第五节 消臭纺织品的生产

消臭与抗菌的概念不同，抗菌是通过抑制织物上细菌的增殖或杀死细菌而达到抗菌和防臭的目的；而消臭则是指消除环境中已经生成的臭气。在地球上的大约200万种化合物中，估计有10000种属于恶臭类物质，常见的恶臭物质有300～400种。硫化氢、甲硫醇、三甲胺、氨气被称为四大恶臭气体，分别散发出臭鸡蛋味、大蒜味、腐败鱼臭味、刺激性臭味。这些臭气在空气中只要有极低的浓度，就会使人产生明显的不快，而且会产生生理危害。如硫化氢能使中枢神经麻痹，使呼吸停止和精神失常。硫醇类物质有麻痹作用，会损害神经组织。氨气的刺激使反应性神经中枢兴奋，血压上升，呼吸急促，大量时会使口腔、咽喉和胃部刺痛，引起呕吐，甚至导致窒息死亡。日本自20世纪80年代至今开发出了一系列消臭织物及其制品。消臭织物作为一种新型功能性纺织品正在受到人们的关注。

消臭织物的开发首先是针对病患老年人的护理工作。老年人卧床不起或行动不便，由于粪尿处理不好和不能及时洗浴，散发臭气，因为恶臭刺激，患者头晕目眩。使用消臭织物后，臭气基本消失。

随着人类物质生活和文化程度的提高，环境卫生意识明显提高，不仅仅是老年人、婴儿等的护理和卫生，生活中多种恶臭的消除，这些问题日益受到重视。目前，消臭织物在医护用品、生活用品、装饰用品和产业用品中已经广泛使用。

细菌在100%的相对湿度环境下成长较快，这种条件易于在棉上获得。因为纤维素纤维是亲水和多孔的，这些孔隙内是细菌易于繁殖的地方。细菌繁殖速度很快，条件适宜的话每隔20～30min，细菌总数可增加一倍。真菌能在较干燥的条件下成长，通常，真菌的成长要比细菌慢得多，因此细菌在较短时间比真菌容易散发出臭味。短时间内潮湿的纺织品产生的臭味都是由细菌造成的，较干燥的纺织品经较长时间放置所发出的霉味，较大可能地是真菌所产生的。有许多细菌和真菌会产生纤维素酶，附着在纤维素纤维上会使纤维素降解为糖。纤维素是一种碳水化合物，不能产生像氮之类的营养源。污物、灰尘、汗渍和一些整理剂都能起到营养源的作用，在代谢这些养分的过程中，生成的废物可能会有挥发性臭味的分子。人体的特有臭味是由3-甲基-2-己烯酸产生的，而脚臭则是低分子量的羧酸、醛类和胺类等臭味分子产生的。能分泌尿素酶的细菌可将尿素破坏生成氨，这是婴儿尿布上刺激性臭味的来源。由于pH较高，还会使婴儿生尿布皮疹。

一、消臭剂的消臭机理

按有效成分分类，消臭剂可分为无机消臭剂、有机消臭剂和无机有机混合消臭剂；按形态分有溶液型消臭剂、固态型消臭剂和粉末型消臭剂。这些消臭剂的消臭机理不尽相同。

1.感觉消臭 所谓感觉消臭是使人从嗅觉上感到臭气消失，其消臭机理包括掩盖作用和中和作用。掩盖作用是用感觉程度强的气味将感觉程度弱的气味压下去，它并不能使臭气消除，而是一种嗅觉上的麻醉。芳香剂是最典型的体现掩盖作用的消臭剂，所用芳香剂是植物精油等天然芳香剂和合成芳香剂。芳香剂与恶臭物质也发生中和作用，使之相互抵消，其中也兼有相互之间的化学、物理作用。诸如松香精油、薰衣草精油等对硫化氢就有很好的中和作用。

2.物理消臭 物理消臭以不改变恶臭分子的化学结构为特点，比如封闭恶臭源和通风疏散，就是人们对付臭气采取的简单措施。但更主要的物理消臭方法是利用消臭剂对恶臭分子进行吸附和吸收。吸附是指利用活性炭、浮石、硅胶等多微孔物质和特定盐类物质把恶臭分子固定在其表面并溶解吸入到其内部而显示消臭性。活性炭是与纺织品相结合的早期应用的消臭物质。这类物质凭其分子间作用力完成对恶臭分子的吸附，是非极性吸附。硫酸锌等金属盐和氧化铝等金属氧化物能对恶臭分子形成离子作用，是极性吸附。吸附是指通过表面活性剂等物质把恶臭分子溶解吸入到其内部，使用这类活性物质对织物进行涂层，则可以显示出消臭作用。物理消臭往往具有容易饱和而降低消臭效果和臭气再释放问题。

3.化学消臭 化学消臭是使恶臭分子和消臭剂发生化学反应，生成没有臭味的物质。其反应机理涉及中和、氧化、还原、加成、脱硫、络合、缩聚以及离子交换反应等。酸、碱、某些盐类能和恶臭中的氨、胺、硫化氢、硫醇等分子发生中和反应；臭氧、过氧化氢、次氯酸等溶液能使恶臭物质被氧化；硫酸亚铁、氯化铁等能使硫化氢脱硫。化学消臭是现代消臭技术的有效途径。开发消臭织物的著名消臭剂之一是由日本白井松新药公司开发的山茶科植物萃取物，其消臭成分是黄酮醇、黄烷醇、单宁酸等有机高分子物质，为淡黄色液体，能通过中和反应、加成反应等复合作用达到消臭目的。日本另一种著名消臭剂“阿尼科”是由硫酸亚铁和L-抗坏血酸构成的复合消臭剂，消臭效果是活性炭的100倍。硫酸亚铁能和酸性恶臭物质反应使之分解，能和碱性物质反应生成氨络物。L-抗坏血酸的作用是抑制亚铁离子被氧化，保持其活性状态。可用这种消臭剂对织物进行后处理，也可用无机粉末含浸这种消臭剂纺入纤维之内。

