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织物防臭整理

 织物防臭整理 

 
日本大约在十年前就开发出了消除氨气臭味(汗臭、尿臭)、硫化氢臭味(蛋类腐败臭)、三甲胺臭味(鱼类腐败臭)、甲基硫醇臭味(大葱的腐败臭)的除臭整理剂。最近又将纸烟臭列入消除范围。 
当前的除臭整理产品大致分为三类:第一类是去除日常生活中产生的恶臭(如上所述四大恶臭);第二类是去除香烟烟雾产生的臭味(主要是尼古丁和乙醛);第三类是去除房屋装饰带来的甲醛气味。 
除臭整理迄今还是一种处于发展中的技术,在实用效果方面有些问题尚未解决,但具有很大的潜力。 
一、臭味发生的机理 
臭味物质开始时很少单一存在,只是物质发生化学变化后的生成物。我们认为生活臭味问题主要由以下原因产生。 
1、动物体内消化、发酵、代谢的生理变化 
2、织物上沾附的人体分泌物和皮屑等新陈代谢的分解产物 
3、自然界微生物发生的生物化学变化 
4、来自燃烧、热分解的物理和化学变化 
5、在工厂中发生的化学变化 
这些变化的结果,形成有恶臭的物质。其中第3点是构成恶臭的主要原因。因此,添加有抗菌作用的物质和进行表面处理是除臭整理的主要措施。
除了以上各种产生臭味的原因以外,还有其他一些引起恶臭的因素: 
 
1、随着现代住宅式样和生活方式的变化,建筑物气密化程度在进一步提高。 
2、根据重视专用性的倾向,将各房间用墙壁隔开,室内空气流动受阻,不易排到室外,致使室内相对湿度增高。 
3、在大城市,随着住宅的高楼化,房屋窄小,家具多,彻底大扫除的机会减少。 
4、随着小家庭化,人们在家时间相对减少而造成屋内换气不足。 
此外,随着老龄化社会的到来,卧床的老龄者和在家疗养者增多,对防止恶臭措施的需求增高,这都是促进消臭加工迅速发展的一大原因。 
 
 
二、气味的感知机理[47] 
在我们的日常生活中,气味这一物质往往是在无意识中流过的。人们偶尔会嗅到来自袜子和内衣等纤维产品的气味,还有来自厕所飘来的不舒适臭气。气味除了这种不舒适的恶臭外,还有使人有好感的花草气和其他香气。 
 
气味是散发在空气中的臭气成分,在接近位于鼻腔顶端嗅觉部分的嗅觉细胞时,使其带电量变化,产生电位差,使电流流动,发生电信号。这种电信号通过嗅觉神经到达脑中枢,于是就感觉到气味。据说,这种假说是J.T.Davies等人提倡的穿空说。此外,还有W.Ogle、G.M.Dyson、R.H.Wriglit等人的“震动说”,L.H.Beck和R.Miles的“辐射说”,J.E.Amoore的“立体化学说”,如下表所示。但是,任何一种假说都不能够充分阐明嗅觉感觉的理论,今后的研究任务重大。 
 
表11.气味假说论 
气味假说 
 假说内容 
 提倡者 
 
1、振动说 
 气味物质持有特殊喇曼振动数,接触嗅觉细胞时,特殊的振动作为脉冲(信号)传给神经的说法 
 R.H.Wriglit、 W.Ogle和G.M.Dyson 
 
2、化学说 
 根据官能基础性质、气味物质的亲水性和亲油性,决定气味质量的说法 
  
3、立体化学说 
 根据气味物质的分子形状,决定气味质量。 
 R.E.Moncrieff和J.E.Amoore 
 
4、吸附说 
 有各种嗅觉细胞,各自对特定气味物质具有选择性吸附的说法 
 J.T.Davies 
 
5、穿孔说 
 气味分子使嗅觉细胞带电、产生电位差变化,使电流流动、产生脉冲(信号)、传给神经的说法。 
 J.T.Davies和F.H.Taylor 
 
三、除臭机理[48] [49] [50] 
1、抗菌除臭法 
目前对于抗菌卫生整理还有一种比较流行的叫法—抗菌防臭加工。但需要说明的是,“抗菌防臭加工”不是“抗菌加工加防臭加工”,而是指抑制附着在纤维制品上的细菌或微生物的繁殖,以防止由他们所引起的恶臭。 
 
