负离子地毯的功能性及配比优化

近年来，随着居室装饰装潢的现代化，室内的空气质量往往处于被忽视的位置。室内空气污染已经成为全世界各国共同关注的问题，环境专家已把室内空气污染列入对人健康危害最大的5种因素之一。美国专家研究表明，室内空气的污染程度要比室外空气严重2-5倍，在特殊情况下可达到100倍。装空调的封闭室内空气负离子浓度仅为0-25个/cm3。而世界卫生组织对清新空气的负离子标准浓度规定为：1000-1500个/cm3。

有资料介绍：郊外田野的空气负离子浓度为5000-50000个/cm3；当空气负离子浓度达到50000-100000个/cm3时，可以杀菌、减少疾病传播；当空气负离子浓度为100000-500000个/cm3时，人体具有自然痊愈能力。所以，开发负离子室内纺织品已成为各国关注的重要研究方向。

1 负离子材料的筛选

复合型负离子健康地毯，是采用共混法将负离子素超微粉体镶嵌于定形丝内，并采用负离子浆进行背涂。利用负离子素的自极性产生永久的自发电极，通过压电效应、热电效应、物理吸附、化学吸附等协同作用，达到激活增效，提高负离子发生量的效果。因此，所加入的负离子素既不能影响纤维的各种机械物埋性能，又要能达到较高的功能性指标，所以，对于负离子素的筛选至关重要。

能够释放空气负离子的功能性材料主要有电气石(tourmaline)、蛋白石、海底沉积物、海藻炭4大类。其中，电气石是一种天然存在的三方晶系、柱状结晶的硅酸盐类矿物晶体，能够持久带电(具有电能)，与铀(具有放射能)、磁铁(具有磁能)并称为世界三大能量矿石。通常是以镁铁锂电气石为例，其化学分子式为:Na(Mg,Fe,Li,Al)3Al6［Si6O8］［B03］3(OH，F)4.宝石学中又称"碧玺"。电气石的晶体结构决定了它具有沿C轴两个结晶端天然的正负极性。这种与生俱来的永久性电极是产生负离子的基础。

复合型负离子素是将铁镁锂电气石进行超细粉碎，再与稀土复合氧化物、纳米半导体材料等进行机械化学复合而成的高效产生空气负离子的复合材料。选用此种负离子素作为纺织品添加剂比单纯电气石产生空气负离子能力提高2倍以上。

2 负离子地毯的功能性作用原理简述

负离子健康地毯是采用共混法将复合型负离子素镶嵌于纤维之中，制成丙纶BCF丝，然后经织造、后整理加工而成。

由于复合型负离子素产生负离子的过程是在其具有永久自极性的基础上，借助于能量的变化促使周围空气电离，不间断的产生空气负离子的过程。所以，人们在与负离子健康地毯接触的过程中，纤维周围的温度、压力、湿度发生了变化，激发了织物中负离子素的热电和压电效应，引起负离子素晶体之间的电势差，使得周围空气发生永久电离:

H2O→OH-+H+。H+以比OH-快1.8倍的速度，迅速移向永久电极的负极，吸收一个电子变为氢气逸散到空气中:2H++2e→H2↑;而脱离出的OH-附着于邻近的水和氧分子，转化为空气负离子(H3O2)-。这种变化只要空气湿度不为零就会不间断地进行着，形成负离子地毯永久发射空气负离子(H3O2)-的功能，且不会产生有毒物质引发其他副作用。

复合型负离子素同时具有远红外发射功能。这是由于纤维中负离子素单元体的正、负电荷无对称中心，当它们做热运动时，相应的偶极矩发生变化，即热运动使极性分子激发到更高的能级，当它们向下跃迁时把多余的能量以电磁波的方式放出。其辐射远红外线的波长范围为4-14µm，而人体吸收远红外线最佳波长为9.6µm，恰在此范围内。所以，在负离子健康地毯上赤足行走时，也具有促进人体微循环功能。

地毯纤维中的负离子素持续释放的(H3O2)-负离子能够中和空气中的氧自由基及氧化性气体(腐败异味)，并中和、包覆带有正电荷的甲醛、H2S、二甲胺、氨等有害气体，直到无电荷后沉降；同时，负离子素的每个晶体颗粒周围都可形成具0.06mA微电流的104-107V/m强电场，细菌、有机物在电场电流作用下被分解，从而，失去增生与繁殖的条件。所以负离子健康地毯的除臭、祛除异味和抗菌抑菌作用是由于负离子包覆沉降、负离子中和、电场电流分解及某些化学反应的综合结果。

3 应用前景

(1)研制开发负离子健康地毯的意义在于将自然界的空气负离子功能移植到室内，净化空气，抑菌防臭，提高组织供氧，改善新陈代谢，增强人体免疫力，使室内铺地材料达到清新与保健的统一，实现铺地纺织品的"清沽、健康、安全、放心"。地毯用于地热取暖的室内，更能提高其功能性的效果。

(2)在BCF丝中镶嵌的负离子素的粒度，至少应在单纤维直径的1/3以下；添加量为母粒的30%以上；纺丝油剂应比通常用量提高1.5%左右。

(3)采用复合型负离子素作为纺丝添加剂可以提高功能性效应。制成的地毯纤维经中国纺科院测试中心检测，负离子发生量可达6100个/cm3，远红外发射率可达85.3%

(4)用于制作负离子地毯的长丝及其生产工艺，同样可以生产沙发、坐垫、窗帘等室内、车内其它纺织品，因此具有极广泛的应用领域。