趙銀桃，田明偉，，張憲勝，，曲麗君，，朱士鳳，(.， 6607；.， 6607)

1 引言

紡織行業(yè)作為我國(guó)的傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)，其在工業(yè)經(jīng)濟(jì)中的地位舉足輕重，進(jìn)一步促進(jìn)紡織行業(yè)穩(wěn)步高效的發(fā)展有著重要意義[1]。有“人類加工技術(shù)的第三次革命”之稱的輻照加工技術(shù)，是一種不同于其他加工方式的資源節(jié)約型加工技術(shù)，能大幅節(jié)約成本和時(shí)間，幾乎不產(chǎn)生污染，因此也是環(huán)境友好型加工方式[2-3]。電子束加工作為輻照加工中的重要方式，目前已被越來(lái)越多地應(yīng)用在紡織加工生產(chǎn)中，對(duì)紡織行業(yè)發(fā)展起到了一定的推動(dòng)作用。本文主要就電子束輻照技術(shù)在纖維改性[4,13]、紡織品后整理[5]及紡織生產(chǎn)廢棄物處理[6]中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

2 電子束輻照技術(shù)簡(jiǎn)介

20世紀(jì)90年代起，電子束輻照技術(shù)開(kāi)始迅猛發(fā)展，并在各行各業(yè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用[7-9]。電子輻照是以電子加速器為輻射源，電子束經(jīng)過(guò)高壓電場(chǎng)的加速發(fā)生聚集并作用于被輻照物質(zhì)，引起該物質(zhì)電離，電子束與被輻照物之間產(chǎn)生活性粒子，在體系中發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化，直至新的熱力學(xué)平衡出現(xiàn)為止[10-11]。一般來(lái)說(shuō)，電子束的穿透能力與電子束流的強(qiáng)弱呈正相關(guān)關(guān)系，電子束能量越高，輻照效果越充分[11]。在實(shí)際應(yīng)用中，電子束輻照較其他輻照方式具有輸出功率大、能量利用率高、穿透能力強(qiáng)、 生產(chǎn)加工效率高、容易控制、應(yīng)用簡(jiǎn)單、裝置簡(jiǎn)潔、反應(yīng)過(guò)程中不使用催化劑等優(yōu)點(diǎn)。另外，將電子束輻照應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)廢棄物的處理中，由于其處理產(chǎn)物是CO2、H2O等物質(zhì)，且操作簡(jiǎn)單、效率高、費(fèi)用低[12]，因而明顯比傳統(tǒng)的污染物處理方式要有優(yōu)勢(shì)。

3 電子束輻照技術(shù)在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 纖維改性方面的應(yīng)用

電子束輻照應(yīng)用于纖維改性方面可以直接或間接地彌補(bǔ)纖維某些性能的不足，又不會(huì)損壞纖維原有的優(yōu)良性能，而且操作簡(jiǎn)單，適合批量生產(chǎn)。

周斌等人[13]把電子束輻照技術(shù)應(yīng)用到聚丙烯纖維的改性上，利用誘導(dǎo)接枝的方法，將輻照過(guò)的丙烯酸接枝到聚丙烯基體上，再將聚丙烯材料浸泡在甲基丙烯酸丁酯單體溶液中，用電子束輻照接枝，最后得到吸附性能更好的新型聚丙烯材料，實(shí)現(xiàn)了對(duì)聚丙烯纖維的改性，提升了其性能。

司戈麗等人[14]對(duì)苧麻纖維進(jìn)行了劑量從0 kGy至2000 kGy的輻照，發(fā)現(xiàn)電子束輻照對(duì)改善纖維結(jié)晶度有很大幫助，并且結(jié)晶度隨輻照劑量的增大呈線性減小，因此通過(guò)改變輻照劑量的方式可以調(diào)節(jié)苧麻纖維的結(jié)晶度，從而達(dá)到對(duì)苧麻纖維改性的目的。

劉偉等人[15]將高能電子束輻照技術(shù)應(yīng)用于活性炭纖維，并測(cè)試其對(duì)苯酚的吸附情況，發(fā)現(xiàn)當(dāng)對(duì)活性炭纖維進(jìn)行一定強(qiáng)度的輻照時(shí)，其比表面積有增大的現(xiàn)象，后吸附能力隨比表面積的增大而增大，在80 Mrad處達(dá)到峰值，吸附能力開(kāi)始下降，這是由于高能電子束對(duì)纖維表面的撞擊造成的，因此選用合理的電子束輻照劑量可以提高活性炭纖維的吸附能力，進(jìn)而得到性能更優(yōu)異的新型活性炭纖維。

