紡織領域艾草應用研究現狀
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關鍵詞:艾草;精油;色素;棉織物;黏膠纖維;抗菌
紡織纖維是紡織品的基礎原料。隨著全球人口數量的不斷增多及生活水平的大幅提高，傳統的紡織品越來越滿足不了人們的需求，研制新型環(huán)保綠色功能紡織品成為一種趨勢［1］。與合成纖維相比，天然纖維具有來源廣、資源豐富、可降解、綠色環(huán)?？沙掷m(xù)等優(yōu)勢。如艾草作為傳統的中草藥，其莖葉及提取物具有祛毒除濕、抗菌抑菌、治療過敏等功能，已得到醫(yī)藥領域的認可，并被應用于眾多領域［26］。本文將基于對艾草和纖維材料的了解，重點介紹艾草中的有效成分在棉織物、黏膠纖維，以及其他纖維或織物中的應用研究現狀，以期為艾草在紡織領域的進一步發(fā)展提供參考。
1艾草及其特性
艾草，別名艾蒿、冰臺、醫(yī)草、灸草、香艾等，屬菊科蒿屬類植物［78］，是我國傳統的中藥材之一，用藥歷史悠久。李時珍在《本草綱目》中提到，艾草具備抗菌抑菌、止血凝血等功能，艾葉可作用于人體肝、脾、腎等器官，能平喘止咳，排寒除濕［9］。用艾葉做針灸，可疏通經絡，驅除體內毒素，治療多種疾病。近幾十年來，隨著氣相色譜質譜聯用技術、提取分離技術等的進步，有關艾草化學成分的研究逐步深入。研究發(fā)現，艾草的化學成分主要包括揮發(fā)油、黃酮類化合物、三萜類化合物、多糖類化合物、鞣質及其他成分［1011］。不同成分的提取物在不同的領域均有應用。對于艾草的開發(fā)與利用，國內外已進行了大量的研究。Kim等［12］研究了韓國本土生產的艾葉茶中不飽和脂肪酸、維生素、總酚類化合物的含量，并將其與夏枯草的營養(yǎng)、化學性質和生物學特性進行了比較，發(fā)現與夏枯草相比，艾葉茶含有豐富的揮發(fā)性化合物，具有較強的自由基清除活性。何姿等［13］采用超聲輔助提取法，研究了艾草中總黃酮的最佳提取工藝及抗氧化活性，發(fā)現通過最佳提取工藝，總黃酮提取量可達到177．5mg/g，且總黃酮具有很強的抗氧化活性。Abdulrahman［14］發(fā)現艾葉中的莽草酸可干擾視網膜內炎癥介質的釋放，并具有增強機體抗氧化活性的能力。
2艾草在棉織物中的應用
2．1艾草精油在棉織物中的應用
不同產地的艾草精油，其醇類、烯類、醛酮類、酯類等化合物含量不一［15］。通過適當的方法將艾草精油整理到棉織物上，可賦予棉織物抗菌等功能。但由于精油自身具有揮發(fā)性，故目前艾草精油在應用時多采用核殼包覆的形式，即通過選取適當的殼聚合物材料，利用單凝聚法、復合凝聚法或噴霧干燥法等，將艾草精油與殼聚合物制成微膠囊，然后通過后整理的方式整理到棉織物上，以達到精油緩釋的效果。He等［16］采用復合凝聚法制備了含有艾草精油的明膠阿拉伯膠微膠囊，并以樹脂為交聯劑，將微膠囊用于棉織物的后整理。研究發(fā)現，整理后的棉織物折痕回復角大于300°，9d后精油的釋放量小于50%，且經多次洗滌后棉織物仍具備抗菌性。劉長青［17］發(fā)明了一種艾草精油微膠囊對棉織物的抗菌整理方法。其先將艾草精油制成微膠囊，再與黏合劑、分散劑、防皺交聯劑等相關試劑按不同的比例配制成抗菌整理液，最后采用二浸二軋的工藝對棉織物進行整理。