汗液本身并无臭味,但皮肤表面的汗可为内衣和袜子等吸收,微生物在其中繁殖,将汗液及其与皮脂、表皮屑混合物含有的的尿素、高级脂肪酸、糖分、蛋白质等分解,结果产生大量的氨基物质等刺激性气体,这就是产生臭味的原因。此外,有人研究发现袜子释放臭气与黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、枯草杆菌、棒状杆菌的数量有关。 
 
抗菌整理和防臭整理都是为了提高纺织品的档次,通过杀灭或抑制细菌防止臭气产生来改善纺织品的舒适性。对于那种由细菌引起的臭气,通常就可以使用抗菌整理剂对纺织品进行整理,从而起到除臭的目的。 
 
2、物理吸附法 
利用特定物质对恶臭分子进行吸附。通常采用比表面大、孔隙大,且具有较强吸附能力的物质。[51]这种方法是利用范德华力的分子间吸附力,将恶臭物质吸附在吸附剂上的方法。 
 
常用的吸附剂有:活性炭、沸石、活性白土、硅胶等多孔物质,以及金属氧化物等,这些吸附剂通常对恶臭物质有着不同的吸附能力和选择性;使用水、醇和表面活性剂的吸收脱臭法;采用硫化帕拉胶(硫ぺラ)、高级醇合成树脂的表面覆盖法;采用隔断臭源和通风换气除臭法。 
 
例如,活性炭是非极性的,它对分子直径大的恶臭物质和饱和化合物(苯、甲苯、硫醇等)具有非常良好的吸附力。另一方面,合成沸石是有极性的,它对分子直径小的恶臭物质和不饱和化合物(氨、硫化氢)具有优良的吸附力。另外,载有稀土元素的沸石能够吸附多种有机溶剂挥发物,超细氧化锌可以吸附多种含硫臭气。其中包括化学反应: 
Zn + H2 S → ZnS + H2 O 
ZnO +2C2 H5 SH → Zn(SC2 H5) 2  + H2 O 
近年来,含纳米陶瓷微粉的金属化合物的除臭效果较为突出。如果把陶瓷微粉和有机消臭剂配合使用后效果会更佳。例如日本住友公司生产的陶瓷微粉(氧化锌超细粒子),其表面积大,气体吸收作用强,可以快速有效地吸收臭味。固态氧化锌对有机酸不仅有物理吸附作用,而且还有化学吸收作用,因而具有优异的除臭效果。实验表明,它对异戊酸(产生人体臭味的主要脂肪酸)的除臭作用比活性炭更加快速。 
 
3、化学消臭法 
化学消臭法是用氧化和还原分解、中和反应、加成和缩合反应、离子交换反应等,使产生的恶臭物质变为无臭物质的消臭方法。简单得说,就是说使恶臭分子和特定物质发生化学反应生成无臭物质。 
 
化学消臭法有:使用硫酸亚铁等硫酸盐除硫化氢等臭味的反硫化作用法;使用酸性剂、碱性剂、醛类、臭氧、高锰酸钾等氧化剂和亚硫酸钠等还原剂的氧化还原法;使用甲基丙烯酸酯、马来酸酯加成剂和乙二醛等缩合剂的加成缩合法;使用两性活性剂、阳离子、阴离子等离子交换树脂交换作用法。 
 
常用于化学消臭的整理剂有: 
 