Sugano-Segura ATR等人[16]在聚丙烯纖維的制備中加入了硫酸鹽木質(zhì)素來(lái)提高纖維的抗氧化性能，但發(fā)現(xiàn)硫酸鹽木質(zhì)素的加入導(dǎo)致纖維屈服應(yīng)力的損失，而使用電子束輻照與硫酸鹽木質(zhì)素協(xié)同作用，可以保持甚至增強(qiáng)復(fù)合纖維的力學(xué)性能。因此可以應(yīng)用電子束輻照來(lái)保護(hù)纖維的性能不被改變，而間接達(dá)到對(duì)纖維改性的目的。

丁川[17]利用高能電子束對(duì)PET材料進(jìn)行輻照，實(shí)現(xiàn)了丙烯酸在纖維上的接枝，發(fā)現(xiàn)接枝率增大，斷裂強(qiáng)力提高，斷裂伸長(zhǎng)下降，并且PET燃燒后成炭，這是由于輻照后PET纖維表面受損，出現(xiàn)了類似于膨脹的現(xiàn)象，從而PET的阻燃及防融滴性能有了提升。

Park S等人[18]對(duì)聚丙烯腈纖維進(jìn)行電子束輻照，將其熱穩(wěn)定過(guò)程縮短了四分之一，且促使纖維中產(chǎn)生了多種鏈自由基，自由基的出現(xiàn)使得聚丙烯腈纖維在炭化之后有了足夠的抗拉強(qiáng)度和模量。與傳統(tǒng)方式相比，采用電子束輻照的方式節(jié)省了時(shí)間，而且纖維的性能也得到了改善。

3.2 紡織品后整理方面的應(yīng)用

隨著人們生活水平的提高，功能性紡織品已經(jīng)深入人心，然而紡織品功能性的獲得還離不開(kāi)后整理工序。傳統(tǒng)的紡織品后整理方式不僅工藝復(fù)雜，投入大，還給環(huán)境帶來(lái)了不可忽視的污染問(wèn)題[19]。電子束輻照技術(shù)憑借本身諸多優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多地被應(yīng)用到后整理工序，它的投入使用為紡織品的后整理帶來(lái)了巨大改變。

棉織物擁有非常好的吸濕性，但疏水能力不佳，吸濕后散失水分的能力較差，會(huì)給人體帶來(lái)陰冷或者悶熱的感覺(jué)[20]。杜金梅等人[21]提出先用醋酸酐對(duì)棉纖維進(jìn)行預(yù)處理，將一種或多種丙烯酸酯類物質(zhì)溶解于一種或多種醇類物質(zhì)中，在電子束輻照作用下，用溶液處理棉織物，從而改善棉織物的疏水性能。其中電子束輻照技術(shù)的應(yīng)用提高了產(chǎn)品的均勻性，節(jié)約了成本。

李文華[22]在織物印染流程中引入了電子束輻照技術(shù)，發(fā)現(xiàn)對(duì)棉坯布進(jìn)行輻照劑量為3 kGy的預(yù)輻照處理，織物的染色效果可達(dá)到最佳水平；對(duì)坯布階段的滌綸織物進(jìn)行劑量達(dá)10 kGy的預(yù)處理，織物的各項(xiàng)染色指標(biāo)效果最優(yōu)。對(duì)織物成品進(jìn)行輻照處理，也可以提升其印花效果，但效果稍遜于坯布的輻照處理。另外可以用電子束輻照對(duì)糊料進(jìn)行改性，印花均勻性有所提高，節(jié)約了成本和時(shí)間，并且有利于環(huán)境保護(hù)。

