輕化工程實踐書

1、綜合實踐報告題 目： 光觸媒抗菌防臭整理 學 院： 紡織與材料學院 專業(yè)班級： 輕化工程 學生姓名： 指導教師： 習智華 焦林 徐成書 陸少鋒 201一、技術(shù)簡介21.1產(chǎn)品的概念21.2發(fā)展與現(xiàn)狀21.2.1發(fā)展21.2.2現(xiàn)狀21.3光觸媒抗菌防臭整理21.3.1光觸媒抗菌防臭整理的機理21.3.2織物光觸媒抗菌除臭劑的特點21.3.3光觸媒抗菌除臭紡織品的制備21.3.4抗菌防臭整理加工效果檢測法21.4技術(shù)的創(chuàng)新22市場22.1消費的人群22.2抗菌功能紡織品的銷售22.3主要生產(chǎn)企業(yè)22.4利潤空間22.5發(fā)展的前景22.5.1技術(shù)發(fā)展的前景22.5.2產(chǎn)品發(fā)展的前景22.6與產(chǎn)品有

2、關(guān)的標準22.6.1理想抗菌整理劑應(yīng)具備的要求22.6.2抗菌防臭整理標準2三、該技術(shù)以及形成的產(chǎn)品受影響的因素23.1加工技術(shù)的影響23.1.1光觸媒粉體團聚23.1.2溶膠凝膠高溫結(jié)晶23.1.3光催化活性23.2市場體系的影響2四、建議24.1產(chǎn)品技術(shù)方面24.1.1. 光觸媒抗菌除臭織物的制備24.1.2對光觸媒進行屏蔽改良24.1.3溶膠凝膠高溫結(jié)晶24.1.4提高光觸媒光催化括性24.1.5光源的波長延伸到可見光范圍24.2產(chǎn)品市場體系方面24.2.1光觸媒紡織品功能其他整理24.2.2測試標準與評價體系方面24.2.3.附加功能性2五、產(chǎn)品介紹2一、技術(shù)簡介1.1產(chǎn)品的概念抗菌防

3、臭整理是用抗菌防臭加工劑處理織物(天然纖維、化學纖維及其混紡織物)，以獲得抗菌、防霉、防臭、保持清潔衛(wèi)生紡織品的加工工藝。其目的不僅是為了防止織物被微生物沾污而損傷，更重要的是為了防止傳染疾病傳播，保證人體的安全健康和穿著舒適，降低公共環(huán)境的交叉感染率，使織物獲得衛(wèi)生保健的新功能。廣義上 ，光觸媒是指以納米TiO2 為代表的，具有光催化性能的一類半導體無機材料如納米TiO2、ZnO、WO、Zr2O、V2O3、Sn2O、SiC ，以及相互之 間的復合物 等”。在目前使用 的這些半導體物質(zhì)中，從實用程度和性價比來看，納米TiO2 明顯優(yōu) 于其它幾種光觸媒材料。TiO2有金紅石型板鈦礦型和銳鈦礦型三

4、種晶體結(jié)構(gòu)。其晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)及物性特征分別。板鈦礦型T iO2 結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定 ，是一種亞穩(wěn)相,應(yīng)用極少;金紅石型TiO2主要用作白色顏料、 消光劑和紫外屏蔽劑;銳鈦礦型TiO2存在晶格Z陷，結(jié)構(gòu)比較開放，當顆粒尺寸 降到納米級時,具有良好的光催化活性 。因此,狹義上，光觸媒通常指銳鈦礦型納米TiO2 . 因其活性高，穩(wěn)定性好，且對人體無害，當它經(jīng)受太陽或紫外線照射時，與空氣中氧或水分形成活性氧，光觸媒具有使有機物氧化分解的能力，或者說銳鈦礦結(jié)晶結(jié)構(gòu)的TiO2在太陽光、熒光中的紫外線照射時，表面產(chǎn)生活性O(shè)H-、O2等起很強的氧化作用，使細菌分解起到殺菌作用。TiO2的抗菌效果是即刻起作用，它與消耗型

5、的鋁、銅等金屬離子抗菌劑比較有其優(yōu)勢，（光觸媒：是一類以二氧化鈦為代表的具有光催化功能的半導體材料的總稱。觸媒即是催化劑；光觸媒即是光催化劑。是“光”和“觸媒”的組合詞。光觸媒是以光的能量來作為化學反應(yīng)的能量來源。）利用二氧化鈦作為催化劑，加速氧化還原反應(yīng)，使吸附在其表面的氧氣及水分子激發(fā)成為極具活性的OH-和O2-自由基，這些氧化能力極強的自由基可分解幾乎所有的對人體或環(huán)境有害的有機物。使其分解為穩(wěn)定無害的物質(zhì)（水、二氧化碳）。以達到抗菌、除臭以及凈化空氣的功能。光觸媒-抗菌、除螨-防霉、除臭自潔-凈化空氣。它具有良好的抗菌、除螨、凈化空氣、降解有機物作用。二氧化鈦是利用387.5nm以下的

6、紫外光（紫外線對人皮膚危害最大）這部分光輻射能量僅占光輻射的0.04左右；在室內(nèi)這部分波長的光線所占的比例更低。（可采用人工光源）可見光波由長到短分為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫、紫外線。（七種）波長比紫光短的光稱紫外光（紫外線）波長比紅外光長的光稱為紅外光（紅外線）可見光波長范圍為380nm-780nm。 Ag/TiO2復合光催化材料經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)可利用550nm可見光作為能源（紫色至藍色區(qū)為藍光區(qū)；綠色至紅色區(qū)為紅光區(qū)）。1.2發(fā)展與現(xiàn)狀1.2.1發(fā)展考古學家發(fā)現(xiàn)遠在公元前4000 年世界文明古國之一的埃及人為了保護獅身人面像中長眼的木乃伊在處理上采用的就是一種名為薰衣草的藥物植物，這說明人類在

