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纺织领域艾草应用研究现状

时间:2021-04-22 09:33来源:未知 作者:admin 点击:
关键词: 艾草;精油;色素;棉织物;黏胶纤维;抗菌 纺织纤维是纺织品的基础原料。随着全球人口数量的不断增多及生活水平的大幅提高,传统的纺织品越来越满足不了人们的需求,研制新型环保绿色功能纺织品成为一种趋势[1]。与合成纤维相比,天然纤维具有来源广、
  
  关键词:艾草;精油;色素;棉织物;黏胶纤维;抗菌
  
  纺织纤维是纺织品的基础原料。随着全球人口数量的不断增多及生活水平的大幅提高,传统的纺织品越来越满足不了人们的需求,研制新型环保绿色功能纺织品成为一种趋势[1]。与合成纤维相比,天然纤维具有来源广、资源丰富、可降解、绿色环保可持续等优势。如艾草作为传统的中草药,其茎叶及提取物具有祛毒除湿、抗菌抑菌、治疗过敏等功能,已得到医药领域的认可,并被应用于众多领域[26]。本文将基于对艾草和纤维材料的了解,重点介绍艾草中的有效成分在棉织物、黏胶纤维,以及其他纤维或织物中的应用研究现状,以期为艾草在纺织领域的进一步发展提供参考。
  
  1艾草及其特性
  
  艾草,别名艾蒿、冰台、医草、灸草、香艾等,属菊科蒿属类植物[78],是我国传统的中药材之一,用药历史悠久。李时珍在《本草纲目》中提到,艾草具备抗菌抑菌、止血凝血等功能,艾叶可作用于人体肝、脾、肾等器官,能平喘止咳,排寒除湿[9]。用艾叶做针灸,可疏通经络,驱除体内毒素,治疗多种疾病。近几十年来,随着气相色谱质谱联用技术、提取分离技术等的进步,有关艾草化学成分的研究逐步深入。研究发现,艾草的化学成分主要包括挥发油、黄酮类化合物、三萜类化合物、多糖类化合物、鞣质及其他成分[1011]。不同成分的提取物在不同的领域均有应用。对于艾草的开发与利用,国内外已进行了大量的研究。Kim等[12]研究了韩国本土生产的艾叶茶中不饱和脂肪酸、维生素、总酚类化合物的含量,并将其与夏枯草的营养、化学性质和生物学特性进行了比较,发现与夏枯草相比,艾叶茶含有丰富的挥发性化合物,具有较强的自由基清除活性。何姿等[13]采用超声辅助提取法,研究了艾草中总黄酮的最佳提取工艺及抗氧化活性,发现通过最佳提取工艺,总黄酮提取量可达到177.5mg/g,且总黄酮具有很强的抗氧化活性。Abdulrahman[14]发现艾叶中的莽草酸可干扰视网膜内炎症介质的释放,并具有增强机体抗氧化活性的能力。
  
  2艾草在棉织物中的应用
  
  2.1艾草精油在棉织物中的应用
  
  不同产地的艾草精油,其醇类、烯类、醛酮类、酯类等化合物含量不一[15]。通过适当的方法将艾草精油整理到棉织物上,可赋予棉织物抗菌等功能。但由于精油自身具有挥发性,故目前艾草精油在应用时多采用核壳包覆的形式,即通过选取适当的壳聚合物材料,利用单凝聚法、复合凝聚法或喷雾干燥法等,将艾草精油与壳聚合物制成微胶囊,然后通过后整理的方式整理到棉织物上,以达到精油缓释的效果。He等[16]采用复合凝聚法制备了含有艾草精油的明胶阿拉伯胶微胶囊,并以树脂为交联剂,将微胶囊用于棉织物的后整理。研究发现,整理后的棉织物折痕回复角大于300°,9d后精油的释放量小于50%,且经多次洗涤后棉织物仍具备抗菌性。刘长青[17]发明了一种艾草精油微胶囊对棉织物的抗菌整理方法。其先将艾草精油制成微胶囊,再与黏合剂、分散剂、防皱交联剂等相关试剂按不同的比例配制成抗菌整理液,最后采用二浸二轧的工艺对棉织物进行整理。整理过程中,防皱交联剂与黏合剂、微胶囊、棉织物发生了交联醚化反应,形成了交联结构,这既增加了微胶囊耐洗涤的效果,同时又赋予棉织物抗菌、防皱等功能。王辉[18]利用明胶阿拉伯胶复合凝聚法制备了艾草精油微胶囊,并将微胶囊整理到棉织物上。结果发现,整理后的棉织物对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率高达97.42%和95.70%。陈萌等[19]采用饱和溶液法制备了艾蒿精油和一氯均三嗪-β-环糊精包合物,并将该包合物接枝到棉织物上,赋予了棉织物驱蚊功能。
  
