德科纳米（TEXCOTE）整理剂应用工艺及其生态安全性
1引言
纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-100nm)的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。由于其组成单元的尺度小，界面占用相当大的成分。因此，纳米材料具有多种特点，这就导致由纳米微粒构成的体系出现了不同于通常的大块宏观材料体系的许多特殊性质。纳米体系使人们认识自然又进入一个新的层次，它是联系原子、分子和宏观体系的中间环节，是人们过去从未探索过的新领域，实际上由纳米粒子组成的材料向宏观体系演变过程中，在结构上有序度的变化，在状态上的非平衡性质，使体系的性质产生很大的差别。[1]
为此，在第一代产品的基础上，瑞典德高公司隆重推出第二代德科纳米产品，无需添加交联剂以及其它辅助助剂，不含欧盟2006/122/EC指令和Oeko-Tex 100所限止的PFOA和PFOS。德科纳米(TEXCOTE)处理后织物获得纳米整理效果，如拒水、拒油、防污、抗菌等。这种“四防”纺织品目前已广泛地应用于服装面料、餐桌用布、装饰用布、玩具用布、军队用布等多种领域。
2纳米整理原理
近30多年来，德国科学家通过扫描电镜和原子力显微镜对荷叶等2万种植物的叶面微观结构进行观察，揭示了荷叶拒水自洁的原理。荷叶效应的秘密主要在于它的微观结构和纳米结构，而不在于它的化学成分。[2]在所有的植物中，荷叶的拒水自洁作用强，水在其表面的接触角达到160.4°，除了荷叶外，芋头叶和大头菜叶的拒水自洁作用也很强，水在其上的接触角分别达到160.3°和159.7°。水在各种常见纤维表面上的接触角如表1所示。[3]
表1 各种纤维与水的接触角
|
纤维 |
测定者所测定的接触角（°） |
|||
|
立花等 |
根本等 |
Hollies等 |
Stewart等 |
|
|
棉 |
59 |
－ |
－ |
47 |
|
粘胶 |
38 |
－ |
－ |
39 |
|
羊毛 |
81 |
78 |
85 |
－ |
|
锦纶 |
64 |
61 |
83 |
70 |
|
腈纶 |
53 |
53 |
－ |
48 |
|
涤纶 |
67 |
64 |
79 |
75 |
虽然不同的测定者数据有差异，但从总体上看，没有一种纤维使水在其表面的接触角大于90°，所以常见纺织纤维都不具有拒水能力，更不具有拒油能力。[4]
德科纳米(TEXCOTE)技术是通过化学手段将尺寸在100纳米左右的微粒植入到纤维和面料表层及可及区面，利用三维网状立体结构将双疏纳米材料固定于纤维可及区间，由于双疏纳米原料具有拒水拒油拒污的物质颗粒可以在纤维形成一个均匀、间隙极其微小的（100纳米尺度）保护结构，这种保护结构非常类似于自然界荷叶表面的特有结构，大幅度地提高了物品表面与外来物质接触时的比表面积，使得常温常压下的水滴、尘埃、细菌、污渍和油滴难以透过间隙进入到纤维和面料内部，从而使产生了特殊的表面作用效果—纳米处理效果。同时，由于在德科纳米整理剂中含有纳米级别的二氧化钛，光催化下生成化学活泼性很强的超氧化物阴离子自由基和氢氧自由基，当遇到细菌时，直接攻击细菌的细胞，致使细菌细胞内的有机物降解，以此杀灭细菌，并使之分解。[5]
德科纳米处理后，由于形成保护结构的物质颗粒极其微小，所以可以几乎不改变面料原有的特性（如外观、颜色、手感、舒适度等）。
3实验部分
3.1实验材料、药品、仪器
棉织物、毛织物、尼龙织物、涤纶织物、德科纳米（TEXCOTE）整理液、烘箱、轧车、喷淋法测试仪、测试用油、标准洗衣机
3.2工艺流程和工艺条件
浸轧法
浸轧（一浸一轧）—烘干—焙烘
带液率：72%（化纤50-60%）。烘干温度和时间：110℃x3 min。焙烘温度和时间：150-170℃x1-2 min (化纤40-60sec)。整理液pH=4.5-5.5。
