原位聚合法負氧離子尼龍纖維的制備及應用

鄭燕春，付文英，藍淼東，滕巧玲，孫珊珊，呂少微

（衢州巨化錦綸有限責任公司，浙江 衢州 324004）

隨著人們生活水平的提高，對高性能、多功能化纖原料的需求量不斷增加。負氧離子纖維具備釋放負氧離子、抑菌的功效，可加速人體血液循環并提升新陳代謝水平，通過有效緩解疲勞、抗氧化和凈化體內毒素提高人體免疫力。當前，國內負氧離子尼龍纖維的研制及生產技術依然落后于國外，負氧離子釋放/抗菌問題一直是化纖面料功能化發展的一個重要議題[1-2]。目前，已有解決方案如采用高添加量和復合紡絲技術制備負氧離子釋放/抗菌纖維，所用負氧離子釋放粉體為稀土、電氣石等配合抗菌粉體，該纖維制備的面料雖然滿足負氧離子釋放/抗菌要求，但是，存在輻射、制備成本高等問題[3-5]。筆者通過將己內酰胺和納米材料經原位法聚合，以期獲得性能優良的負氧離子尼龍纖維。

1 實驗部分

1.1 原料和設備

實驗原料和設備分別如表1、表2所示。

表1 原料一覽Tab 1 List of raw materials

表2 設備一覽Tab 2 List of the equipments

1.2 實驗過程

原位聚合法制備負氧離子尼龍纖維。在反應釜中加入一定量的己內酰胺，依次加入一定比例的催化劑（無機納米金屬氧化物粉體）、開環聚合引發劑（水）和分子量穩定劑（醋酸）；對反應釜通N2進行隔氧保護，加熱至反應溫度150 ℃左右，預聚反應1 h；升溫至240～260 ℃繼續聚合反應，原位聚合制得尼龍6切片；將切片采用沸水萃取干燥，通過熔融紡絲方式制備得到負氧離子尼龍纖維。

負氧離子尼龍纖維性能測試。將負氧離子尼龍纖維面料放置于標準玻璃箱中，測試不同溫度、濕度條件下負氧離子釋放量變化，考察溫度、濕度對洗滌前面料負氧離子釋放性能的影響；測試完成后，對面料進行水洗，水洗采用洗滌劑（質量分數0.5%）機洗55 min，漂洗3次；機洗后，在60 ℃烘箱中干燥4 h，將烘干的面料放置于自然環境中24 h 進行吸濕平衡，考察洗滌次數，洗滌后溫度、濕度和光照對面料負氧離子釋放性能的影響。

2 結果與討論

2.1 安全性評測

市場上負氧離子產品品質參差不齊，有的商家采用含有放射性元素的材料制備纖維及面料，以提高其負氧離子釋放量。對外購普通尼龍纖維，外購負氧離子尼龍纖維和自制負氧離子尼龍纖維分別進行輻射值測試，結果見圖1。

圖1 尼龍纖維電磁輻射值測試Fig 1 Electromagnetic radiation value test of nylon fiber

由圖1可以看出，自制負氧離子尼龍纖維與外購普通尼龍纖維、外購負氧離子尼龍纖維的輻射值基本相同，一般環境背景的輻射值為0.1～0.3。因此，自制負氧離子尼龍纖維沒有產生額外輻射。

2.2 溫度、濕度的影響

負氧離子釋放量處于一定條件才會得到最佳值。為了獲得溫度、濕度與負氧離子尼龍纖維負氧離子釋放之間的關系，測試不同溫度、濕度條件下負氧離子尼龍纖維面料的負氧離子釋放量。溫度對負氧離子尼龍纖維負氧離子釋放量的影響見表3。

表3 溫度對負氧離子尼龍纖維負氧離子釋放量的影響Tab 3 Effect of temperature on the release of negative oxygen ions from nylon fiber

由表3可知，溫度變化對負氧離子尼龍纖維的負氧離子釋放影響較大，當溫度達到30 ℃時，負氧離子尼龍纖維負氧離子釋放量較多，繼續升高溫度負氧離子釋放量增加有限。

濕度對負氧離子尼龍纖維負氧離子釋放量的影響見表4。

表4 濕度對負氧離子尼龍纖維負氧離子釋放量的影響Tab 4 Effect of humidity on the release of negative oxygen ions from nylon fiber