孟微等人[23]把電子束輻照技術(shù)應(yīng)用到了面料改性上，通過(guò)調(diào)節(jié)輻照時(shí)間、劑量等，測(cè)定了各種織物在電子束輻照作用下發(fā)生的性能變化，發(fā)現(xiàn)亞麻織物在接枝后，阻燃性能有所提升，當(dāng)接枝率達(dá)到14.33%以上時(shí)，織物的阻燃指標(biāo)可達(dá)到較高水平；滌綸織物的融滴性能得到改善，30 s內(nèi)融滴數(shù)量下降明顯；棉織物的抗菌、耐水洗及抗皺等性能都有提高。

將電子束輻照技術(shù)應(yīng)用于紡織品的后整理，不但可以減少工藝流程、提高生產(chǎn)效率和織物的性能、賦予織物新的功能，還可以減少環(huán)境污染。

3.3 處理印染廢水方面的應(yīng)用

目前紡紗印染等環(huán)節(jié)不僅浪費(fèi)大量水資源，而且會(huì)產(chǎn)生污染物排放[24]，嚴(yán)重污染環(huán)境。廢液中污染物成分復(fù)雜多樣，且根據(jù)加工工藝及紡織品的不同，污染物也會(huì)有所不同。其中重金屬等物質(zhì)會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大危害[25]，這些問(wèn)題的解決就迫切需要一種新的手段。電子束輻照技術(shù)影響電子束作用的因素主要是電子束流的強(qiáng)度和能量，能量越高穿透能就隨之增加，對(duì)污染的處理效果也就越好[11]。

Anvari F等人[26]對(duì)合成紡織廢水進(jìn)行了處理，探究了混凝法和電子束輻照相結(jié)合的方式對(duì)合成紡織廢水的處理效果。結(jié)果表明，廢液中的懸浮物質(zhì)在混凝法作用下減少，pH值先隨輻照劑量增加而增加，而后變化減慢甚至不再變化，另外在輻照作用下，廢液的脫色效率提高。

Paul J等人[27]把電子束輻照用于處理含有RR-120染料的活性偶氮染料水溶液中，對(duì)脫色率變化、化學(xué)需氧量降低率、有機(jī)碳總量、溶液pH值及五日內(nèi)生化需氧量這幾個(gè)方面進(jìn)行了觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)pH值降低，五日生化需氧量與化學(xué)需氧降低量的比值有所上升，也就是說(shuō)電子束輻照將溶液轉(zhuǎn)化為生物可降解，從而使得含有RR-120染料的印染廢水得以有效處理。

江蘇省將電子束輻照應(yīng)用到廢水處理的不同階段，得出電子束輻照應(yīng)用于最終出水處可提高污水的生物降解率，從而達(dá)到處理印染廢水，減少污染排放的目的[28]。

目前電子束輻照技術(shù)應(yīng)用于處理印染廢水取得了不錯(cuò)的成果，可以幫助有效減少污染物的排放，而且縮短了工藝流程，減少了二次污染，是紡織行業(yè)印染廢水，處理的新方式。

4 結(jié)語(yǔ)

電子束輻照技術(shù)已應(yīng)用到紡織生產(chǎn)中的多個(gè)流程，如纖維改性、紡織品后整理、印染廢水的處理。相比傳統(tǒng)的處理方法，電子束輻照技術(shù)流程短、耗時(shí)少、效率高，大大提高了紡織企業(yè)的效益。隨著人們對(duì)電子束輻照技術(shù)的不斷了解，電子束輻照技術(shù)會(huì)在紡織領(lǐng)域發(fā)揮更重要的作用，更好地推進(jìn)紡織行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黎僑.紡織行業(yè)的經(jīng)濟(jì)理論研究-評(píng)《中國(guó)紡織經(jīng)濟(jì)概論》[J].印染助劑,2017,34(8)：67.

[2] 吳明紅,徐剛,劉寧,等.電子束輻照處理難降解有機(jī)污染物[J].上海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,17(4):549—554.

[3] 賀新.核能科技 創(chuàng)新三強(qiáng)-王傳禎研究員與北京三強(qiáng)核力公司的10年奮斗[J].中國(guó)發(fā)明與專利, 2009，(11):45—46.

[4] 程量，張瑩，丁海燕，等.一種高能電子束改性醋酸纖維素纖維的工藝[P].中國(guó)專利：CN201510328476，2015—09—02.

[5] 吳海燕，張翔，王曉廣，等.利用電子束輻照對(duì)織物的耐久阻燃后整理方法[P].中國(guó)專利：CN201310396524，2013—12—18.