7、很早以前就已經(jīng)注意到紡織品的抗菌防臭問題了。及至近代關(guān)于抗菌防臭整理技術(shù)的進一步發(fā)展要從大約100 年前說起那時為了防止微生物對紡織品的侵蝕就已經(jīng)開始應(yīng)用上了抗菌劑到1935年第二次世界大戰(zhàn)的時候當時的納粹德國它們?yōu)榱朔乐箓麊T的第二次感染就曾采用第四級銨鹽對軍服進行浸漬處理。后來到1947年美國人為了防止嬰幼兒病患對尿布包袋毛巾等施以第四級銨鹽化合物處理使得抗菌防臭技術(shù)又進了一步，1952年以后又連續(xù)出現(xiàn)了英國對毛毯和其他床上用品采用十六烷三甲基溴化銨處理的先例所有這些都是抗菌防臭整理的進化演變也是抗菌防臭整理技術(shù)在造福人群朝著實用化方向發(fā)展的里程碑。在抗菌防臭整理技術(shù)的發(fā)展史上還有的國家如日

8、本它是從二戰(zhàn)后自美國引進消臭整理技術(shù)開始的 起初于六十年代中期它們采用有機水銀有機錫有機鋅及含硫有機化合物為加工藥劑但技術(shù)上并未完全過關(guān)后來又經(jīng)過了一些年在解決了這些加工藥劑有害皮膚健康的安全問題及洗滌時易脫落的耐久性問題之后到了 20 世紀20 年代,膠體銀由于可以有效地處理傷口而被美國食品藥品署( FDA) 認可。與其他抗菌劑相比 ,銀系抗菌劑具有抗菌性能高,不易產(chǎn)生抗藥性的特點 ,具有很高的安全性。在溫暖潮濕的環(huán)境里,銀離子具有非常高的生物抗菌活性。同時,銀系抗菌劑還具有很多優(yōu)點 ,如對皮膚沒有刺激性 ,不影響紡織品的服用性能 ,之后到1967年，日本東京大學的藤島在試驗中發(fā)現(xiàn),TiO2

9、單結(jié)晶電極 在受到光照射后能發(fā)生光氧化和還原反應(yīng),并可將水分解成氫和氧。直1972年,這一成果才被國際頂尖科技雜志( Nature 刊載，這一現(xiàn)象被稱為“光觸媒 反應(yīng)”，此后又被稱為“ Honda - Fu jishima ”現(xiàn)象.198o年,日本 的坂田和川合又在藤島的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了粉末狀的光觸媒具有很強的有機 物分解能力.此后,日本 、美國、德國、澳大利亞等國的科學家相繼根印染( 2006No.13)w " H c .corn.c11據(jù)其氧化性強的特點進行了抗菌、殺菌、抗微生物 、 分解有機氣體和液體 、空氣凈化等方面的研究。1997年，橋本( 現(xiàn)東 京大學尖端科技研究中心所長

10、)、藤島和日本TOT公司的研究結(jié)果表明，光觸媒表面具有超親水性,有防污 、自清潔、防霧功能,這大大擴展了光觸媒的應(yīng)用空間。2001 年,可見光動作型光觸媒的開發(fā)成果在 Science 、 Nature ) 上 公 布 ”J ，展現(xiàn)了光觸媒更高性能的應(yīng)用前景。20世紀90年代后期 ，上述具有重大影響的科技成果開始被迅速轉(zhuǎn)化為實用技術(shù) 。目前日本在該領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先 ，應(yīng)用研究和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，并在各應(yīng)用領(lǐng)域得到迅速開發(fā)J。日本掀起了一股光觸媒熱,并擴展到了歐美等國。199年以前,我國光觸媒的研究和應(yīng) 用并未受到足夠的關(guān)注。2000年開始，這方面的研究和開發(fā)才逐漸起步，陸續(xù)有文章見諸于科技雜志 。近一

11、兩年來， 已有一些研究院所、大學進行了這方面 的研 究和應(yīng)用,某些商家也開始代理國外產(chǎn)品。但在深度和廣度上與日本還有很大的差距,而且在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用還很少.1.2.2現(xiàn)狀21 世紀紡織品的發(fā)展趨勢將體現(xiàn)高科技與時代經(jīng)濟、文化發(fā)展的緊密結(jié)合 ,并進一步融入日常生活。舒適型和健康功能型紡織品是發(fā)展的主體和時尚。將先進的光觸媒技術(shù)和現(xiàn)代紡織技術(shù)相結(jié)合 ,可提高紡織品衛(wèi)生保健、環(huán)保及其它功能 ,并給人們提供更加舒適的生活工作環(huán)境。利用光觸媒材料的紫外線吸收性能和光催化氧化性能 ,以改善紡織品的功能和特性,并開發(fā)新材料 、新產(chǎn)品 , 是目前紡織行業(yè)關(guān)注的熱點。近年來 ,國內(nèi)外一些大學、研究機構(gòu)和企業(yè)紛紛

12、參與研究光觸媒技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用 。1.3光觸媒抗菌防臭整理就紡織品來說織造工序剛下機的布由于在外觀手感光澤等方面都還不夠好多不能直接作為商品供應(yīng)市場為了讓這些剛下機的布達到被服的應(yīng)用目的和要求就需要通過各種整理加工以賦予其應(yīng)具備的商品性能當前這些整理加工的內(nèi)容可以概括地分為一般整理和特殊整理兩大類，所謂一般整理目的是改變其外形和構(gòu)成狀態(tài)達到外觀上的變化而所謂特殊整理是對布施以物理化學地處理目的是改善其性能賦予布特殊的功能性在日常生活中人們都有這樣的體會那就是紡織品一經(jīng)用就會有汗皮脂污垢等代謝廢物附著其上而附著有這些污物的紡織品由于微生物的關(guān)系經(jīng)過一定時間就會出現(xiàn)纖維老化色素附著之類的異常情況

