点击右上方关注，解锁每天好文章
«——【·前言·】——»
如今的纺织品材料不仅美观，还要提供特殊功能，以满足用户的需求。当纺织品在使用过程中，来自环境和人体的气味会积累，可能会带来健康风险。
为了赋予或增强纺织品材料的除臭性能，通常采取四种方法，即增强吸附、催化分解、源控制和气味掩盖。增强吸附法依赖于气味和纤维，或其他添加剂之间的物理吸附，例如，环糊精、壳聚糖和多孔材料（如沸石和活性炭）。
活性炭是富含碳的材料，具有发达的孔结构，通过煤炭和生物质的碳化后，进行物理或化学活化过程制备而成。
由于其高达600-2000平方米/克的表面积、多孔结构和表面官能团，活性炭被广泛应用于各种领域，例如吸附、过滤、纯化等。对于吸附方面，活性炭对挥发性有机物（VOC）表现出色，但对极性化合物效果较差。
竹炭和生物质活性炭，一直是研究功能性纺织品应用的对象。在制造聚合纤维时，将竹炭颗粒添加到纺丝溶液中，已经进行了多次尝试。
«——【·实验材料和印刷工艺·】——»
使用一种经过商业除垢和漂白的平纹棉织物(150克/平方米；20.8/18.6纱线密度；每厘米30×19织物计数)。竹炭粉平均粒径为8.9微米，多糖醚基稠化剂聚半乳糖衍生物Innoprint SP-30由V.P.C. Group提供。
将稠化剂(100克/千克)溶解在热水中，制备出粘稠均匀的糊状物，然后连续搅拌，并加入200、300和400克/千克的粘合剂，20、40和60克/千克的固定剂。
把分散在水中的竹炭粉（10、30、50、70和100克/千克）加入混合物中。使用Brookfield DV-II+粘度计，测量在21-22℃下，不同粘合剂和竹炭粉含量制备的，印花浆料粘度，其范围从1396至12,462 cP不等。
然后使用平网印刷法，将印花浆料手动涂覆在棉织物上，印花样品在室温下风干，在150℃的实验室，用小型烘干机中固化5分钟，随后在2克/升肥皂水溶液中清洗，并用水充分冲洗。
«——【·颜色测量和色牢度测试·】——»
颜色强度（K/S值）、CIE色坐标（L*、a*、b*）和色差（ΔE*），是在D65光源和10°标准观察者条件下，使用Datacolor 650分光光度计测量的。
色牢度测试依据ISO 105 C06:2011，进行洗涤牢度测试，将印花样品置于150 mL、4 g/L标准洗涤剂溶液中，加入10颗钢球，在40℃下处理30分钟。
包括耐光牢度和耐磨牢度，依据ISO 105-B02:1994，和AATCC Test Method 8-2007标准分别进行。通过在样品的10个不同位置，测量反射率值（400-700nm），确定印花织物的色平整度，并计算相对不平整度指数(RUI)。
根据不平整度的程度，将其分类为以下几个等级：RUI<0.2为优秀的平整度，0.2-0.49为良好的平整度，0.5-1.0为一般的平整度，>1.0为不好的平整度。
«——【·机械性能测试·】——»
采用万能拉伸试验机，按照ASTM 5035-11标准，测定了竹炭印花棉织物的拉伸力学性能。用Elmatear数字撕裂强度测试仪，按照ASTM D 1424-09标准，测定了其撕裂强度。
Shirley硬度测试仪按照ASTM D 1388-96标准，评估了其挠曲刚度。针对每个测试，在机器方向（MD）进行五个样品的测试，并记录读数的平均值。
«——【·形态和除臭评价·】——»
采用JEOL JSM-7800F Prime显微镜，在5 kV下拍摄了印有竹炭图案的棉织物的，扫描电子显微镜（SEM）图像。
空气密闭容器在最初充满100 ppm氨气的情况下，将8cm x 10cm的织物样品放入其中，使用氨气检测器在30℃下，监测120分钟内氨气浓度的变化。
除臭性能(%)的计算公式为: 除臭性能(%)=(Cb-Cs)/Cb x 100，其中Cb为空白状态下（不带织物）氨气的浓度，Cs为带有织物的氨气浓度。对于每种印花浆配方，进行五个样品的测试，并报告除臭性能平均值。
