紡織品負(fù)離子特性及測試系統(tǒng)研究.pdf

1、負(fù)離子紡織品是近年功能紡織品發(fā)展的新方向，它是指在一定物理刺激下，會激發(fā)產(chǎn)生負(fù)離子的紡織品。由于空氣負(fù)離子具有穩(wěn)定精神、促進(jìn)新陳代謝和血液循環(huán)、恢復(fù)疲勞、維持健康等保健功效，進(jìn)入90年代以來，越來越受到人們的重視。隨著對纖維材料認(rèn)識的不斷深化和測試手段的改進(jìn)，本論文課題研究發(fā)現(xiàn)許多天然纖維和大豆蛋白纖維也能發(fā)射負(fù)離子。因此，能發(fā)射負(fù)離子的紡織材料就可分為三大類：一是利用自然界能發(fā)射負(fù)離子的礦石、珊瑚化石等材料，通過納米技術(shù)，共混技術(shù)，后

2、整理技術(shù)與紡織材料結(jié)合形成的紡織品；二是本身能發(fā)射負(fù)離子的純天然纖維面料棉、毛、絲、麻；三是能發(fā)射負(fù)離子的大豆蛋白纖維面料(由于大豆蛋白纖維是PVA與大豆蛋白的結(jié)合體，故單獨列為一類)。其中，第一類負(fù)離子紡織品發(fā)射負(fù)離子的機(jī)理已經(jīng)清楚，但發(fā)射負(fù)離子的定量規(guī)律沒人研究。后兩類發(fā)射負(fù)離子的現(xiàn)象剛剛發(fā)現(xiàn)，機(jī)理尚不清楚。因此，進(jìn)一步從宏觀和微觀的角度，系統(tǒng)地認(rèn)識紡織材料發(fā)射負(fù)離子的機(jī)理、規(guī)律、特性十分有必要，它將有力推動負(fù)離子紡織品的發(fā)展與應(yīng)用

3、、進(jìn)一步推動大豆纖維的研究、開發(fā)與應(yīng)用。 本文以天然纖維織物和大豆蛋白纖維織物為對象，研究其負(fù)離子發(fā)射特性，與添加負(fù)離子材料的皮革、粘膠織物、滌綸織物進(jìn)行性能對比，并且對紡織品負(fù)離子測試系統(tǒng)和測試方法、紡織品負(fù)離子特性影響因素以及其產(chǎn)生機(jī)理等方面做較為深入的研究。 針對目前國內(nèi)外都沒有統(tǒng)一的關(guān)于紡織品負(fù)離子發(fā)生量的測試方法標(biāo)準(zhǔn)，本文首要工作就是對紡織品負(fù)離子特性的測試方法進(jìn)行創(chuàng)新，建立紡織品負(fù)離子測試系統(tǒng)，代替目前測試紡

4、織品負(fù)離子常用的手搓法，提高了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。針對紡織品負(fù)離子產(chǎn)生效果受物理刺激的影響，分別研制了平摩式負(fù)離子激發(fā)裝置和懸垂擺動式負(fù)離子激發(fā)裝置。這兩種裝置通過運動機(jī)構(gòu)模擬紡織品實際穿著使用過程中摩擦、擺動的受力方式，適用于不同用途紡織品及紡織品在不同受力方式下的負(fù)離子測試。采用DLY-2空氣離子測量儀與計算機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)控制，通過軟件設(shè)計提供繪圖、統(tǒng)計和分析等數(shù)據(jù)處理功能，提高了整個測試系統(tǒng)的自動化程度。通過實驗分析，分別制定了平摩式負(fù)

5、離子測試實驗方法和懸垂擺動式負(fù)離子測試實驗方法，確定測試步驟和測試條件。本課題研制的紡織品負(fù)離子測試系統(tǒng)與手搓式負(fù)離子測試法相比，測試手段規(guī)范、全面，測試裝置自動化程度高，測試方法也更為科學(xué)。該系統(tǒng)為紡織品負(fù)離子特性的研究提供了有效的測試手段。 借助紡織品負(fù)離子測試方法和測試系統(tǒng)研究天然纖維織物和大豆蛋白纖維織物的負(fù)離子特性。進(jìn)行了系列實驗，包括平摩作用方式下，摩擦?xí)r間對負(fù)離子發(fā)生量的影響，摩擦?xí)r間對試樣表面靜電壓的影響，摩擦正