13、從襪子和內(nèi)衣發(fā)出惡臭氣味 與此同時紡織品自身的保濕性透氣性降低吸濕性增加著用時的感覺就不好了。但當施以抗菌防臭整理技術(shù)利用處理藥劑作用到紡織品上通過藥理作用破壞菌類細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)殺死細菌抑制住微生物的繁殖這樣就可以達到斷絕惡臭的發(fā)生源維持人體衛(wèi)生的衣生活環(huán)境的目的這就是抗菌防臭整理的機理。1.3.1光觸媒抗菌防臭整理的機理光觸媒抗菌除臭作用是利用太陽光 、熒光燈中的紫外光部分作為激發(fā)光源 ,當紫外光能量大于或等于禁帶寬度的光波輻射光觸媒時 ,價帶中的電子就會被激發(fā)到導帶 , 生成帶負電荷的高活性電子 ( e - ) ,同時在價帶上產(chǎn)生帶正電荷的空穴 ( h + ) :TiO2 + h Ti

14、O2 + h+ + e- 在體系內(nèi)電場的作用下 , 電子與空穴發(fā)生分離 , 遷移到粒子表面的不同位置 。然后活潑的電子被 TiO2 表面的氧分子俘獲形成 ·O2- : O2 + e-O2 空穴則將吸附 TiO2 表面的 H2O 或 OH- , 氧化成氫氧自由基 ·OH:： H2O + h+·OH + H+ OH- + h+·OH·O2 - 和 ·OH 基團反應(yīng)活性很高, 在水和空氣中 , 能與細菌細胞或細胞內(nèi)的組分進行生化反應(yīng) , 使細菌菌頭單元失活 ; 還能迅速有效地分解構(gòu)成細菌的有機物和細菌賴以生存繁殖的有機營養(yǎng)物 ,最后導致細菌

15、死亡 。這些基團還能氧化還原吸附在表面的有機氣體分子 ,生成水和二氧化碳等對環(huán)境無害的物質(zhì) ,從而達到凈化空氣中有害氣體的目的 。1.3.2織物光觸媒抗菌除臭劑的特點紡織品是微生物繁殖和傳遞的重要載體, 也是許多疾病產(chǎn)生和傳播的媒介 。紡織品的抗菌防臭指紡織品在使用狀態(tài)下,抑制以汗和人體皮膚代謝產(chǎn)物為營養(yǎng)基質(zhì)的微生物繁殖, 抑制微生物產(chǎn)生惡臭及各種疾病的產(chǎn)生和傳播, 同時也保護紡織品本身。抗菌紡織品最早用于軍服,現(xiàn)在已逐漸轉(zhuǎn)向民用。目前 ,對有限空間場所治理所普遍采用的換氣、吸附劑吸附、過濾和電沉積等物理方法, 或釋放香味氣體掩蓋臭味的空氣凈化手段,均屬污染轉(zhuǎn)移法, 有的甚至還會對大氣造成二次

16、污染。這些技術(shù)都不能從根本上消除微量有害氣體對人類健康的危害。紡織品在建筑和汽車等室內(nèi)裝飾上的利用率很高 ,開發(fā)具有除臭功能的裝飾用紡織品 ,如窗簾、墻布和其它裝飾物等 ,是治理室內(nèi)空氣的有效途徑 。它們能對所處環(huán)境中的臭氣 ,如 : 氨 、硫化氫、氮氧化物、尼古、甲醛 、 乙醛和二甲苯等 ,進行凈化處理 ,為人類創(chuàng)造衛(wèi)生 、 健康 、舒適的生活環(huán)境 。要使織物具有良好的抗菌除臭性能 ,選擇抗菌除臭劑時必須遵循下列原則 :(1)對人體安全無毒 ,對皮膚無刺激 ,對環(huán)境無污染 ;(2)抗菌、除臭能力強, 范圍廣 ;(3)持效久、耐洗滌、耐磨損 ;(4)無臭味、怪味,外觀顏色淺 ;(5)熱穩(wěn)定性好

17、 ,不變色、不分解、不揮發(fā)和不變質(zhì)等 ;(6)價格便宜 ,來源容易 。1.3.3光觸媒抗菌除臭紡織品的制備目前 ,用光觸媒制備抗菌除臭纖維和紡織品的途徑可分為后整理法和原絲改良法 。后整理法是指先制備光觸媒分散懸浮液或凝膠 ,然后對織物進行一般的后整理 (浸軋或涂層 預烘焙烘 )的方法 。該法適用的纖維和紡織材料范圍廣泛 , 天然纖維、化學纖維和混紡織物都能采用 。原絲改良法 18 是指在紡絲過程中 ,將光觸媒添加到聚合物或原液中 , 均勻混合后進行紡絲 ,該法適用于光觸媒化學纖維的制備 。根據(jù)光觸媒的制備和織物整理是否連續(xù) ,又可將后整理法分為粉體分散負載法和原位復合法 。分散負載法是指將干

18、燥細化的成品光觸媒粉體分散 , 然后對織物進行整理 ; 原位復合法是指將光觸媒的制備和整理連續(xù)進行 。 粉體分散負載法的常用工藝為 : 制備光觸媒分散液 后處理 。如董永春等 21對織物二浸二軋或涂層 預烘 焙烘 進行二浸二軋光觸媒水分散液 (軋液率 75 % ) 后 , 采用 100 預烘 2 m in, 170 焙烘 1 m in 的工藝 , 將光觸媒負載于織物表面 ,形成具有光催化特性的光觸媒負載織物 , 并利用自行設(shè)計的光催化反應(yīng)器 ,對模擬室內(nèi)混凝土釋放的氨氣進行光催化凈化研究 。另外 ,還有利用超臨界 CO2 整理織物的方法 , 如鄭光洪等，將光觸媒粒子制備成反向乳液 , 通過超臨

19、界 CO2 處理方式將其固著在苧麻纖維表面及其經(jīng)修飾形成的孔道之中 。 原絲改良法又分為濕法和熔融紡絲法。濕法適用于聚丙烯腈 、粘膠抗菌纖維 ,但此法存在光觸媒在紡絲液中易沉降 、聚集和難分散等缺點 ,且粒徑均一性要求很高 。如許德生通過共混濕法紡絲 ,將 TiO2 和 ZnO 復配的陶瓷粉納米材料與粘膠紡絲液混合 ,然后紡絲制成具有抗菌功能的粘膠纖維 。熔融紡絲法適用于 PET、PP 和 PA 等纖維材料 。由于抗菌除臭的光催化反應(yīng)發(fā)生在纖維表面 , 而摻入的粉末大多埋在纖維內(nèi) , 不能充分體現(xiàn)光觸媒的功能 。為了讓纖維中的光觸媒粒子盡可能地露出纖維表面 ,發(fā)揮抗菌功能 ,需對纖維進行堿減量

