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谈服装之“毒” 精选

已有 4851 次阅读 2012-2-8 16:14 |个人分类:论文交流|系统分类:科研笔记| 服装

谈服装之

中国是世界服装的加工基地,全世界1/3以上的服装加工来源于中国。自2010年春天起,绿色和平曾数次对位于宁波的雅戈尔纺织工业城和位于广东省中山市的中山国泰染整有限公司所排的废水进行取样,并将样本分别送至英国埃克塞特大学的绿色和平研究实验室以及荷兰Omegam独立环境分析实验室进行检测。结果发现,废水中的主要有毒有害物质为壬基酚(NP)、全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)。这些物质干扰生物的内分泌,对生殖系统具有毒性,并对免疫系统和肝脏有影响。研究表明,这些物质即使含量很少,也极具危害性。

    高危化合物的毒性毒理

    不合格的服装中含有很多有害物质,如pH值、甲醛、重金属、杀虫剂、可分解致癌芳香胺染料、致敏染料以及氯化苯等,若其含量超标之后,对消费者的身体是极为有害的,下面简单介绍几种高危化合物的毒性毒理。

    1.甲醛。甲醛,化学式为HCHO,俗名蚁醛。常温下是气体,具有特殊臭味。甲醛性质比较活泼,在空气中能逐渐被氧化成甲酸,而甲酸是强还原剂。来自用N-羟甲基化合物处理过纺织物中的甲醛释放是一个日益增多的问题,它不仅在整理阶段,而且在使用时特别是服装缝制阶段都会发生,当织物暴露在高温和相对湿度较低时,这种甲醛释放极其明显。分光光度计可对甲醛进行定性定量分析。

    甲醛可与生物体内的原生质结合,改变蛋白质结构并将其凝固,甲醛会对人体呼吸道和皮肤产生强烈的刺激,引发呼吸道炎,皮肤炎以及皮肤过敏性疾病。甲醛在呼吸道及消化道粘膜中很快反应,与不同的功能基团结合或开始聚合反应,并很快在各种组织,特别在肝及红细胞中氧化成甲酸从尿中排出,易引起肺水肿及肝肾损伤等。

    采用甲醛作为反应剂可以提高助剂在纺织品中的耐久性,特别是经含有甲醛的树脂加工剂处理过的织物,抗皱性和防缩性好。其主要来自保持服装颜色的鲜艳美观的燃料和助剂产品,以及服装印花中所使用的粘合剂。目前纺织印染助剂中的甲醛超标主要来源于分散剂MF、含有甲撑磷酸的螯合剂、丙烯酰胺N-羟甲基助剂、皮革鞣剂、锦纶助剂等苯酚及其衍生物的甲醛缩合物[1]。因此色彩浓艳和印花的服装一般甲醛含量偏高,而素色的服装和无印花图案的服装甲醛含量则偏低。但这些纺织品及其制品在加工、穿着或使用过程中,产品中的甲醛会对人体产生不良作用。

    2.禁用偶氮染料。禁用偶氮染料又叫可分解芳香胺染料,即由可致癌芳香胺合成的染料,目前禁用偶氮染料分解的芳香胺有24种,其中包括联苯胺(92-87-5),3,3-二甲基联苯胺(119-90-4),4-氨基联苯(92-67-1),2,4-二氨基甲苯(95-80-7)对氯苯胺(106-47-8),2,4-二氨基甲醚(615-05-4),邻甲苯胺(95-93-7)等。2-萘胺和联苯胺致癌毒性最强,属于三级致癌物第一组,可导致恶性肿瘤,而目前大众熟知的苏丹红只是三级致癌物第二组,毒性还不如这两种物质。

    研究表明,部分偶氮染料在一定的条件下会还原出某些对人体或动物有致癌作用的芳香胺。纺织品及服装上的偶氮染料在与人体长期的接触中,可能被皮肤吸收,并在人体内扩散。实际上,偶氮染料本身并无致癌性,但某些被人体吸收的染料在人体正常代谢所发生的生化反应条件下,可能发生还原反应而分解出致癌芳香胺,并经过人体的活化作用改变DNA的结构,引起人体病变和诱发癌症。目前市场上流通的合成染料品种有2000多种,其中约70%的合成染料是以偶氮化学为基础的,而涉嫌可还原出致癌芳香胺的染料品种(包括某些颜料和非偶氮染料)210种。