3.3性能测试
3.3.1拒水性
拒水性按AATCC 22-2005标准，在AATCC喷淋法测试仪上测定，取3次平均值。评定标准：100分－0分。
3.3.2拒油性
拒油性按AATCC 118-2002标准测试，取5次平均法，8级好，1级差。
3.3.3耐洗性
耐洗性按AATCC 135-2004家用洗涤方法标准测试，40℃洗涤，12min一次，60－70℃转笼烘干。
3.3.4抗菌性
抗菌性按ATCC 25922（大肠杆菌），ATCC 4352（肺炎克雷伯氏菌），ATCC 25923（金黄色葡萄球菌）标准测试。由香港标准及检定中心(STC)测定。
3.3.5生态环保性
Oeko-Tex 100由瑞士纺织检定中心(TESTEX)测定。
4结果与讨论
4.1不同纤维的大货生产样的拒水、拒油、耐洗性测试情况见表2
表2 大货样品测试情况表
|
织物类型 |
用量 |
初始效果（拒水） |
初始效果（拒油） |
水洗后效果（拒水） |
水洗后效果（拒油） |
|
100％涤纶 |
20g/L |
100分 |
6级 |
60次后80分 |
60次后2级 |
|
70/30涤毛面料 |
30g/L |
100分 |
6级 |
30次后70分 |
30次后2级 |
|
尼龙雨伞布 |
20g/L |
100分 |
6级 |
40次后70分 |
40次后2级 |
|
全棉梭织斜纹布 |
40g/L |
100分 |
6级 |
30次后75分 |
30次后3级 |
由表2可知，涤、毛、棉、尼龙等面料初始拒水效果为100分，初始拒油效果为6级，并且均具有优异的耐水洗性。
4.2抗菌性测试结果
生产样由香港标准及检定中心(STC)测定抗菌效果。[5]结果如表3
表3抑制细菌情况表
|
大肠杆菌（ATCC 25922） |
肺炎克雷伯氏菌 （ATCC 4352） |
金黄色葡萄球菌（ATCC 25923） |
|
|
抑菌率（％） |
97.6% |
99.5% |
96.5% |
由表2可知，经德科(TEXCOTE)纳米处理的织物对细菌具有很高的抑制率，可用于内衣、医用等纺织品，提供对人体的安全保护。
4.3经过德科纳米处理后面料Oeko-Tex 100测试结果，见表5
表4 Oeko-Tex 100检验报告
|
测试项目 |
测试结果 |
Oeko-Tex 100要求（ClassⅡ） |
单位 |
测试方法 |
|
pH值 |
6.0 |
4.0-7.5 |
ISO 3071 |
|
|
甲醛 |
n.d. |
n.d. |
mg/kg |
JIS L 1041 |
|
可萃取重金属 |
Oeko-Tex 200，3.1 |
|||
|
锑(Sb) |
<0.01 |
<30.0 |
mg/kg |
|
|
砷(As) |
<0.01 |
<0.2 |
mg/kg |
|
|
铅(Pb) |
<0.01 |
<0.1 |
mg/kg |
|
|
镉(Cd) |
<0.01 |
<0.1 |
mg/kg |
|
|
总铬(Cr) |
<0.01 |
<1.0 |
mg/kg |
|
|
钴(Co) |
0.13 |
<1.0 |
mg/kg |
|
|
铜(Cu) |
<0.01 |
<25.0 |
mg/kg |
|
|
镍(Ni) |
<0.01 |
<1.0 |
mg/kg |
|
|
汞(Hg) |
<0.01 |
<0.02 |
mg/kg |
|
|
硒(Se) |
<0.01 |
无要求 |
mg/kg |
|
|
锌(Zn) |
1.07 |
无要求 |
mg/kg |
|
|
锡(Sn) |
<0.01 |
无要求 |
mg/kg |
|
|
酚类物质 |
Oeko-Tex 200，3 |
|||
|
OPP |
0.01 |
<50.0 |
mg/kg |