20、加工 ,但減量率一般不宜過高。1.3.4抗菌防臭整理加工效果檢測法衡量抗菌防臭整理的抑菌#殺菌的效果!即抗菌防臭紡織品的檢測方法" 目前國內(nèi)尚無統(tǒng)一標準!一般參考日本和美國的一些方法"4.1 AATCC-90 試驗法在瓊脂培養(yǎng)基上! 接種試驗菌種! 再緊貼上試樣" 另取一塊未整理織物!貼在同一培養(yǎng)基上作對照" 于 37C下培養(yǎng) 24h 后!借放大鏡觀察菌類繁殖情況和試樣周圍無菌區(qū)的暈圈大小!同時與對照的試驗情況比較" 故該法也稱暈圈試驗法"4.2 AATCC-100 試驗法目前! 在美國的三種抗菌定量試驗法中!AATCC$100 為惟

21、一的標準試驗法" 其方法是%在滅菌織物上!接種革蘭氏陰性菌和陽性菌!以瓊脂培養(yǎng)基培養(yǎng)!培養(yǎng)后與未整理織物相比較!得出細菌減少數(shù)"此法適用于容易從被加工纖維上溶出的抗菌劑!而不適用于加工纖維以化學方式相結(jié)合的抗菌劑204.3 振蕩燒瓶試驗法振蕩燒瓶試驗法是美國道康寧公司為克服AATCC$100 法的缺點而開發(fā)的! 可用來評價用DC-5700 加工的非溶出型抗菌纖維制品抗菌性能"此法為了增強試驗菌與試樣的接觸!把試樣投到盛有大量菌液的三角燒瓶中!經(jīng)一定時間強烈振蕩后計測燒瓶內(nèi)的細菌數(shù)! 并與振蕩前的細菌數(shù)比較!定量表示其抑菌率"。1.4技術(shù)的創(chuàng)新光觸媒的制備

22、和織物整理原位復合中，采用溶膠、凝膠的技術(shù)制備納米TiO2溶液，然后對織物抗菌除臭整理。 該法是低成本的低溫液相原位復合，具有較好的應(yīng)用前景。2市場2.1消費的人群隨著人民生活質(zhì)量的提高和環(huán)境污染日益加重，尤其是在毒奶粉、核輻射、農(nóng)藥蔬菜、激素豬肉事件相繼曝光的情況下，消費者對自身健康的關(guān)注意識逐漸加強。整體來看，人們過去對自身健康問題的關(guān)注大多體現(xiàn)在吃的方面，相對而言“穿出健康”的意識比較薄弱。然而近年來這一關(guān)注度正悄然發(fā)生著改變，目前市場上供應(yīng)的琳瑯滿目的抗菌防臭襪、抗菌內(nèi)衣及其他種類抗菌產(chǎn)品其中抗菌針織品已經(jīng)成為目前功能性針織品中最受消費者歡迎的大類品種之一，面對消費者對安全的關(guān)注從“吃

23、”過渡到“穿”的這種轉(zhuǎn)變，紡織廠家、商家紛紛打出“抗菌”的招牌加緊生產(chǎn)抗菌類紡織品，通過差異化營銷，給消費者提供最強有力的安全心理保障。在專業(yè)領(lǐng)域，如醫(yī)療單位用抗菌織物制成手術(shù)服、醫(yī)用縫合線、繃帶、紗布、口罩、拖鞋、護士服、病員服，其他行業(yè)使用的帳篷、地毯、廣告布、遮陽布、過濾布、各類軍用布、繩帶、布袋等，都具有非常良好的實踐效果。食品制藥行業(yè)的食品覆蓋布、工作服等都已經(jīng)開始使用抗菌織物在傳統(tǒng)商品批發(fā)市場紡織品攤位分類詳細，攤檔繁多。目前在銷售的琳瑯滿目的帶有抗菌功能的紡織品在結(jié)構(gòu)、質(zhì)料、使用方式上千差萬別。在形式上有針織內(nèi)衣、內(nèi)褲、運動衣、加厚版的T恤衫、襪子、帽子、文胸、腹帶、泳裝、床單、

24、被罩、毛巾、手套、坐墊、抹布、布玩具等種類。在材質(zhì)上涵蓋了棉、毛等天然纖維以及粘纖、滌綸、錦綸等化學纖維?？梢哉f，抗菌類紡織品如今已經(jīng)切實的走進了尋常百姓的日常生活，并得到大家的認可。2.2抗菌功能紡織品的銷售日本是全球最大的抗菌紡織品生產(chǎn)地，產(chǎn)值占全球總產(chǎn)值的39，歐洲占21。 開發(fā)研制出能夠抑制微生物繁殖或殺死細菌的抗菌防臭纖維和紡織品成為紡織業(yè)必需重視的商業(yè)機會。據(jù)統(tǒng)計，在1992-1997年間，全球有抗菌功能的紡織品的銷售額將以每年8-10的速度增長，在1997年全球抗菌功能的紡織品出口額達到1370億美元，到2000年增長到2000億美元。據(jù)全國衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)企業(yè)管理協(xié)會抗菌產(chǎn)業(yè)分會公布，