4.生物消臭 通过微生物的生物功能来消除恶臭是一种古老而新颖的方法。利用微生物或酶的生物消臭剂已投放市场。基于对铁卟啉这一氧化酶功能高分子模型的建立，开发了人工酶。这是一类铁酞菁物质，具有显著的消臭效果，并且容易和纺织品相结合。

二、消臭纤维的制造

消臭纤维的制造可分为混合法、原丝固着法和聚合物改性法等。

1.混合法 一般须使消臭剂分散在纤维表面，使它和臭气物质能直接接触。为满足此要求，常采用以下方法：将有官能团的单体和树脂固着在纤维上，再使此官能团和消臭剂成分化学结合。如在黏胶丝的纺丝原液中加入并瞬时混合粒径为0.5μm的活性炭分散水溶液，活性炭含量约为纤维质量的30%，然后在硫酸和硫酸钠凝固液中纺丝。此时，黏胶与水及硫酸反应产生的硫化氢通过表层打开了无数微孔。这些微孔和活性炭的孔相贯通，将臭气成分吸附在活性炭中，从而达到消臭的目的。

2.原丝固着法 用原丝固着法加工纤维是目前较新的方法，如将常规黏胶丝浸渍在10%阳离子化碱性处理剂（Cationon UK）中，80℃下处理60min；然后用0.1mol/L醋酸溶液在60℃下中和20min；接着充分水洗、脱水，80℃下干燥3h；然后在3%铁菁八羧酸水溶液中，50℃处理60min；再浸渍在0.5mol/L醋酸溶液中，水洗后，经干燥处理即可制得消臭纤维。

3.聚合物改性法 原液纺丝容易将消臭剂成分分散在纤维中。例如，湿法纺丝的腈纶和黏胶丝的消臭加工，就是将消臭剂加在原液中进行纺丝，从而赋予纤维以消臭功能；而熔融纺丝的涤纶纤维消臭加工，则是通过制成多孔质纤维和复合纤维后，才赋予其消臭功能。

例如，用铜（Ⅱ）—钛（Ⅳ）—二氧化硅—二氧化钛的组成物作为消臭剂，将它加在锦纶6的聚合物中，用量为锦纶6的20%；然后在260℃混合熔融20min，用挤出机挤出，制成消臭功能母粒，将消臭功能母粒和锦纶6再以1∶3比例混合后，就可作为制造皮芯层消臭纤维皮层用的母粒。另外，将100g对苯二甲酸，60g乙二醇，0.04g三氧化锑，2g粒径为0.5μm的二氧化钛，在升温至160～240℃的同时，进行酯化反应，减压下升温到280℃进行缩聚，得到极限黏度为0.75的聚酯高聚物，此高聚物就可作为制造皮芯层消臭纤维芯层用的树脂。将上述皮层用树脂和芯用树脂以1∶1比例于280℃在同一纺丝孔中进行纺丝，并在纺丝速度为1000m/min的条件下进行拉伸，再进行加捻加工，就制成皮芯性复合纤维，这种纤维就具有消臭功能。

三、织物消臭整理

织物通过后处理加工赋予其消臭性能的具体方法有喷雾法、浸渍法、浸轧法、涂层法、层压法和印花法等。

织物消臭整理可利用包合消臭剂的微胶囊或能形成多孔质薄膜的树脂处理织物，或利用反应性树脂将消臭剂固着在纤维上。此外，通过共聚反应使纤维接上羧基等，或将含官能团的单体或树脂固着在纤维上，使这些官能团和消臭剂发生化学结合，从而赋予纤维或织物消臭功能。如用4%的1，2，3，4-丁烷四羧酸，2%的无水磷酸钠，3%的黄酮-3-醇类（山柰黄素、栎精、杨梅酮的混合物）组成的处理液，用浸轧法处理丝光棉织物，轧液率60%，然后干燥，160℃热处理2min，即可得到固着有黄酮-3-醇类的消臭织物。

四、消臭效果评价

评价消臭纤维和纺织品的消臭效果关键在于测定臭气的浓度。臭气浓度的测定有化学分析法和官能团试验法两种。

1.化学分析法 化学分析法包括气体探测管法、气相色谱法和臭气识别传感器法等。对于高浓度的臭气，用气体探测管法是最方便的，检测时将一定量的消臭纤维或织物装入一密闭容器中，注入一定浓度的臭气，按一定时间间隔用气体探测管测定容器中的臭气浓度，即可知消臭纤维或织物随时间变化的消臭率。在实际使用中臭气浓度通常很低，且臭气在不断产生，因此评价消臭纺织品时不仅要测定消臭率，还要评价其消臭效果的持久性。精确但较麻烦的方法是气相色谱法，如果臭气低于仪器可检测浓度，可用液体氧浓缩。

2.官能团试验法 官能团试验法可分为直接采点法和稀释法。直接采点法包括六档臭气强度表示法、九档愉快和不愉快感觉表示法。稀释法基于以下原理：不管多么强烈的臭味或香味，用无臭空气稀释总能稀释到人嗅觉感知不到为止，将人刚好能感知到臭味时所需要的稀释倍数作为臭气的浓度。