  2.2艾草色素在棉织物中的应用
  
  如今,生活质量的提高促使人们生活的各个方面均朝着健康的方向发展。合成染料色谱齐全、染色方便,但对人体有一定的危害。天然染料生物降解性和环境相容性良好,部分染色产品还具有一定的药物治疗和保健作用,故逐渐成为研究的热点。艾草作为中药材的一种,其色素常作为染料用于棉纤维及棉织物的染色。以艾草色素为染料加工棉织物,具有绿色环保无污染,且对人体无害等特点,但艾草色素在水中以染料阴离子的形式存在,其与棉织物的亲和性较差,直接上染的棉织物染色牢度并不高,且染色性能较差,故需通过改性技术或改进染色工艺来提高棉织物的染色性能。如任洪利等[20]通过阳离子改性剂LD-8202对棉织物进行改性,探究了改性棉织物上染艾草色素后性能的变化,发现改性棉织物经艾草色素染色后具有较好的干、湿摩擦牢度及皂洗牢度,此外艾草色素还赋予改性棉织物良好的抗紫外性能。陈镇等[2122]运用细胞破壁技术提取了艾叶色素并用于棉织物的染色,探究了不同染色方式对棉织物的染色效果,发现预媒染色法所得棉织物的染色效果最佳,其色深度K/S值可达4.658,其他色牢度性能也达到了实际工业生产需求,填补了现有技术中艾叶色素植物染料的技术空白。
  
  3艾草在黏胶纤维中的应用
  
  黏胶纤维是以天然纤维素为原料,经一系列工序制成可溶性纤维素磺酸酯后,溶于稀碱液中制成黏胶纺丝原液[23],最后经湿法纺丝工艺制成的。黏胶纤维在服用、装饰用和产业用等领域都有广泛的应用。随着纺丝工艺的不断进步,黏胶纤维正逐步向功能化方向迈进。将艾草或其有效成分与黏胶纤维相结合,开发具有抗菌、保健等功能的黏胶纤维及纺织品用于医疗卫生、保健防护等领域,对开发新型功能黏胶纤维及其纺织品具有重要意义。当前,将艾草与黏胶纤维结合制备艾草/黏胶功能纤维或织物的研发尚处于初步阶段。研究内容主要集中在将艾草提取物或艾草茎杆研磨成的粉末或艾草精油直接加入黏胶纺丝原液中,制备含艾草成分的黏胶原丝。这些方法操作相对简单。黄效华[24-25]、王乐军等[26]分别介绍了几种含艾草提取物的黏胶纤维的制备方法。他们通过将艾草制备成抗菌剂,再与纺丝原液共混纺丝制备黏胶纤维。所得黏胶纤维染色效果好,抑菌率高,且具有较高的干、湿强度和湿模量。田群[27]用艾草杆浆粕纺丝液与普通纤维素浆粕纺丝液混合纺丝,制得艾草杆基黏胶纤维,避免了艾草杆焚烧导致的污染,其制备方法简便,产品具有抗菌功能。凌良仲等[28]将艾草的茎和叶研磨成粉,制成艾草水乳液,添加到黏胶纺丝液中,制备出具有抗菌抑菌、止血、抗过敏等多种保健功能的艾草黏胶短纤和艾草黏胶长丝。林燕平等[29]将青蒿精油加入黏胶纺丝液中,开发出具有驱蚊功能的复合黏胶纤维。研究发现,当复合黏胶纤维中青蒿精油质量分数为10%时,复合黏胶纤维的驱蚊率高达89.42%。此外,还有部分研究将艾草中的某些成分与其他功能性药物混合后,再与黏胶纤维组合。如王一飞等[30]将艾绒、黏胶纤维、芍药根、灯笼草等不同的物质,按照不同的配比混合在一起,开发出抗菌除异味卫生巾。该卫生巾能长时间保持抗菌、消炎、保健等作用,且透气性好,具有良好的除臭功能,可预防多种妇科疾病,解决了传统卫生巾普遍存在的问题。目前,国外关于艾草/黏胶纤维的研究报导并不多见,国内对艾草/黏胶纤维的研究也是近几年才初露头角。相信经过深入的研究,由艾草/黏胶纤维制成的成品将会逐渐被公众接受,并将更多地应用在生活中。
  