    偶氮染料由于其功能的多样性被广泛的应用于纺织品和印染工业。丁丽英等用表面解析常压化学电离串联质谱(SDAPCI-MSn)实现了纺织品的无损检测,并且对芳香胺实现了定性定量分析。赵嵩等利用GC/MS单柱法检测禁用芳香胺,从MS图的差异、常规GC/MS柱上保留时间的差异以及不同极性GC柱上保留时间差异,对禁用芳香胺及其同分异构体进行了分离。

    目前,禁用偶氮染料的监控已成为国际纺织品和服装贸易中最重要的品质控制项目之一,也是生态纺织品最基本的质量指标之一[2]

    3.重金属。纺织品中的重金属主要来源于以下几个方面:纺织纤维原料的种植、制造和加工过程;金属络合染料;纺织加工过程中所使用的化学药品和助剂;纺织品生产和使用过程中设备、材料的交叉污染。

    有害重金属主要指砷、镉、铬、钴、铜、铅、汞、镍。1999年欧盟对进口服装作出规定,禁止在市场上使用有害重金属含量在0.5mg/cm2以上的与人体接触的辅料,:纽扣、拉链、装饰品等金属物[3]。某些重金属是维持生命不可缺少的物质,但浓度过高会对人体有害。而且重金属对人体的累积毒性也相当严重,一旦被人体过量吸收便会在肝、骨骼、肾、心及脑部积蓄,积累到某一程度时,便会对健康造成无法逆转的巨大损害。纺织品中的重金属来源于以下几个方面:天然植物纤维在生长过程中从土壤或空气中吸收;使用金属络合染料;印染加工中使用的助剂中的重金属等。金属络合染料的使用是纺织品中重金属的重要来源[4]

4.全氟辛烷磺酸基化合物。全氟辛烷磺酸基化合物(PFOS)是全氟化整理剂和全氟化表面活性剂的原料,是全氟化合物的代表,主要用于防水、拒油、易去污整理和特殊表面整理。

    PFOS一旦被生物体摄取后,会优先吸附在蛋白质上,大部分与血液中的血浆蛋白结合,并积累在肝脏组织和肌肉组织中,对肝脏、神经、心血管系统、生殖系统和免疫系统等拒油毒性和致癌性,还会造成呼吸系统病变,且PFOS毒性的持久性很强[5]。经试验证明,人体对PFOS的半排出时间需要8.7年,且当体内浓度积累2mg/kg时就会导致死亡。

    PFOS还是最难分解的有机污染物之一,在任何环境下试验都没有出现水解、光解或生物分解现象。同时,全氟辛酸及其盐也是一种难以分解的有机高聚物,也会在环境中聚集,在人体和动物组织中积累,既会进入食物链中,也会对人体健康与环境造成潜在危险。欧盟及世界各国都把禁用和限用这种含氟物质纳入纺织品的考核项目[6]

    循环再利用——再生衣的检测

     我国制定“废旧纺织品循环利用”的政策具有重要意义。目前,有不少企业采用回收塑料瓶制衣服。这大大降低了塑料瓶对环境的污染。但其中存在的一个问题,一直被我们忽视,以下是我们市场采购的再生衣服的检测。

再生衣服

图1 再生衣服

    采用X荧光能谱仪对样品进行检测,检测结果如下:

再生衣服EDXRF检测谱图局部放大

图2 再生衣服EDXRF检测谱图局部放大

    从图2EDXRF检测谱图可以看出,谱图上含有Sb并且峰值很高,这说明Sb含量不低。衣服被称之为人体的第二层皮肤,服装中含有的锑对人体的危害就更为严重了。发展循环经济,回收利用工业废料对人类和环境有着重要意义,但在回收环节做好各有害物质的去除工作也不容忽视。