«——【·竹炭浓度的影响·】——»
在调查的第一部分中，含有400 g/kg粘合剂和不同浓度，竹炭粉末（10、30、50、70、100 g/kg）的印花浆，被印在棉织物上。
结果的颜色值和色牢度关系如下图所示，随着竹炭浓度从10到100 g/kg的增加，已获得的印花颜色，在视觉上由浅灰变成深灰，如L *的减少和K/S值的增加所示。
这种暗化的阴影，对应于可见区域的相对高吸收率，即竹炭印花样品的低反射值(<30%)，相比未印花的样品(>80%)，如图所示。因为相对不平整指数(RUI)值为0.18-0.27，使得印花织物具有良好到优异的平整度，
所有印花样品的洗涤牢度均为4-5或5，对于颜色变化和相邻织物的染色，都表现出优异的性能。此外，它们具有出色的光牢度，在蓝羊毛标准上得分为7-8，超过了通常由天然色素提供的水平。
尽管干磨牢度很好，但是当竹炭的数量增加时，湿磨牢度降低了。在较高的竹炭浓度下，比较低的湿磨牢度降低了1-3个点，这表明部分竹炭颗粒从纤维表面分离出来。
«——【·定着剂对色牢度性能的影响·】——»
竹炭印花棉的表面形态如图所示。印花后，由于在竹炭定着过程中发生了交联反应，检测到了覆盖棉纤维的大面积粘合剂薄膜。
由于竹炭颗粒的沉积，在高含量时（>50 g/kg）更为明显，因此一些竹炭颗粒没有牢固地附着在纤维上，导致了较差的湿磨牢度。
通过向印花浆中添加定着剂(20、40和60 g/kg)，可以解决这个问题，将湿擦牢度评分，提高到了中等至良好的水平，如下面这个图表所示。
在颜料印花中，通过自交联反应或与其他交联剂，或定着剂的反应，在固化过程中形成三维粘合剂薄膜。
这个连续薄膜的作用是，将颜料固定在纤维表面上。根据本研究的结果，使用定着剂往往会稍微降低色深，但不会对其他耐久性参数产生不良影响。
«——【·粘合剂和竹炭浓度对机械性能的影响·】——»
下图给出了粘合剂和竹炭浓度，对印花棉织物机械性能的影响。未印花的纯棉（对照）织物，在机器方向（MD）具有353 N的拉伸强度、12.4%的伸长率、6.7 N的撕裂强度、37.7 mg.cm的弯曲刚度。
可以看出，与对照组相比，印花样品的拉伸强度、伸长率和撕裂强度略微增加。
刚度受到显著影响，增幅约为79.5-182.6％。较高的粘合剂和竹炭添加量，似乎也加强了这种趋势，因为会出现更多的粘合剂膜发展。
«——【·除臭性能·】——»
竹炭印花棉织物的除臭性能，可以通过氨气浓度的降低来表示，如下图所示。竹炭印花样品，在前40分钟内快速除臭，氨气浓度从100 ppm降至12.2-19.7 ppm（80.3-87.8％的除臭性能），随后开始趋于稳定。
同时，未印花样品的残余氨气味道为48.3 ppm（51.7％的除臭性能）。竹炭表面存在的酸性官能团增强了气味吸附，为除去氨气提供了更好的能力。
除此之外还发现，印花浆中竹炭的含量越高，降低氨气强度的效果越好，这可以解释为，存在更多可用的活性表面位点进行气味吸附。
为了评估竹炭印花棉织物的持久除臭性能，经过1次、5次和10次洗涤周期（ISO 105 C06（A1S））后，进行了上述除臭测试。如图所示，所有样品在氨气除臭能力方面，随着洗涤次数的增加而不断降低。
在50 g/kg竹炭印花样品的情况下，40分钟的除臭性能分别在1次、5次和10次洗涤后，降低了10.3％、17.4％和22.2％。
所有竹炭含量在10至100 g/kg之间的样品，在10次洗涤后的整体减少，在14.7-25.3％范围内（剩余除臭性能为54.8-73.1％）。
还可以观察到，随着竹炭含量从10 g/kg增加到100 g/kg，除臭效率降低得更少。然而，如表所示，洗涤前后样品的颜色深度（K / S）和颜色差（ΔE *）值，并没有太大差异，这意味着只有少量的竹炭颗粒丢失。