[6] 石鑫.輻射技術(shù)處理印染廢水[D].上海：上海大學(xué),2004.

[7] 施培新．食品輻照加工原理與技術(shù)[M]．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2004．

[8] 哈益明，施惠棟，王鋒，等．電子束食品輻照的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用特點(diǎn)[J]．核農(nóng)學(xué)報(bào)，2007，21(1)：61—64．

[9] 杜方嶺,王志芬,王守經(jīng),等.電子束輻射技術(shù)應(yīng)用研究及發(fā)展前景[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué),2009，(12):102—104.

[10] 顧可飛,趙志輝,高美須,等.電子束輻照技術(shù)在食品安全控制中的應(yīng)用[J].中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng),2008，(3):11—14.

[11] 陳建平,張會(huì)杰,米正輝,等.加速器電子束輻照技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理,2014, 34(3):1—6.

[12] 張娟琴,袁大偉,鄭憲清,等.電子束輻照技術(shù)在化學(xué)污染物處理中的應(yīng)用[J].環(huán)境科技,2012, 25(3):75—78.

[13] 周斌,王山英,張迎東,等.電子束輻照接枝法制備改性聚丙烯纖維吸附材料[J].天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2014，33(2):15—18.

[14] 司戈麗,韓兆磊,侯春宇.電子輻照對(duì)苧麻纖維結(jié)晶度的影響研究[J].核技術(shù),2013,(7):26—30.

[15] 劉偉,張玥,郝建鋼.高能電子束制備新型活性炭纖維的研究[J].天津紡織科技,2014,(2):27—28.

[16] Sugano-Segura A T R，Tavares L B，Rizzi J G F，et al. Mechanical and Thermal Properties of Electron Beam-irradiated Polypropylene Reinforced with Kraft Lignin[J]. Radiation Physics & Chemistry,2017,139.

[17] 丁川.電子束輻射引發(fā)滌綸(PET)接枝提高阻燃抗熔滴性能的研究[D].上海：東華大學(xué),2015.

[18] Park S，Yoo S H，Kang H R，et al. Comprehensive Stabilization Mechanism of Electron-beam Irradiated Polyacrylonitrile Fibers to Shorten the Conventional Thermal Treatment[J]. Scientific Reports,2016,(6):27330.

[19] 魏孟媛,和杉杉,段冀淵,等.功能性紡織品的安全性評(píng)估及其功能因子的分析[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2014,24(7):39—43.

[20] 葉遠(yuǎn)麗,李飛,馮志忠,等.基于個(gè)人防護(hù)的棉織物吸濕快干整理[J].服裝學(xué)報(bào),2017,2(6):483—487.

[21] 杜金梅,董晶,張璐璐,等.一種基于醋酸酐-丙烯酸酯類-電子束技術(shù)的棉織物疏水整理方法[P].中國(guó)專利：CN201510651837，2016—01—06.

[22] 李文華.利用電子輻照技術(shù)提升織物印花效果及色牢度[D].上海：東華大學(xué),2013.

[23] 孟微,周莉,錢海洪,等.基于高能電子束輻照技術(shù)的服裝面料功能化[J].服裝學(xué)報(bào),2016,1(2):138—141.

[24] 王靚雯,石瑞娟.紡織企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的影響因素及其路徑[J].消費(fèi)導(dǎo)刊,2017,(10):196—197.

[25] 肖九梅.破解印染廢水處理之困智引紡織行業(yè)綠動(dòng)未來(lái)[J].印染助劑,2017,34(10):6—12.

[26] Anvari F，Kheirkhah M，Amraei R. Treatment of Synthetic Textile Wastewater by Combination of Coagulation/Flocculation Process and Electron Beam Irradiation[J].Journal of Bioscience & Bioengineering，2014，118(2):134—138.

[27] Paul J，Rawat K P，Sarma K S，et al. Decoloration and Degradation of Reactive Red-120 Dye by Electron Beam Irradiation in Aqueous Solution.[J]. Appl Radiat Isot，2011，69(7):982—987.

[28] He S，Sun W，Wang J，et al. Enhancement of Biodegradability of Real Textile and Dyeing Wastewater by Electron Beam Irradiation[J].Radiation Physics & Chemistry，2015，(124):203—207.