25、我國抗菌產(chǎn)業(yè)2011年產(chǎn)值已經(jīng)超過800億元，2015年抗菌產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值超過1200億元。據(jù)有關(guān)專家測算，近年來全球與抗菌相關(guān)的紡織品銷售額年增長約6%10%，在未來5年內(nèi)，全球抗菌紡織品市場的年增長率約10%11%，此市場將持續(xù)蓬勃發(fā)展。2.3主要生產(chǎn)企業(yè)上海東華大學、上海合纖所、天津紡織集團、天津飛天公司江蘇儀化宇輝公司、日本抗菌織物公司、日本敷紡公司、沙特阿拉伯SAAF公司和Ahlstrom公司等國內(nèi)外各大知名公司及科研院所紛紛針對紡織品市場的發(fā)展趨勢，推出各類獨具特色的抗菌紡織品。2.4利潤空間 抗菌功能的紡織服裝領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，比如纖維、面料、內(nèi)衣、T恤、針織衫、襪品、護

26、膝、床上用品等。隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，以及對健康紡織品的逐漸了解，生態(tài)環(huán)保并且又具有抗菌功能的紡織品市場前景非常看好。就全國婦女兒童的內(nèi)衣市場來說，消費群體約7億人，每年銷售20億件以上的內(nèi)衣。若每件內(nèi)衣采用光觸媒抗菌劑后，增加5至10元的附加值，則50的市場就可實現(xiàn)50多億元的產(chǎn)值。2.5發(fā)展的前景2.5.1技術(shù)發(fā)展的前景許多有機合成抗菌劑雖有優(yōu)良的抗菌效果 ,但耐久性和耐熱性差 ,毒性大 。 無機類抗菌劑中銀及其離子最有效 , 但是銀具有顯色性 ,使用不當會使纖維或紡織品泛黃 , 很難滿足高檔衛(wèi)生保健品的要求 。 光觸媒不僅可以滿足抗菌除臭劑的基本原則 ,而且還具有以下一些優(yōu)良特性:

27、( 1)即效性好 ,如銀系抗菌劑的抗菌效果約在 24 h左右發(fā)生 ,而光觸媒僅需 1 h左右 ;( 2)反應(yīng)過程中 ,光觸媒能將各種有害化學物質(zhì)和細菌分解 、 破壞 ,但只作為一種催化劑 , 并不直接參與化學反應(yīng) , 因而其本體結(jié)構(gòu)在作用過程中不會發(fā)生破壞和失效 ,從理論上講具有永久的除臭性 ;( 3)不僅能殺滅細菌和病毒 , 而且還能分解細菌產(chǎn)生的毒素 ,可有效地阻斷和分解環(huán)境荷爾蒙 , 捕捉并殺除空氣中的浮游細菌和微生物 。可以認為 ,光觸媒應(yīng)用于紡織品的抗菌除臭功能整理 , 可從根本上解決細菌傳播和室內(nèi)空氣污染問題 , 而非僅一時之效。2.5.2產(chǎn)品發(fā)展的前景紡織品的抗菌防臭整理已有近百

28、年的歷史。20世紀50年代至60年代，美國已實現(xiàn)衛(wèi)生整理紡織品的工業(yè)化生產(chǎn)，70年代末、80年代初，日本的抗菌防臭紡織品進入了比較快的發(fā)展階段。而我國這方面的研究還只是近十多年的事?？咕徔椘吩趪H市場上一出現(xiàn)便風靡全球，現(xiàn)已形成每年幾百億美元的巨額銷售量。在日本，80%以上的襪子、內(nèi)衣等都為抗菌紡織品，其在抗菌加工產(chǎn)品領(lǐng)域中的市場占有率還在繼續(xù)擴大。而我國抗菌防臭后整理也已不再只停留在襪子的加工上，而是擴展進入到運動衣、帽子、學生服、圍裙、游泳衣、手術(shù)衣、手帕、安全帽內(nèi)襯、毛巾、褲衩、窗簾、地毯、褥墊、襯布、蓋布、墻紙、床單、睡衣、口罩、書包、帳篷、鞋子以及外科手術(shù)用品上。2.6與產(chǎn)品有關(guān)的

29、標準2.6.1理想抗菌整理劑應(yīng)具備的要求 用于紡織品的理想抗菌整理劑應(yīng)具備的要求： 1）具有優(yōu)良的抑制、殺菌、消毒和除臭的功能，具有廣譜抗菌效果。2）抗菌效果耐久性強，耐漂洗和日曬。 3）對人體不產(chǎn)生副作用，無毒，不污染環(huán)境。 4）不影響紡織品本身的風格特征，不損傷纖維，不影響其他紡織品助劑的功效。 5）抗菌抗整理劑的使用方法簡便，成本低。2.6.2抗菌防臭整理標準用于紡織品的整理抗菌防臭整理標準：(1)對織物上的細菌和真菌具有抑制作用；(2)織物經(jīng)漂白、水洗或干洗后具有抗菌持久性；(3)對生產(chǎn)者和消費者不產(chǎn)生有毒副作用，不會引起皮膚過敏或感染；(4)與其他功能性整理劑具有較好的相容性；(5)

30、對織物手感和強度影響不大，不會引起織物泛黃；(6)不影響織物原有的吸濕性能；(7)不含重金屬、甲醛、酚和有機鹵素等，對環(huán)境無污染2.6.3產(chǎn)品的標準1）測試方法紡織品抗菌性能的測試分為定量測試方法和定性測試方法，以定量測試方法最為重要。1. 定性測試方定性測試方法包括AATCC 1472011紡織品抗菌活性的評定方法：平行劃線法、日本工業(yè)標準JIS L 1902:2008紡織品抗菌性能試驗方法 抗菌效果中的定性試驗（抑菌環(huán)法）部分、FZ/T 730232006抗菌針織品附錄 E暈圈法、GB/T 20944.12007紡織品抗菌性能的評價。定性測試方法是基于離開纖維進入培養(yǎng)皿的抗菌劑活性，一般適