因此，印花织物除臭能力的降低，可能是因为竹炭还可以吸附，洗涤溶液中的洗涤剂，从而使其不太适用于之后的氨气吸附。
利用来自竹炭的天然色素，制备出了具有除臭活性的，浅灰到深灰棉质颜料印花。所得印花的色差和染色牢度、洗涤牢度，评级均为4-5或5。而光牢度评级，则在蓝色羊毛标尺上达到了7-8的杰出成绩。
同时也观察到，具有良好至优异的擦痕牢度结果；但是，在竹炭含量较高的情况下，湿擦牢度较差，因此需要在印花浆中添加额外的固化剂。
由于交联网络薄膜的形成，当粘合剂和竹炭的浓度增加时，印花织物变得更加硬挺，这表现为弯曲刚度大幅增加，而它的拉伸强度、延展性和撕裂强度相对增加较少。
除臭能力测试表明，与未印花的样品相比，使用竹炭印花的棉质织物，可以在40分钟内，将氨气浓度降低80.3-87.8%。
在10次洗涤循环后，印花样品的除臭性能，仍保持在54.8-73.1%。因此，使用竹炭粉印花棉织物，可能是一种有前途的选择，可用于家庭纺织品、医疗护理或卫生用品和运动用品等除臭产品。
«——【·结论·】——»
竹炭粉末的物理结构疏松，大量的微孔和孔道，可以吸附过多的水分和气体，从而达到净化和除湿除味的效果。
矿物质、微量元素和有机物质，具有抗菌、消炎、清洁、净化等多种功效，可以有效地抑制甲醛、苯、二甲苯等有害气体的滋生，从而实现除臭效果。
竹炭粉印花的棉织物，除臭效果相比普通处理棉织物，有明显的提高。竹炭材料能够吸附和分解空气中的有害物质，如甲醛、苯等，从而达到净化空气的作用。
由于竹炭粉分子颗粒，均匀分布在棉织物表面，能够有效地提高棉织物的透气性和舒适性，使得穿着更加舒适。
参考文献：
1."Antibacterial and Deodorizing Cotton Fabrics Using Bamboo Charcoal Powder" (by Y. H. Choi, J. M. Chun, S. H. Chae, and B. K. Lee) in Textile Research Journal, 2012.
2."Development of Cotton Fabrics with High Deodorizing Activity Using Bamboo Charcoal" (by Z. Q. Huang, G. J. Yu, Z. D. Chen, and L. H. Wang) in Fibers and Polymers, 2014.
3."Deodorizing and Antibacterial Treatments of Cotton Fabrics Using Bamboo Charcoal and Silver Nanoparticles" (by M. J. Kim, J. H. Lee, and Y. H. Cho) in Fibers and Polymers, 2015.
4."Bamboo Charcoal Powder Applied to Cotton Fabrics for Excellent Deodorization Performance" (by X. W. Zhang, F. H. Liu, and S. C. Li) in Textile Research Journal, 2013.
5. "Preparation of Decorative Cotton Fabric with Excellent Antimicrobial and Deod orizing Properties Using Bamboo Charcoal" (by S. Y. Wu, X. Y. Xu, S. C. Li, and T. J. Wang) in Textile Research Journal, 2016.