  4艾草在其他纤维或织物中的应用
  
  艾草除了应用于棉织物和黏胶纤维中外,在丝织物中也有应用。真丝纤维作为一种珍贵的纺织原料,其织物具有优良的服用性能,如质地轻柔飘逸、滑爽舒适等,故倍受青睐;但普通真丝纤维制品具有弹性小、抗菌性差等缺点。蒋芳等[31]运用艾叶纳米银溶胶对真丝织物进行抗菌整理,发现整理后的真丝织物对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌均具有良好的抗菌性,且真丝织物原有的优良性能基本不变。官建[32]运用涂层和浸轧整理的方式,采用艾叶水煮液对真丝织物进行抗菌整理,结果发现浸轧整理后真丝织物的抑菌效果远高于涂层整理后的真丝织物。陈美云等[33]采用碱性水溶液提取艾草天然染料并对真丝绸进行染色,探究了不同工艺参数对真丝绸染色性能的影响。结果表明,用艾草碱性提取物染色的真丝绸具有较好的染色牢度,但媒染工艺对真丝绸染色牢度提高效果不明显。在毛纺织领域也能见到艾草应用的踪影。杜士良[34]发明了一种含艾蒿提取液的羊毛衫抗菌防霉整理液及其制备方法,发现经所得整理液整理后,羊毛衫的抗菌防霉性能得到很大提升。王春梅等[35]研究发现,经艾蒿提取液染色的羊毛织物,耐摩擦和耐皂洗牢度一般,但抗菌性及芳香性明显增强。此外,艾草在功能性合成纤维及其织物的开发中也有应用。辛斌杰等[36]将艾草精油中的1,8桉油精加入用二甲基乙酰胺溶液溶解的聚砜酰胺中,制备纺丝原液,然后通过湿法纺丝工艺制得1,8桉油精保健聚砜酰胺纤维。该发明赋予了聚砜酰胺纤维保健性,提高了聚砜酰胺纤维的医用价值。张宗申等[37]将艾草纤维、石墨烯纤维及新疆长绒棉按不同的比例混合,制备出具有抑菌功能的艾草石墨烯纤维毛巾,降低了毛巾老化及滋生细菌的现象,满足了人们的需求。
  
  5结语
  
  艾草作为一种传统的中草药,资源丰富,生长能力强,植株全身可利用,其不仅在药学、园艺、食品加工等领域应用广泛,在纺织领域亦有许多应用,如将艾草精油、茎叶提取物添加到纺丝液中,或通过后整理的方式整理到纤维或织物上,赋予纺织品抗菌保健功能;或者利用艾草蒸煮液提取天然色素,采用不同的染色方式对织物进行染色整理;等等。相信随着国内外市场对天然绿色抗菌保健功能纺织品需求量的不断增加,艾草的优势将凸显,艾草在纺织领域将迎来广阔的应用前景。
  
  作者:孙丽娟 封严 单位:天津工业大学纺织科学与工程学院
(责任编辑:mac)
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