31、用于溶出性抗菌整理，但不適用于耐洗滌的抗菌整理。優(yōu)點是費用低、操作簡單、時間短，對于確定樣品是否具有抗微生物活性，最為適用。但抑菌區(qū)的寬度不代表抗菌性的強弱，它與紡織品抗菌劑的擴散性能有關(guān)。擴散性強，抑菌區(qū)寬；擴散性弱，抑菌區(qū)窄。從環(huán)境與安全的角度來看，定性分析的數(shù)值并不是越大越好?？咕徔椘返陌踩泽w現(xiàn)在它起到抗菌防護作用的同時，對人體沒有毒副作用，不破壞人體正常的微生物群。一般而言，抗菌劑的活性越廣，對高級物種（包括人類）的毒性越大。很多抗菌織物（如內(nèi)衣、毛巾、床上用品等）會直接接觸人體皮膚，有的還是長時間接觸，因此全面評估這些抗菌微生物紡織品對人體的危害程度十分重要。FZ/T 73023

32、2006中要求抗菌針織品所應(yīng)用的抗菌物質(zhì)的溶出性指標為：抗菌織物洗滌一次后，抑菌帶寬度D5mm。另外，定性測試結(jié)果不能作為紡織品抗菌性能測試的最終結(jié)論，若要確切地了解某種紡織品的抗菌性能，應(yīng)該采用定量測試。2 .定量測試方法紡織品抗菌性能的定量測試方法主要包括吸收法、轉(zhuǎn)移法、轉(zhuǎn)印法以及振蕩法。包括GB/T 159791995一次性使用衛(wèi)生用品衛(wèi)生標準附錄B產(chǎn)品抑菌和殺菌性能與穩(wěn)定性測試方法、AATCC 1002004紡織品抗菌整理的評定、ISO 207432007抗菌整理紡織品的抗菌性能測定、JIS L 1902:2008紡織品抗菌性能試驗方法 抗菌效果中的吸收法和細菌轉(zhuǎn)印法、FZ/T 730

33、232006抗菌針織品中附錄D中的吸收法和振蕩法、GB/T 20944.22007紡織品抗菌性能的評價第2部分：吸收法和GB/T 20944.32007紡織品抗菌性能的評價 第3部分：振蕩法等等。GB/T 159791995 主要針對一次性使用衛(wèi)生用品或消毒用品的測試方法。這類產(chǎn)品使用時間較短，且對抗菌性能的要求較高，樣品只需要與菌液經(jīng)過短期的接觸就可以顯示出抗菌效果，故在測試操作中樣品與菌液的接觸時間較短。目前多用于醫(yī)療用品的抑菌殺菌測試。ISO20743：2007根據(jù)產(chǎn)品的用途和使用環(huán)境，確定了三種抗菌性能的定量測試方法：吸收法、轉(zhuǎn)移法和轉(zhuǎn)印法。JIS L1902：2008根據(jù)ISO 20

34、743：2007修訂，定量測試方法包括吸收法和細菌轉(zhuǎn)印法，此標準中與ISO 20743：2007中相同的定量測試方法是一致的。AATCC 1002004、ISO20743：2007和JIS L 1902：2008 都沒有提及抗菌評定基準，目前國內(nèi)極少使用。FZ/T 730232006和GB/T 209442007是國內(nèi)比較常用的測試標準，相對其他標準，這兩個標準在試驗菌種、洗滌劑、洗滌方法、空白對照樣及抗菌效果的判定等方面都有詳細說明。FZ/T 730232006中抗菌效果檢驗方法包括奎因法、吸收法和振蕩法?？蚍▍⒄彰绹腝uinn Test法制定，是一種比較簡易和快速的測試方法，可用于細菌

35、和部分真菌檢測?？蚍ㄗ鳛榭焖贉y試方法，不能十分準確地反映樣品的抗菌性能。吸收法和振蕩法試驗操作比較復雜，費時長，但結(jié)果比較準確可靠。FZ/T 730232006中A級產(chǎn)品仲裁檢驗方法采用其附錄D中的吸收法；AA級產(chǎn)品及AAA級產(chǎn)品仲裁檢驗方法采用其附錄D中的振蕩法。FZ/T 73023采用的洗滌試驗方法參照了日本標準JIS L 0217 的103方法和GB/T 8629 ，使用小型家庭雙桶半自動洗衣機，洗滌程序繁瑣，操作不方便，費時費力。GB/T 209442007中不要求樣品必須洗滌，如需要考核抗菌紡織品耐洗性能，可按耐洗色牢度試驗機洗滌方法（GB/T 12490中的試驗條件A1M）進行，

36、或者采用家用雙桶洗衣機洗滌方法進行。2） 國家標準中國 China(強制性和推薦性)國家標準GB 21551.2-2010家用和類似用途電器的抗菌、除菌、凈化功能 抗菌材料的特殊要求GB 21551.3-2010家用和類似用途電器的抗菌、除菌、凈化功能 空氣凈化器的特殊要求GB 21551.4-2010家用和類似用途電器的抗菌、除菌、凈化功能 電冰箱的特殊要求GB 21551.5-2010家用和類似用途電器的抗菌、除菌、凈化功能 洗衣機的特殊要求GB 21551.6-2010家用和類似用途電器的抗菌、除菌、凈化功能 空調(diào)器的特殊要求GB 21551.1-2008家用和類似用途電器的抗菌、除菌、

37、凈化功能通則General requirement of antibacterial and cleaning function for household and similar electrical appliancesGB/T 24170.1-2009表面抗菌不銹鋼 第1部分：電化學法Surface antibacterial stainless steelPart 1:Electrochemical methodGB/T 23763-2009光催化抗菌材料及制品 抗菌性能的評價Photo-catalytic antimicrobial materials and products -

38、Assessment for antimicrobial activity and efficacyGB/T 21866-2008抗菌涂料（漆膜）抗菌性測定法和抗菌效果Test method and effect for antibacterial capability of paints filmGB/T 21510-2008納米無機材料抗菌性能檢測方法Antimicrobial Property Detection Methods for Nano-inorganic Materials GB/T 20944.1-2007紡織品 抗菌性能的評價 第1部分:瓊脂平皿擴散法Textiles-E

39、valuation for antibacterial activity-Part 1:Agar diffusion plate methodGB/T 20944.2-2007紡織品 抗菌性能的評價 第2部分:吸收法Textiles-Evaluation for antibacterial activity- Part 2:Absorption method GB 15979-2002一次性使用衛(wèi)生用品衛(wèi)生標準附錄C4：溶出性抗(抑)菌產(chǎn)品附錄C5：非溶出性抗(抑)菌產(chǎn)品HygienicStandard for Disposable Sanitary ProductsGB 15981-1995

