納米竹炭/甲殼素復(fù)合物的老年味消臭加工

孔令蘋，崔永珠

（1.齊齊哈爾大學(xué)輕工與紡織學(xué)院，黑龍江齊齊哈爾 161000；2.大連工業(yè)大學(xué)紡織與材料工程學(xué)院，遼寧大連 116034）

醫(yī)學(xué)上稱為體臭的氣味主要來源于汗液。汗的基本成分本來是無氣味的水，所謂汗味實際上來源于只占汗水0.8%的一種高級脂肪酸，在皮膚上繁殖的一些常見細(xì)菌就以脂肪酸為食物，然后將其分解為散發(fā)異味的甲基丁酸等低級脂肪酸。而日本的資生堂公司則查明了造成中老年人特有體臭的化學(xué)物質(zhì)為諾內(nèi)納爾（2-壬烯醛），結(jié)構(gòu)式如下：

這一發(fā)現(xiàn)屬世界首次。諾內(nèi)納爾是由皮膚分泌物衍生出來的一種化合物，化學(xué)成分是9個碳的不飽和醛，兼具較強(qiáng)的草腥味和肉腥味［1］。目前對紡織品的除臭研究很多，例如上海東華海天紡織科技發(fā)展有限公司以再生纖維素纖維黏膠為載體，加入納米級竹炭微粉紡出的竹炭黏膠纖維，具有吸附異味和空氣中有毒氣體的功能［2］。東華大學(xué)的赫淑彩等紡出了竹炭改性滌綸纖維，并且對吸附性能進(jìn)行了測試，結(jié)果表明竹炭滌綸織物具有吸附人體異味、居室內(nèi)油煙味和甲醛等化學(xué)物質(zhì)的功能［3］。日本信州大學(xué)的白井教授研制出能去除體臭的除臭纖維，主要是在纖維上涂上能夠化學(xué)分解臭汗的人工酶，制成的除臭棉被可維持5年的除臭能力［4］。但目前還沒有利用納米竹炭和甲殼素復(fù)合物處理織物的研究。

本實驗利用納米竹炭和甲殼素復(fù)合物對純棉針織物進(jìn)行處理，利用竹炭的強(qiáng)吸附性能和甲殼素的抗菌性能來達(dá)到消除老年味的目的。

1 實驗

1.1 材料及儀器

棉雙面針織布（市售），納米竹炭（浙江省遂昌縣金昊竹炭有限公司），甲殼素（食品級，脫乙酰率≥95%，大連鑫蝶甲殼素有限公司），醋酸、燒堿、諾內(nèi)納爾（試劑級）。

1.2 儀器

KQ2200-E 型超聲波清洗器（昆山市超聲波儀器有限公司），ADCI-60-C 型全自動色差計（北京光學(xué)儀器廠），SW8A型耐水洗色牢度檢測機(jī)、Y571W型紡織品摩擦色牢度儀（無錫紡織機(jī)械廠），NDJ-1型旋轉(zhuǎn)黏度計（上海天平儀器廠），LLY-01B 型電腦控制硬挺度儀（山東省萊州市電子儀器有限公司），Agilent GC6890N氣相色譜儀（美國Agilent公司）。

1.3 實驗方法

甲殼素印花漿配制：甲殼素粉體與4%醋酸溶液按比例混合并攪拌均勻。

工藝路線：納米竹炭粉/甲殼素印花漿混合→織物印花→烘干→堿固化→水洗→檢測。

1.4 測試

黏度：選擇旋轉(zhuǎn)黏度計上適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)子，分別測試6和60 r/min下的黏度η，PVI（印花漿黏度指數(shù)）值［5］=η60/η6。

抑菌性能：采用美國測試與材料協(xié)會的ASTM E 2149—2001 固著性抗菌劑抗菌活性的動態(tài)測試法進(jìn)行測試。

色差：利用色差計測定，以未處理的棉雙面針織布（市售）為參照標(biāo)準(zhǔn)來確定炭粉的使用量。

吸附率：在兩個2.5 L 的密閉容器中分別放入等量的脫脂棉，各加入2 mL 25%～28%的諾內(nèi)納爾溶液，在其中一個容器中放入20 g 處理織物，分時間段用氣相色譜儀檢測諾內(nèi)納爾濃度，計算吸附率：

式中：c0和ct分別為諾內(nèi)納爾初始濃度與t時刻的濃度。

色牢度：按GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗?zāi)拖瓷味取泛虶B/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗?zāi)湍Σ辽味取窚y試。

2 結(jié)果與討論

2.1 SEM

如圖1a、圖1b所示，竹炭粉粒徑基本都在幾個微米之間，最小的能達(dá)到幾百納米，基本符合實驗要求。從圖1c可以看到，竹炭的維管束、薄壁細(xì)胞、導(dǎo)管形成的孔隙結(jié)構(gòu)形狀非常類似并接近于由五元環(huán)和六元環(huán)組成的富勒烯（C60）和展開的碳納米管［6］。接近于由五元環(huán)和六元環(huán)組成的特殊孔隙形狀是目前人工難以合成的。竹炭多孔性結(jié)構(gòu)決定了其超強(qiáng)的吸附性能，使得竹炭能夠吸附甲醛、氨、苯、甲苯和二氯甲烷等典型的有毒有害氣體［7-9］。