整理過程中，防皺交聯劑與黏合劑、微膠囊、棉織物發(fā)生了交聯醚化反應，形成了交聯結構，這既增加了微膠囊耐洗滌的效果，同時又賦予棉織物抗菌、防皺等功能。王輝［18］利用明膠阿拉伯膠復合凝聚法制備了艾草精油微膠囊，并將微膠囊整理到棉織物上。結果發(fā)現，整理后的棉織物對大腸埃希菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率高達97．42%和95．70%。陳萌等［19］采用飽和溶液法制備了艾蒿精油和一氯均三嗪-β-環(huán)糊精包合物，并將該包合物接枝到棉織物上，賦予了棉織物驅蚊功能。
2．2艾草色素在棉織物中的應用
如今，生活質量的提高促使人們生活的各個方面均朝著健康的方向發(fā)展。合成染料色譜齊全、染色方便，但對人體有一定的危害。天然染料生物降解性和環(huán)境相容性良好，部分染色產品還具有一定的藥物治療和保健作用，故逐漸成為研究的熱點。艾草作為中藥材的一種，其色素常作為染料用于棉纖維及棉織物的染色。以艾草色素為染料加工棉織物，具有綠色環(huán)保無污染，且對人體無害等特點，但艾草色素在水中以染料陰離子的形式存在，其與棉織物的親和性較差，直接上染的棉織物染色牢度并不高，且染色性能較差，故需通過改性技術或改進染色工藝來提高棉織物的染色性能。如任洪利等［20］通過陽離子改性劑LD-8202對棉織物進行改性，探究了改性棉織物上染艾草色素后性能的變化，發(fā)現改性棉織物經艾草色素染色后具有較好的干、濕摩擦牢度及皂洗牢度，此外艾草色素還賦予改性棉織物良好的抗紫外性能。陳鎮(zhèn)等［2122］運用細胞破壁技術提取了艾葉色素并用于棉織物的染色，探究了不同染色方式對棉織物的染色效果，發(fā)現預媒染色法所得棉織物的染色效果最佳，其色深度K/S值可達4．658，其他色牢度性能也達到了實際工業(yè)生產需求，填補了現有技術中艾葉色素植物染料的技術空白。
3艾草在黏膠纖維中的應用
黏膠纖維是以天然纖維素為原料，經一系列工序制成可溶性纖維素磺酸酯后，溶于稀堿液中制成黏膠紡絲原液［23］，最后經濕法紡絲工藝制成的。黏膠纖維在服用、裝飾用和產業(yè)用等領域都有廣泛的應用。隨著紡絲工藝的不斷進步，黏膠纖維正逐步向功能化方向邁進。將艾草或其有效成分與黏膠纖維相結合，開發(fā)具有抗菌、保健等功能的黏膠纖維及紡織品用于醫(yī)療衛(wèi)生、保健防護等領域，對開發(fā)新型功能黏膠纖維及其紡織品具有重要意義。當前，將艾草與黏膠纖維結合制備艾草/黏膠功能纖維或織物的研發(fā)尚處于初步階段。研究內容主要集中在將艾草提取物或艾草莖桿研磨成的粉末或艾草精油直接加入黏膠紡絲原液中，制備含艾草成分的黏膠原絲。這些方法操作相對簡單。黃效華［24-25］、王樂軍等［26］分別介紹了幾種含艾草提取物的黏膠纖維的制備方法。他們通過將艾草制備成抗菌劑，再與紡絲原液共混紡絲制備黏膠纖維。所得黏膠纖維染色效果好，抑菌率高，且具有較高的干、濕強度和濕模量。田群［27］用艾草桿漿粕紡絲液與普通纖維素漿粕紡絲液混合紡絲，制得艾草桿基黏膠纖維，避免了艾草桿焚燒導致的污染，其制備方法簡便，產品具有抗菌功能。凌良仲等［28］將艾草的莖和葉研磨成粉，制成艾草水乳液，添加到黏膠紡絲液中，制備出具有抗菌抑菌、止血、抗過敏等多種保健功能的艾草黏膠短纖和艾草黏膠長絲。