|
|
总TeCP |
<0.01 |
<0.05 |
mg/kg |
|
|
PCP |
<0.01 |
0.05 |
mg/kg |
|
|
有机锡化合物 |
Oeko-Tex 200，7 |
|||
|
TBT |
n.d. |
<0.5 |
mg/kg |
|
|
DBT |
n.d. |
<1.0 |
mg/kg |
|
|
MBT |
n.d. |
无要求 |
mg/kg |
|
|
TPhT |
n.d. |
<1.0 |
mg/kg |
|
|
PFOA/PFOS |
Oeko-Tex 200，8 |
|||
|
PFOA |
n.d. |
<0.1 |
mg/kg |
|
|
PFOS |
n.d. |
<1.0 |
µg/kg |
经过德科纳米处理后，完全符合Oeko-Tex 100标准Ⅱ级产品的要求，证书编号HKMO 063644。从测试结果看，有许多项测试指标达到并严于Oeko-Tex 100标准的要求。
4.4急性毒性、皮肤刺激实验，眼睛刺激试验结果，见表5
表5 急性毒性、皮肤刺激试验，眼睛刺激试验结果
|
项目 |
结果 |
检测方法 |
|
急性毒性LD50 |
>2000mg/kg |
GB 15193.3-2003 |
|
急性皮肤刺激性 |
无刺激性 |
GB 7919.5.3-1987 |
|
眼睛刺激性 |
无刺激性 |
GB 7919.5.3-1987 |
结果表明德科纳米整理剂无毒、无刺激性。
4.5其它生态学数据，见表6
表6其它生态学数据
|
项目 |
结果 |
检测方法 |
|
BOD5 |
17mg/L |
DIN/EN 1899-1 |
|
COD |
551mg/L |
ISO/DIS 15705 |
结果表明德科纳米整理剂具有较低的COD和极低的BOD，减轻污水排放压力，因此对于环境更为有利。
5结论
5.1德科纳米(TEXCOTE)整理剂处理时，无需添加其它助剂，操作简单易行。
5.2德科纳米(TEXCOTE)整理剂对所有纤维织物（棉、麻、丝、毛纤维及化学纤维）均能取得很好的拒水拒油以及耐洗效果。
5.3经德科纳米(TEXCOTE)处理的织物细菌的抑制率很高，可用于内衣、医用等纺织品。
5.4德科纳米整理剂符合Oeko-Tex 100要求，并且无刺激性和毒性，环保，污水排放压力小。
参考文献：
［1］夏冬等．瑞典德科(TEXCOTE)纳米剂的整理原理及应用工艺研究．印染，2006，32(11)：26～29.
［2］ Wilhelm Barthlott.Christoph Neinhuis. 1’effect Lotus: Surfaces Autonettoyantes Selon 1’example de Nature．International Textile Bulletin，2001(1) ：8-12．
［3］ 杜文琴．荷叶效应在拒水自洁织物上的应用．印染，2001(9)：36～43．
［4］ 李淑华等．涤纶织物防水透湿与拒水拒油整理的发展［J］．纺织学报，2002，24(5)：118～120．
［5］瑞典德科（TEXCOTE）纳米有关资料[C]扩展阅读：https://www.alltextile.cn/product/product-35-939.html
扩展阅读：https://www.brandfabric.net/soft-shell-lamination-3-layer-fabric/
扩展阅读：https://www.alltextile.cn/product/product-19-640.html
扩展阅读：https://www.alltextile.cn/product/product-11-389.html
扩展阅读：https://www.alltextile.cn/product/product-46-497.html