一新的方向。

3 光催化自清潔納米復合材料

鑒于抗菌織物對人體健康和衛生保健的諸多貢獻，人們對于紡織品表面所沾染的有機污物的去除方法也進行了相關研究，其中光催化技術引起學者們極大的興趣。光催化技術是指利用不同光源照射某些物質使之發生催化反應，能被光催化反應的物質叫光催化劑。目前報道應用較多的光催化劑主要是TiO2，有潛力作為光催化劑的還有ZnO和SiO2等納米材料。

將光催化劑與紡織纖維進行復合所制成的自清潔紡織品主要表現為光自清潔處理過程。這是通過在紡織品表面附著TiO2、ZnO等具有光氧化催化能力的光催化劑，這類光催化劑在紫外線或太陽光的照射下發生的光催化反應所形成的空穴/電子對與沾附在紡織品上的有機污垢結合而發生氧化還原反應，徹底將其氧化形成CO2和水等無毒無害物質；另一方面，h+/e-與表面和空氣中水反應后可產生ROS和·OH等活性物質，它們具有強氧化作用，不僅能氧化紡織品表面所黏附的微生物，也可將所沾染的有機化學污染物降解完全，從而起到殺菌、除臭、自潔等作用。由于在上述反應過程中光催化劑不直接參與反應，從而使得該反應可反復進行，因此，光催化劑可不斷地清除紡織品上的污物。

隨著國民經濟的不斷發展和人們保健意識的提高，我國的消費市場日益呈現出對自清潔紡織品越來越旺盛的需求趨勢，開發和應用自清潔紡織布有著十分重要的意義和廣闊的市場前景，也已成為紡織布行業發展的主要方向之一。

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