林燕平等［29］將青蒿精油加入黏膠紡絲液中，開發(fā)出具有驅蚊功能的復合黏膠纖維。研究發(fā)現，當復合黏膠纖維中青蒿精油質量分數為10%時，復合黏膠纖維的驅蚊率高達89．42%。此外，還有部分研究將艾草中的某些成分與其他功能性藥物混合后，再與黏膠纖維組合。如王一飛等［30］將艾絨、黏膠纖維、芍藥根、燈籠草等不同的物質，按照不同的配比混合在一起，開發(fā)出抗菌除異味衛(wèi)生巾。該衛(wèi)生巾能長時間保持抗菌、消炎、保健等作用，且透氣性好，具有良好的除臭功能，可預防多種婦科疾病，解決了傳統衛(wèi)生巾普遍存在的問題。目前，國外關于艾草/黏膠纖維的研究報導并不多見，國內對艾草/黏膠纖維的研究也是近幾年才初露頭角。相信經過深入的研究，由艾草/黏膠纖維制成的成品將會逐漸被公眾接受，并將更多地應用在生活中。
4艾草在其他纖維或織物中的應用
艾草除了應用于棉織物和黏膠纖維中外，在絲織物中也有應用。真絲纖維作為一種珍貴的紡織原料，其織物具有優(yōu)良的服用性能，如質地輕柔飄逸、滑爽舒適等，故倍受青睞;但普通真絲纖維制品具有彈性小、抗菌性差等缺點。蔣芳等［31］運用艾葉納米銀溶膠對真絲織物進行抗菌整理，發(fā)現整理后的真絲織物對金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌均具有良好的抗菌性，且真絲織物原有的優(yōu)良性能基本不變。官建［32］運用涂層和浸軋整理的方式，采用艾葉水煮液對真絲織物進行抗菌整理，結果發(fā)現浸軋整理后真絲織物的抑菌效果遠高于涂層整理后的真絲織物。陳美云等［33］采用堿性水溶液提取艾草天然染料并對真絲綢進行染色，探究了不同工藝參數對真絲綢染色性能的影響。結果表明，用艾草堿性提取物染色的真絲綢具有較好的染色牢度，但媒染工藝對真絲綢染色牢度提高效果不明顯。在毛紡織領域也能見到艾草應用的蹤影。杜士良［34］發(fā)明了一種含艾蒿提取液的羊毛衫抗菌防霉整理液及其制備方法，發(fā)現經所得整理液整理后，羊毛衫的抗菌防霉性能得到很大提升。王春梅等［35］研究發(fā)現，經艾蒿提取液染色的羊毛織物，耐摩擦和耐皂洗牢度一般，但抗菌性及芳香性明顯增強。此外，艾草在功能性合成纖維及其織物的開發(fā)中也有應用。辛斌杰等［36］將艾草精油中的1，8桉油精加入用二甲基乙酰胺溶液溶解的聚砜酰胺中，制備紡絲原液，然后通過濕法紡絲工藝制得1，8桉油精保健聚砜酰胺纖維。該發(fā)明賦予了聚砜酰胺纖維保健性，提高了聚砜酰胺纖維的醫(yī)用價值。張宗申等［37］將艾草纖維、石墨烯纖維及新疆長絨棉按不同的比例混合，制備出具有抑菌功能的艾草石墨烯纖維毛巾，降低了毛巾老化及滋生細菌的現象，滿足了人們的需求。
5結語
艾草作為一種傳統的中草藥，資源豐富，生長能力強，植株全身可利用，其不僅在藥學、園藝、食品加工等領域應用廣泛，在紡織領域亦有許多應用，如將艾草精油、莖葉提取物添加到紡絲液中，或通過后整理的方式整理到纖維或織物上，賦予紡織品抗菌保健功能;或者利用艾草蒸煮液提取天然色素，采用不同的染色方式對織物進行染色整理;等等。相信隨著國內外市場對天然綠色抗菌保健功能紡織品需求量的不斷增加，艾草的優(yōu)勢將凸顯，艾草在紡織領域將迎來廣闊的應用前景。
作者：孫麗娟 封嚴 單位：天津工業(yè)大學紡織科學與工程學院
