功能性地毯的研究进展

李丽娟，崔 旗，王书东

(1.天津工业大学，天津 300387；2.滨州东方地毯有限公司，山东 滨州 256600)

功能性地毯的研究进展

李丽娟1，崔 旗2，王书东2

(1.天津工业大学，天津 300387；2.滨州东方地毯有限公司，山东 滨州 256600)

文章主要介绍了功能性地毯在国内外的研究进展，主要包括阻燃地毯，抗静电地毯，抗菌地毯，保温地毯，防火地毯，光纤地毯，智能地毯，发电地毯，自洁地毯等。

地毯；功能性；研究进展

1 功能性地毯在国内外的研究进展

地毯是一种软质铺地材料，不仅使人行走时舒适，防止滑跌，还具有吸音，减少噪音及隔热效果，是华丽、高雅的装饰材料，还可简化地面施工，因此，各种地毯都受到人们的青睐，并且地毯向多功能性发展，现地毯已用于多种领域[1-2]。

1.1 阻燃地毯

我国纺织品的阻燃按生产过程及阻燃剂的引入方法大致分为纤维的阻燃处理和织物的阻燃整理两类。其中，织物阻燃整理方法有浸轧焙烘法、浸渍—烘燥法、有机溶剂法、涂布法。

聚丙烯(Polypropylene)纤维商品名为丙纶，聚丙烯比重轻，抗污性和织造性好，且价格低廉，是世界地毯制造业的第二大原料，广泛地用于地毯基布和背衬材料。但它最大缺点之一是不耐燃，限氧指数(LOI)只有17.0～18.5，属易燃热塑性纤维。纤维及纺织品的阻燃方法，按生产过程及阻燃剂的引入方法，一般分为原丝的阻燃改性和阻燃整理两类。

丙纶针刺地毯具有质轻、耐磨、价廉、美观等优点,深受消费者的欢迎。目前，国外丙纶簇绒地毯阻燃方式多采用：一是原丝阻燃改性共混法,即将阻燃剂混入纺丝熔体。这种方法效果虽好，但对于廉价的合纤丙纶地毯增加成本太高；另一种阻燃方法是根据丙纶簇绒地毯结构，将其背衬胶乳阻燃，从而使地毯达到阻燃标准，这是对价廉的合纤丙纶地毯较为实用的有效阻燃方法。丙纶是一种易燃的化学纤维，地毯背衬用胶也大多是易燃的高分子乳胶。选择阻燃剂的要求是用量少，阻燃作用好，成本低，无毒性，并且不影响丙纶针刺地毯的美观及优良性能。

何浩东等[3]研究开发了FH复合阻燃剂，用于背衬胶乳阻燃法加工丙纶簇绒地毯。工艺简单，阻燃效果显著，其阻燃背衬胶乳氧指数可达70以上。吴全才等[4]研究了丙纶针刺地毯背衬阻燃的方法。采用正交实验方法考查了阻燃剂超细氢氧化铝(A)用量；阻燃剂十溴二苯醚(B)用量；阻燃增效剂FS(C)用量对丙纶针刺地毯背衬阻燃效果的影响。贺良震等[5]阐述了小型地毯的阻燃加工工艺，比较和优化了阻燃加工的工艺流程，讨论了影响小型地毯阻燃效果的各种因素，提出了整体喷淋阻燃剂的加工方法较适合小型地毯的阻燃加工。

1.2 抗静电地毯

通常把在标准状态下体积比电阻小于1010 Ω·cm(一般为108 ～1012 Ω·cm)的纤维称为抗静电纤维。抗静电地毯选用部分导电纤维可提高抗静电性能。生产抗静电地毯是未来地毯业发展的一个方向。目前市场上高档抗静电机织地毯大部分采用羊毛和抗静电锦纶混纺织造，羊毛、锦纶膨体纱(BCF)变形长丝和导电纤维混纺织造等，部分采用腈纶、涤纶和丙纶，而针刺地毯大部分采用涤纶、丙纶和腈纶簇绒。