1)抗坏血酸 
    使抗坏血酸和二价铁离子共存,抑制氧化反应,再和氨、硫醇等恶臭物质反应,使其变为无臭物质。 
 
2)类黄酮类系列化合物 
这类化合物包括黄酮醇和黄烷醇。他们与恶臭物质进行中和与加成反应,使臭味消除。 
 
3)叶干馏提取物 
绿茶成分中的茶多酚类也是类黄酮类和单宁酸的混合物,通过包合作用、中和作用和加成反应臭味消除。 
 
4)环状糊精 
环状糊精具有疏水性空穴和亲水性的外部相结合的独特分子结构,其性能类似于包容络合物,可利用其对胺、硫化氢及异戊酸等小分子脂肪酸等的包络作用而除臭。 
 
5)除氨臭纤维 
该产品的特点是除氨臭效果好(为活性炭的4倍多),而且可反复使用。据报道,它是聚丙烯酸酯类纤维,分子结构中含有羧基,可以吸附氨进行中和反应。 
 
4、生物催化除臭法 
通过利用某些微生物的生物功能来消除恶臭。生物消臭有:用微生物分解除臭;用药皂、苯酚类、紫外线等杀菌消臭;利用土壤细菌、消化酶和微生物分解有机物消臭的方法。 
 
近年来出现的人工消臭法是以与生物酶类似的化学反应机理来分解臭气物质。它是简单有效的处理方法,适用于醛、硫化氢、硫醇等多种恶臭物质。 
 
5、类似生物催化的消臭法 
这种方法是通过人造酶作用,分解恶臭组分从而除臭。常用的整理剂主要是三价铁酞菁衍生物。它号称是“人造氧化酶”,因为它有类似氧化酶的作用。利用三价铁酞菁衍生物与恶臭物质生成化合物后,三价铁转变为二价铁的同时所以起的氧化作用而除臭。铁酞菁衍生物的活性中心是高旋态三价铁,遇到臭气中的硫化氢等,三价铁发生电子移动,三价铁转变成二价铁,而硫化氢等被氧化分解,从而起到除臭的效果。然后二价铁可被空气中的氧氧化为三价铁,继续上述的作用。如此循环,则能高效而又选择的起到分解恶臭物质的作用,是一种类似生物酶催化作用的消臭剂。 
 
6、光催化氧化除臭法 
用超微粒状(纳米材料)二氧化钛、氧化锌受到阳光或紫外线的照射后分解,产生电子和正穴,使吸附的水氧化为?OH游基,空气中的氧被还原为?O2-离子,形成过氧化物,能与多种臭体反应,从而更清的消除臭味。 
 
1)光催化作用机理 
光催化作用的机理是二氧化钛吸附紫外线后会产生电子(e- )及正穴(h+ ),在正穴表面发生催化作用,使吸附的水氧化,产生氧化能力很强的?OH游基,与有机物反应。而电子一方则把空气中的氧还原,生成?O2-离子,形成过氧化物。这种光催化二氧化钛实际使用时会使纤维或树脂氧化,加速其老化。用耐氧化的多孔薄膜状有机硅包覆光催化二氧化钛,其粒径有3μm和5μm等多种,将其混入涤纶纺丝原液,即能纺成除臭纤维。 
2)光催化纤维 
正方晶系低温锐钛型二氧化钛有光催化活性。在小于400nm波长的紫外光照射下,光催化二氧化钛表面会发生强氧化反应,从而杀菌除臭。 
 
3)光热催化性超微粒状胶体 
日本触媒化成工业制成了平均粒径约5*10-9m的半透明中性至微碱性液体,分散性很高。其产品名称是ATOMY BALL-TC,主要成分是Cu/TiO2,也就是以二氧化钛为载体的除臭剂。ATOMY BALL-TZ的主要成分则是Zn/TiO2。经气相色谱研究证实,其除臭机理是光的催化氧化。 
 
7、味觉消臭法 
这种方法主要是施加比恶臭物质更强的芳香物质,起到掩盖恶臭成分的作用,和使两种气味混和的同时,利用彼此消弱对方气味的抵消作用,达到消臭化,使人感觉不到臭味。 
 
感觉消臭植物性精油,如松节油、桉树油、檀香油等进行臭味感觉中和的方法。其中有使用肉桂醇、肉桂醛、肉桂酸樟脑等的脱臭法和使用木醋酸、对二氯苯等的掩蔽法。目前纺织行业主要使用的是JLSUN(R)香味整理剂SCM。 
 
8、胶体消臭法 
胶体状超微粒无机消臭剂是以较为稳定的分散状态存在的,其粒径范围为10-7-10-9米。和粉状粒子相比,它的粒径极小,呈高度分散状态。这种胶体状消臭剂的作用机理和物理吸附、化学附着、中和和掩盖消臭作用不同,是通过催化反应(氧化反应)产生的。 
 