40、消毒與滅菌效果的評價方法與標準附錄B：消毒劑定性消毒試驗；附錄C：消毒劑定量消毒試驗Evaluatingmethodandstandard for the efficacy ofdisinfectionandsterilization 行業(yè)標準SN/T 2399-2010抗菌金屬材料評價方法Evaluation method for antimicrobial metallic materialsFZ/T 62015-2009抗菌毛巾Antibacterial towelSN/T 2162-2008殼聚糖抗菌棉紡織品檢驗規(guī)程Rules for the inspection of cotton

41、fabric treated with chitosan antimicrobial agentYB/T 4171-2008含銅抗菌不銹鋼Cupreous anti-bacterial stainless steelHG/T 3950-2007 抗菌涂料Antibacterial coatingJC/T 1054-2007鍍膜抗菌玻璃Coated glass of antibacterialQB/T 2850-2007抗菌抑菌型洗滌劑The antibacterial and bacteriostatic detergentQB/T 28812007鞋類襯里和內(nèi)墊材料抗菌技術(shù)條件Antimic

42、robial Technical Requirements for Footwear Linings & Insoles FZ/T73023-2006抗菌針織品Antibacterial Knitwear HG/T 3794-2005無機抗菌劑-性能及評價Inorganic Antibacterial Agents-Function and Evaluation QB/T 2738-2005日化產(chǎn)品抗菌抑菌效果的評價方法JC/T 939-2004建筑用抗菌塑料管抗細菌性能Antibacterial property of antibacterial plastics pipes use

43、d for building SC/T 3403-2004甲殼質(zhì)與殼聚糖Chitin and chitosanQB/T 2591-2003抗菌塑料抗菌性能評價及其測試方法Antimicrobial plasticsTest for antimicrobial activity and efficacy JC/T 898-2002抗菌陶瓷制品抗菌性能Antiseptic function of antibacterial ceramic HGT 3663-2000膠鞋抗菌性能的試驗方法(瓊脂平板法)Testing Method for Antibactarial Activity of Rubb

44、er Shoes(Agar Plate Method) 三、該技術(shù)以及形成的產(chǎn)品受影響的因素3.1加工技術(shù)的影響3.1.1光觸媒粉體團聚 雖說后整理法整體工藝簡單 、 不需高溫處理 , 但光觸媒存在易團聚 、 難分散和粒徑控制不易等問題,應(yīng)用上有一定的技術(shù)難度 .粉體分散負載法中制備光觸媒分散液是難點和關(guān)鍵 ,一般的做法是直接將商品光觸媒粉體通過物理和化學相結(jié)合的方法進行分散 。 有許多研究探討了光觸媒顆粒在水介質(zhì)中的分散條件和機理 ,指出以下幾方面的因素對分散效果有較大的影響 :( 1 )機械攪拌和超聲波分散等物理方法 ;( 2 )無機電解質(zhì) 、 表面活性劑和聚電解質(zhì)等分散劑種類 ;( 3

45、)分散劑的用量 ;( 4 )分散劑之間的復配情況 ;( 5 ) pH值和溫度等條件 。由于以上影響因素之間互相關(guān)聯(lián) ,必須綜合考慮各個相關(guān)因素及其影響規(guī)律 ,才能制備出穩(wěn)定的光觸媒分散體系 。 3.1.2溶膠凝膠高溫結(jié)晶 在原位復合法中 ,利用光觸媒溶膠凝膠整理織物是目前比較流行的方法 。 但是該法存在以下問題 :( 1 )凝膠的固化要在高溫下進行,對織物的物理機械性能有影響 ,如撕破強力損失較大 ;( 2 )溶膠凝膠法制備的是無光催化性能的無定形的納米Ti O2,故要通過一定途徑使其向銳鈦礦晶型轉(zhuǎn)變 ,并需提高銳鈦礦相的結(jié)晶度 ,減少晶格缺陷 。( 3)高溫燒結(jié)是目前無定形相向銳鈦礦相轉(zhuǎn)變和

46、提高結(jié)晶度最普遍的方法 ,但其煅燒溫度一般在 200 800 , 顯然織物不可能承受如此高的溫度 ,這是原位復合法應(yīng)用于有機類負載基材時普遍存在的問題 。 3.1.3光催化活性 如果從光觸媒高效光催化氧化機理角度考慮 ,就會發(fā)現(xiàn)高光催化活性光觸媒與紡織品或有機物直接接觸，會造成材料性能劣化、降解，陶而需在負載、成型后才能有效地發(fā)揮其功能，若用有機物作同定材料時，其本身會被分解，而換作無機物時，光觸媒表面易被覆蓋，難以發(fā)揮功效。3.2市場體系的影響抗菌紡織品市場廣闊，我國在這方面研究起步較晚但發(fā)展迅速，抗菌紡織品對提高我國衛(wèi)生保健水平和降低公共環(huán)境交叉感染率具有重要的實用價值，但目前國內(nèi)抗菌產(chǎn)品

47、的質(zhì)量體系尚未健全!還沒有相關(guān)的技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督部門對抗菌產(chǎn)品性能進行檢測! 消費者也無法從外觀上鑒別抗菌性能" 因此需要建立產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督和管理體系.使紡織品抗菌整理得到健康的發(fā)展。紡織品抗菌性能的評定，由于各國的標準各不相同，因此不同國家的客戶要求的產(chǎn)品檢測方法和適用標準不一致，致使生產(chǎn)廠家無所適從，在一定程度上也影響了抗菌產(chǎn)品的國際貿(mào)易。四、建議4.1產(chǎn)品技術(shù)方面4.1.1. 光觸媒抗菌除臭織物的制備在光觸媒抗菌除臭織物的制備過程中,不管采用原絲改良法還是后整理法 ,納米 TiO2 在紡絲液或整理液中的分散均勻程度 ,是其能否在纖維或紡織品上發(fā)揮應(yīng)有性能的關(guān)鍵和基礎(chǔ) 。 如何選擇分散