由表4可知，濕度變化對負氧離子尼龍纖維的負氧離子釋放有影響且處于波動狀態，判斷在濕度大于50%時，其負氧離子釋放量較大，繼續增加濕度負氧離子釋放量增加有限。

2.3 洗滌后溫度、濕度和光照變化，洗滌次數的影響

耐洗性是功能性材料的1項重要指標。通過負氧離子尼龍纖維面料洗滌前負氧離子釋放與溫度、濕度關系的對比，對面料水洗洗滌后進行同樣條件測試，得到影響負氧離子尼龍纖維的負氧離子釋放的敏感性因素，增加的光照變化因素，可使負氧離子釋放對環境條件的依賴性評估更加全面。另外，通過不同洗滌次數的對比，考察負氧離子尼龍纖維的耐洗性。

2.3.1 溫度、濕度的影響

考察負氧離子尼龍纖維面料經洗滌1次后，其負氧離子釋放量隨溫度、濕度的影響，結果分別如表5、表6所示。

表5 面料洗滌1次前后溫度對負氧離子釋放量影響Tab 5 Effect of temperature on negative oxygen ion release of fabric before and after washing once

表6 面料洗滌1次后濕度對負氧離子釋放量影響Tab 6 Effect of humidity on negative oxygen ion release of fabric before and after washing once

由表5、表6 可知，負氧離子尼龍纖維面料水洗1 次后，在溫度接近30 ℃時，其負氧離子釋放量達到較大值；面料水洗1次后，其負氧離子釋放量隨濕度增加而逐漸增加，然而變化不大，濕度50%時，負氧離子釋放量趨于穩定。另外，比對溫度、濕度分別對面料洗滌1次前后的負氧離子釋放量影響，變化均不大。因此，負氧離子尼龍纖維的負氧離子釋放較敏感的影響因素為溫度，而濕度在達到50%時，其負氧離子釋放變化不大。

2.3.2 光照的影響

在溫度30 ℃、濕度55%～60%條件下，測試負氧離子尼龍纖維面料經洗滌1次后，光照變化對其負氧離子釋放的影響，結果如表7所示。

表7 洗滌1次后面料負氧離子釋放隨光照變化Tab 7 The negative oxygen ion release of the fabric changes with light after washing for one time

由表7可知，負氧離子尼龍纖維面料洗滌1次后，在暗室條件下其負氧離子釋放量并不高，平均為500 個/cm3；當打開室內白熾燈時，其負氧離子釋放量增至1 200 個/cm3左右；當采用小太陽燈（模擬太陽光）照射時，其負氧離子釋放量繼續明顯增加，釋放量達到1 600個/cm3左右。因此，光照亦為負氧離子尼龍纖維的負氧離子釋放較敏感的影響因素。

2.3.3 洗滌次數的影響

功能面料的耐洗性是衡量面料應用價值的重要因素。在溫度30 ℃、濕度55%～60%和白熾燈照射條件下，對經過不同洗滌次數的負氧離子尼龍纖維地毯布進行負氧離子釋放量測試，結果見圖2。

圖2 洗滌次數對負氧離子尼龍纖維負氧離子釋放量的影響Fig 2 Effect of washing times on negative oxygen ion release of nylon fiber

由圖2可以看出，洗滌次數并不會降低負氧離子地毯布的負氧離子釋放量，釋放量穩定在1 200～1 400個/cm3。因此，自制負氧離子尼龍纖維具有優良的耐水洗性能。

3 結 論

通過原位聚合法制備負氧離子尼龍纖維，考察了負氧離子尼龍及其纖維制品的性能，得出結論：

1）負氧離子尼龍纖維安全性能達標，未產生額外電磁輻射，無有害物質添加，可安全推廣使用。

2）負氧離子尼龍纖維耐水性以及對環境條件的依賴性得到驗證；建立了溫度、濕度和光照對負氧離子釋放的對應關系，得到溫度、光照為影響負氧離子尼龍纖維的負氧離子釋放的敏感性因素；當溫度為30 ℃，濕度50%以上時，負氧離子尼龍纖維面料洗滌前和洗滌1次后的負氧離子釋放量均趨于較大值。