五、除臭功能整理的评价方法 
对生活环境舒适性的评定和判断,很大程度上取决于个人的感觉。嗅觉反应上有因人而异和嗅觉疲劳的问题。合理测定臭气的感觉量是不容易的,时间和地点也是重要因素。释香的原理和嗅觉组织的感受在机理上不清楚,所以难以对气味进行客观的定量。嗅觉是非常敏感的,是机器测定无能为力的。这就是对消臭评定和对控制恶臭的开发、研究大大落后的原因所在。 
 
气味分析方法大致可分为官能实验法和化学分析法两种。官能实验法有直接采样法,即将舒适气味和不舒适气味用9档表示的方法,和用无臭空气稀释的三点比较式臭袋法等。 
 
表12.消臭效果检测方法 
测定方法 
 原理 
 优点 
 缺点 
 检测管法 
 测定单一成分 
的浓度变化 
 简便 
 浓度过低时 
测定困难 
 
气相层析法 
 利用峰值面积计算 
 可分析多种成分 
  
臭味传感器法 
 将附于传感器 
臭味成分数字化 
 简便、可测低浓度 
 测定成分 
 
范围限制 
 
官能法 
 利用官能分阶段进行 
 适合现实 
 需专门的审查人 
 3点比较式臭袋法是用无臭空气将臭味稀释,达到勉强能感觉到臭味的监测临界阈值,用所需的稀释倍率来判断臭气浓度的方法。 
化学分析法是用气相色谱法(GC)、气体检测管、臭味传感器等测定机器计测的方法。 
 
气象色谱分析法是在用导热系数检测器时,将被检成分在氢或氦的载体气体中燃烧,利用导热系数差,测定恶臭成分的方法。在用氢焰离子检测器时,有机化合物在氢焰中燃烧,随着CH键切断,产生离子,使火焰导电。根据电流大小,检测臭气浓度。 
 
气体检测管法是将一定浓度的纯臭气物质和试样一起置于密闭容器中,随着时间的增长,用气体检测管测定臭气浓度的方法。三大恶臭成分的浓度下限值是:氨为0.3ppm、甲硫醇0.1ppm、硫化氢0.1ppm。 
 
臭味传感器法是,例如在使用金属氧化物半导体传感器时,因传感器表面上吸附恶臭气体而形成的电位垒发生变化,因电阻值变化,从而回路上流动的电流也发生变化。这是通过这种电压变化的增幅,测定电压强弱,评定臭气强度的方法。 
 
目前市售的除臭整理纤维产品采用的评定法,将一定浓度的四大恶臭组分(氨、硫化氢、三甲胺、甲硫醇)分别与试样一起置于密闭容器中,放置一段时间后,用适合各自恶臭组分的气体检测管测定恶臭组分分解程度的方法。 
 
臭气强度评定法都是凭靠人嗅觉的官能实验法。因此,各人对臭味的感觉、嗅觉的敏感度不同,还受到性别、年龄、体格的影响。6档臭气强度表示法见下表,此表是对其为感觉强度的表示方法。 
 
表13.用6档臭气强度表示嗅位强度感觉法 
臭气强度 
 臭气强度的感觉 
 无臭 
能勉强感到臭味(检测值) 
臭味弱,能感觉到任何一种臭味(确认阈值浓度) 
能容易的感觉到臭味 
臭味强 
臭味很重 
由于人们对健康和舒适性的关心程度特别高,此外随着老龄化社会的到来,所以对恶臭的防治措施也在提高。在这种状况下,可以认为消臭加工纤维产品的需求也在逐渐提高。不过,目前的许多消臭加工存在着消臭剂的着色、耐洗性、消臭能力持续性、耐光性等方面的问题。为了扶植消臭加工,因此解决这些问题,确立消费者认可的消臭效力的评定法是消臭加工的重要研究内容。 
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标签:织物防臭整理
分类:抗菌面料技术| 发布:clsrich| 查看: | 发表时间:2013-9-26
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