48、劑以及利用不同分散劑間的協(xié)同效應(yīng) , 制備分散性好 、 團聚少的分散液 , 有待進一步研究 。如果納米 Ti O2的團聚問題能很好地解決 ,將為后續(xù)工作的展開鋪平道路 。4.1.2對光觸媒進行屏蔽改良對光觸媒進行屏蔽改良, 對紡織材料進行有效的抗光催化氧化預處理 ,或采用化學隔離物方法 , 是解決有機材料劣化問題的有效途徑 。 在解決纖維劣化和光觸媒固定化問題上 , 化學隔離物法值得推薦 。 如果劣化問題得到解決 ,光觸媒在紡織品上的應(yīng)用將得到拓展 。 吸附材料以多孔結(jié)構(gòu)包覆在外 , 既起到了隔離層作用 ,避免纖維與高分子基材的劣化 , 又可以與光觸媒形成吸附 分解的動態(tài)功效 , 從而避免“

49、吸附飽和 ” 現(xiàn)象的發(fā)生 ,成為持久 、 高效的新型抗菌材料 。4.1.3溶膠凝膠高溫結(jié)晶 在原位復合法中溶膠凝膠高溫結(jié)晶該難題的解決之道 , 是尋求一種能繞過高溫晶體生長和相變環(huán)節(jié)的低溫液相制備銳鈦礦相納米 TiO2分散液的方法 ,然后再對織物進行涂層或浸軋整理。 包春磊等研究了利用酸催化回流來促使銳鈦礦相納米 Ti2 O結(jié)晶的方法。 該溶膠凝膠制備分為兩步 :第一步為鈦酸四丁酯的水解 ,在堿催化下,反應(yīng)極為迅速 ,瞬時產(chǎn)生大量的 Ti4 (OH ),聚結(jié)形成無定形 Ti O2; 第二步為Ti O2結(jié)晶過程 ,即將第一步的產(chǎn)物用酸催化回流 , Ti (OH )4 脫水形成晶態(tài)的水合二氧化鈦

50、Ti O2 ·nH2O 粒子。 Ti O2 ·nH2O 粒子表面的羥基與纖維素纖維的活性基團作用吸附在纖維表面 ,從而制得具有光催化抗菌作用的纖維 。該光觸媒抗菌除臭纖維在較低溫度 ( 70 )下制得 ,纖維結(jié)構(gòu)不受損害 ,是對有機纖維織物進行光觸媒抗菌除臭功能整理的有效途徑 。4.1.4提高光觸媒光催化括性提高光觸媒光催化括性的方法有：1）加入氧化劑，俘獲催化劑表面的電子，降低空穴與電子復合幾率；2）Ti02：合成階段控制晶型在光催化活性高的銳鈦礦型或者制成混晶催化劑；3)摻雜金屬離子，從化學觀點看，金屬離子對電子的爭奪，減少r Ti02：表面光生電子和光生空穴的復合；4

51、)表面貴金屬沉積法，在目前研究中，Pt、Pd、Ag、Au、Ru等較為常用。4.1.5光源的波長延伸到可見光范圍Ti02是寬帶半導體，在紫外光下才具有活性，而紫外光只占地球表面太陽光的34，而在太陽光譜中占絕大多數(shù)的是可見光，所以開發(fā)可見光響應(yīng)光催化劑TiO2。，不僅可以解決環(huán)境問題，而且能極大地提高能源利用率。如將納米TiO2與其他半導體化合物復合，造成能級交錯，可擴大其對可見光的吸收，目前相關(guān)的研究有Tj02_(：dse、Ti02_w03、Ti02_sn02等。J wang等人就在Ti02：一si02：混合氣溶膠中加入過渡金屬鹽類物質(zhì)進行研究，使其在可見光照射下具有了光催化活性闖。日本有研究

52、者用有機溶液處理氧化鈦，然后通過高溫等特殊處理，制成在可見光照射下可正常發(fā)揮作用的光觸媒。4.2產(chǎn)品市場體系方面4.2.1光觸媒紡織品功能其他整理隨著對光觸媒分散，表面改性和光敏化機理認識水平的提高 ,低溫液相光觸媒的制備工藝逐漸成熟 ; 可見光響應(yīng)型光觸媒的開發(fā) ,光觸媒空氣凈化和有機物分解等領(lǐng)域的應(yīng)用 , 將得到充分的發(fā)掘 , 紡織品功能整理展現(xiàn)出更為美好的發(fā)展前景。4.2.2測試標準與評價體系方面紡織品抗菌測試標準國內(nèi)外都沒有公認與統(tǒng)一的測試標準。因此，標準化工作對抗菌紡織品的測試顯得尤為重要，它除了保障檢測結(jié)果的準確性，也使試驗具有可比性和重演性。試驗中，對樣品的洗滌方法、洗滌劑、標準空白樣的標準化；對測試參數(shù)如樣品的規(guī)格與數(shù)量、接種菌液濃度、中和溶液、稀釋液等標準化；對抗菌效果的判定標準化。通過標準化，使實驗室內(nèi)和實驗室間測試結(jié)果具有重演性和可比性。因此，國家應(yīng)盡快制定統(tǒng)一、權(quán)威、科學的抗菌紡織品檢驗測試標準與評價體系，以規(guī)范、監(jiān)督這個極具發(fā)展?jié)摿Φ氖袌觥?.2.3.附加功能性近年來，Tio2在產(chǎn)業(yè)用纖維復合材料方面也有很多研究報道，最近有家電廠家在空調(diào)過濾材、空氣凈化器、冰箱抗菌除臭器方面開發(fā)應(yīng)用了光觸媒紡織鋪。如日本歧阜縣工業(yè)技術(shù)研究所開發(fā)出了具有較強消臭功能的空氣凈化用過濾，該濾布強度和耐紫外線性能都較好，可應(yīng)用于空蒯過濾或空氣凈化。日奉還開發(fā)了一種光觸媒