圖1 納米竹炭的SEM圖

2.2 納米竹炭/甲殼素復(fù)合物對棉針織物的消臭與抑菌效果

2.2.1 對諾內(nèi)納爾的吸附性能

從圖2中可以看到，隨著時間的延長，織物對諾內(nèi)納爾的吸附達(dá)到飽和，最大吸附率為27.5%。所以處理織物能夠吸附諾內(nèi)納爾，達(dá)到了消除老年味的功效。

圖2 諾內(nèi)納爾的吸附率

2.2.2 抑菌性能

采用金黃色葡萄球菌ATCC No.6538（革蘭氏陽性菌）作為實驗菌種測試織物的抑菌性能，抑菌率為92%?？梢娞幚砜椢锞哂泻芎玫囊志Ч?。

2.3 納米竹炭/甲殼素復(fù)合物對棉針織物牢度的影響

2.3.1 烘干時間

從表1可以看出，烘干時間對復(fù)合物的牢度影響不大，經(jīng)15 min 烘干處理的織物水洗后復(fù)合物全部脫落。這可能是由于烘干后復(fù)合物中還殘留了部分醋酸，在水洗時又形成了醋酸溶液，為甲殼素提供了溶劑，復(fù)合物很容易被洗掉。但就工業(yè)生產(chǎn)而言，不可能無限延長烘干時間。實驗選擇用堿液來處理烘干后的織物，堿液能中和復(fù)合物中殘留的醋酸，并且甲殼素不溶于堿，使復(fù)合物能牢固地固著在織物表面，保留原有的風(fēng)格。但適當(dāng)?shù)暮娓墒潜匾?，烘干時間選擇5 min。

表1 烘干時間對復(fù)合物牢度的影響

2.3.2 堿用量

從表2可知，不同堿用量處理的織物耐水洗和耐干摩擦色牢度相同，耐濕摩擦色牢度在堿用量為20%時達(dá)到4 級。但隨堿用量升高，織物收縮率逐漸增大，經(jīng)向收縮率由4.5%變?yōu)?%左右，緯向收縮率由0.39%變?yōu)?.83%左右?？椢锍叽缱冃?，其他性能也受到影響，如硬挺度、強(qiáng)力（由320 N 下降到209 N）等。再綜合經(jīng)濟(jì)環(huán)保角度考慮，堿用量以4%為宜。

表2 堿用量對織物牢度的影響

2.4 納米竹炭/甲殼素復(fù)合物對棉針織物手感的影響

2.4.1 黏度對織物手感的影響

從表3可以看出，隨著黏度的降低，織物的手感變好，但黏度低的甲殼素不適合進(jìn)行加工，故選擇甲殼素與醋酸質(zhì)量比為1∶30，此時印花漿的PVI 值為0.85，適合印花加工。

表3 黏度對織物手感的影響

2.4.2 黏度對織物硬挺度的影響

從表4可知，隨著黏度的增加，織物的硬挺度增大。在黏度達(dá)到950 mPa·s 以后，硬挺度趨于平緩，950、1 750、4 450 mPa·s 黏度下處理的織物硬挺度基本相同。綜合黏度對手感的影響，選擇黏度為4 450 mPa·s的印花漿進(jìn)行加工。

表4 黏度對織物硬挺度的影響

2.5 納米竹炭/甲殼素復(fù)合物對棉針織物外觀的影響

從圖3可以看到，隨著竹炭粉用量的增大，加工部分的黑度增加。但由于超細(xì)粉體的比表面積及表面活性很大，易于吸附發(fā)生凝聚，而懸浮在溶液中的粉體普遍受到范德華力，更易發(fā)生凝聚，竹炭粉用量過大時，在印花漿中的分散性較差，超聲波處理后還是很難分散均勻。綜合考慮，竹炭粉與甲殼素質(zhì)量比確定為1∶50（2∶100）。

圖3 納米竹炭粉和甲殼素印花漿質(zhì)量比對織物色差的影響

3 結(jié)論

（1）印花漿黏度直接影響織物的手感和硬挺度，綜合兩項指標(biāo)，確定甲殼素與醋酸質(zhì)量比為1∶30，制得黏度為4 450 mPa·s的印花漿。

（2）納米竹炭粉與甲殼素印花漿質(zhì)量比為1∶50時處理的織物具有良好的吸附諾內(nèi)納爾和抑菌能力，能夠達(dá)到消除老年味的功效。

（3）堿處理可有效提高竹炭和甲殼素復(fù)合物在織物上的固著能力，從耐水洗、耐摩擦色牢度來看，符合服用要求，但堿用量過大會影響織物的物理性能，適宜的堿用量為4%。