    从根本上解决纺织带来的危害:仿生科技与三维打印技术

    若是从根本上解决纺织产业给消费者、环境带来的危害,在服装、家具等纺织品的加工过程中避免使用化学剂。在大自然中蝴蝶翅膀的绚丽色彩,孔雀色彩的光鲜亮丽等都给我们带来的新的思路——仿生科技。或者是从大自然中取得原料直接加工成服装的纺织品,略去中间的各种加工过程,亦可达到环保的目的,这就是三维打印技术。

    1.纺织品绿色无污染新技术——仿生技术。北京服装学院的研究人员通过研究孔雀羽毛结构得到启发,探索利用物理光学技术,通过一种叫光子晶体结构形成特颜色。这一原理类似于白光通过三棱镜形成七彩光,然后将某种单一颜色光定向的反射出来。这样,我们就完全可以利用某些纺织品材料中物质的物理结构形成特定的颜色,而不再仅仅依赖化学染色。

    日常的经验观察和科学研究都发现:孔雀羽毛的颜色不仅仅绚丽多彩,而且富有变化,如同金属光泽,闪烁发亮,这一原因也就是物理结构生色比传统的化学染料生色更加独特和神奇的地方。物理结构生色是光的干涉、折射等叠加,而化学染料的颜色产生是染料分子通过吸收某一颜色的光,而通过漫反射等呈现出它的互补色。所以,利用孔雀羽毛结构生色的仿生技术,可以在纺织品领域开发新型的生态环保功能的新型色彩纤维提供很好的技术研究发展方向。

    孔雀羽毛拥有非常丰富的鲜艳颜色,这一现象启发我们是否能够将羽毛的结构色和动态色中的光子晶体应用于纺织品中。在北京服装学院服装材料研究开发与评价北京市重点实验室基金项目资助下,科研人员采用了光学显微镜和扫描电镜等手段对孔雀羽毛的微观结构进行了分析,并参照物理学中二维光子晶体结构模型,深入研究了混合色的构成机理及结构变化因素对颜色合成的影响。同时,结合纳米仿生制备技术,提出了人工模拟纳米结构单元,并初步探讨了将这一结构生色作为纺织应用的新型印染方式的可行性。

    通过对孔雀羽毛的结构生色原理进行研究,发现蛋白质晶体纤维产生的干涉现象是孔雀羽毛绚丽多姿的主要原因。若结合纳米仿生制备技术,人工模拟纳米结构单元,将这周期结构生色机理用于纺织纤维行业中,使新型印染颜色明亮且永不消失。相信在不久的未来我们一定可以用上没有人工染料的多彩纺织品。不使用任何染料来对纺织品进行染色,从根源处解决了染料行业对环境及人体带来的危害[7]

    2.三维打印技术在纺织品中的应用。目前,作为快速成型技术的两大发展方向之一,桌面化快速成型系统已成为国内外快速成型领域的研究热点。三维打印机作为绿色的桌面快速成型设备,具有成本低、体积小、产品可具有多种颜色、可选择多种材料、噪声小。无污染等优点。

三维打印机将改变制造业的新闻不绝于耳,众多消息宣称三维打印技术能更高精度、更低成本进行打印——大到飞机零件,小到自制巧克力,无所不包。当然这种打印技术也可应用到纺织行业,世界已经利用这种技术制造出了一款比基尼,它借助弹簧来连接大量的小圆片,构成了独有的性感造型。其实,这款设计的真正亮点是:它可以完美地贴合使用者的身体曲线,不管什么罩杯都能穿着很舒适。下图为运用三维打印技术制作的“N12”比基尼

N12”比基尼

图3 N12”比基尼

    如果此项技术能广泛应用于纺织行业,那么从原料可以直接制作成服装,染色、整理等的工艺均可省略,成本亦可降低,最重要的是对环境与人体的危害可以根除。由此可见三维打印技术纺织行业中发展前景很是广阔。

    目前,环境的要求已成为纺织行业尤其是印染行业的重大的技术壁垒。无论是从染整工艺过程的设计还是从助剂的使用过程中都要严格按照相关规定的标准。然而从根本上解决问题才是治本的方法,因此,从长远来看生态纺织品必然是今后发展的重点。

 



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