6、壓力對負(fù)離子發(fā)生量的影響，摩擦正壓力對試樣表面靜電壓的影響；懸垂擺動作用方式下，擺動時間對負(fù)離子發(fā)生量的影響，擺動頻率對負(fù)離子發(fā)生量的影響，環(huán)境溫度對負(fù)離子發(fā)生量的影響，相對濕度對負(fù)離子發(fā)生量的影響，懸垂擺動測試條件的優(yōu)化設(shè)計和負(fù)離子的動態(tài)變化實驗等。 實驗結(jié)果分析表明：1、天然纖維織物和大豆蛋白纖維織物在平摩和懸垂擺動的作用方式下都能產(chǎn)生一定量的負(fù)離子。在平摩作用方式下，其試樣尺寸較小，環(huán)境溫度20±2℃，相對濕度60±3％大

7、氣條件下，天然纖維織物和大豆蛋白纖維織物的負(fù)離子發(fā)生量介于負(fù)離子滌綸和負(fù)離子粘膠織物之間，負(fù)離子發(fā)生量不超過500個/cm3。2、在懸垂擺動作用方式下，試樣尺寸較大，環(huán)境溫度25±3℃，相對濕度65±3％的大氣條件下，天然纖維織物和大豆蛋白纖維織物的負(fù)離子發(fā)生效果顯著，負(fù)離子發(fā)生量在1400～2300個/cm3的范圍內(nèi)(負(fù)離子皮革的負(fù)離子濃度均值1580個/cm3)，其中棉織物的負(fù)離子發(fā)生量較低，麻、絲和毛織物負(fù)離子發(fā)生量相接近，大豆織

8、物負(fù)離子發(fā)生量較高。3、負(fù)離子發(fā)生特性具有飽和性，不會隨外界物理刺激的作用時間和作用強(qiáng)度的增加而無限增加。4、負(fù)離子發(fā)生量隨測試環(huán)境的改變而改變。通常低溫條件下的負(fù)離子發(fā)生量少，超過一定溫度后負(fù)離子發(fā)生量隨溫度的增加而增加，且上升趨勢明顯；濕度對材料負(fù)離子發(fā)生量的影響較復(fù)雜，呈先升后降再升的變化趨勢，且只有在濕度很大的情況下才呈明顯上升趨勢，由于濕度對紡織材料的負(fù)離子發(fā)生特性存在正、負(fù)兩方面的影響，因此最終效果沒有溫度對負(fù)離子發(fā)生特性的

9、影響顯著。5、紡織材料的負(fù)離子發(fā)生特性與材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)相關(guān)。纖維素纖維織物間的負(fù)離子變化趨勢相似，蛋白質(zhì)纖維織物間的負(fù)離子變化趨勢相似，也就是說，同類型纖維織物的負(fù)離子發(fā)生特性相似。6、不同類別織物在不同物理刺激的作用下，負(fù)離子的發(fā)生效果不同。如絲織物類的輕薄面料在擺動作用方式下的負(fù)離子發(fā)生效果比在壓緊平摩的作用方式下要好。7、材料的靜電特性對紡織品負(fù)離子特性有重要影響。通過靜電實驗和負(fù)離子平摩式測試實驗的對比，說明負(fù)離子發(fā)生量與織物表面

10、靜電壓正相關(guān)，影響材料靜電特性的因素同樣會影響其負(fù)離子特性。 本文通過理論分析和實驗驗證對天然纖維織物和大豆蛋白纖維織物產(chǎn)生負(fù)離子的機(jī)理進(jìn)行探討。靜電實驗表明天然纖維織物和大豆蛋白纖維織物均具有靜電特性，在摩擦、擺動等機(jī)械作用下表面會產(chǎn)生電荷，是負(fù)離子產(chǎn)生的能量源。由于織物表面毛羽的存在，根據(jù)尖端放電理論，在毛羽尖端處電荷密度劇增，尖端附近的電場也隨之增大，能夠使附近的空氣電離或水分子電解，從而產(chǎn)生負(fù)離子。毛羽尖端點數(shù)實驗表明織

11、物表面毛羽尖端數(shù)增多會導(dǎo)致其靜電壓下降、負(fù)離子濃度增加。對聚四氟乙烯板和滌綸長絲織物進(jìn)行負(fù)離子測試(前者根本沒有毛羽，后者有極少的毛羽)，結(jié)果表明沒有負(fù)離子產(chǎn)生，盡管聚四氟乙烯板的表面靜電壓高達(dá)20kV，純滌綸長絲織物的表面摩擦電也很高，但是缺少毛羽的尖端放電效應(yīng)還是不足以電離空氣，產(chǎn)生負(fù)離子。這些實驗證實表面靜電和毛羽尖端放電的共同作用是織物產(chǎn)生負(fù)離子的主要原因。 經(jīng)過實驗分析，天然纖維和大豆蛋白纖維雖然其分子結(jié)構(gòu)中含有結(jié)晶區(qū)