近年来，丙纶和尼龙机织、针刺地毯广泛进人了家庭、宾馆和计算机房等设施内，同时建筑物的密封性提高，空调设备的应用，使易发生静电的低湿度环境大大增加。由于地毯和鞋底的摩擦而产生的人体带电，在人接触金属物体或相互握手时，瞬间的放电，产生电击现象，其后果是对人的心理造成一种恐惧感或干扰电子仪器的正常工作。

美国Monsanto公司用尼龙和碳纺成双组份纤维，该纤维具有导电性。将它掺入地毯中，可使地毯中聚集的静电消散，消除地毯的电击现象[6-7]。

1.3 抗菌地毯

抗菌纺织品是随着人们生活水平提高和工业发展的需要而提出来的。曾有用金属化合物作为抗菌剂通过一定的途径，如浸染、吸附等方法，对织物进行处理，使织物表面附上一层抗菌剂，具有一定的抗菌效果，这类金属化合物大多属于重金属化合物，有一定的毒性，且耐洗性差。1975年开始，国外又转入了低毒抗菌剂处理织物的研究和开发，如有机硅基胺盐、芳香卤代化合物等开始用于纺织品的抗菌处理。此后新的抗菌纺织品不断出现，但绝大多数仍采用对织物表面进行处理的方法，其抗菌效果短暂，耐久性很不理想。20世纪80年代末90年代初，国内外都致力于永久性抗菌纺织品的开发和研究，以合适的抗菌剂与成纤高聚物共混或共聚，制得抗菌高聚物。先后有抗菌腈纶、抗菌丙纶、抗菌锦纶、抗菌涤纶等产品面市。这些纤维大多数采用沸泡石等无机抗菌剂，而国内近几年也有以陶土及Ag系类无机物与聚丙烯、聚醋共混纺丝制成抗菌纤维，但这类抗菌纤维的抗菌范围有限，抗菌率低(仅有70%～80%)，有的还有颜色。

曹惠椿等[8]在纺丝挤出前向高聚物中添加一种有机、无毒、高效的抗菌剂，制得抗菌率高达 90%的抗菌纤维。此种抗菌剂不溶于水，与高聚物具有良好的相容性，因此制得的纤维抗菌效果持久。Radici集团是世界上最早生产抗菌锦纶6的公司之一。抗菌剂是在纺丝过程中，而不是在后整理工艺中添加的，这意味着地毯可以持久保持抗菌性能，保持清新和避免产生异味。AlphaSan是美国Milliken & Company 公司推出的创新产品之一。AlphaSan抗菌剂采用先进的银抗菌技术来抑制能够使消费品和商用品产生异味、褪色和变质的细菌、霉菌、蛀虫和其它微生物的生长。

无机抗菌剂主要包括载体与抗菌成分，其中载体为氟石、硅胶等多孔材料，抗菌成分为金属离子(Hg、Ag、Cu、Zn等以及它们的化合物)。目前最常用的是银系抗菌剂。Agion公司开发的具有吸附除臭功能的Ag基系列的抗菌防臭整理剂及其工艺，可应用于床单、地毯等的除臭，成本低且工艺简单。有研究者采用纳米级银微粒直接处理纺织品，获得了抗菌率超过98%的抗菌纺织品，但耐洗性较差，且颜色也发生了很明显的变化。但银离子化学性质较活泼，对光和热较敏感，特别是经紫外线长时间照射后会还原为黑色的单质银，影响织物外观，国外使用银络合离子替代银离子，或者使用变色抑制剂来解决这一问题。

光催化抗菌剂能够同时杀灭细菌及其残骸，并能分解细菌所分泌的毒素，其中研究最多的是锐钛型纳米TiO2，但其对光的利用率不高，而且对织物有一定损伤，限制了其应用。一些研究者通过掺杂其他离子(如N、C)的方式，拓宽其使用范围，提高抗菌性能，但应用在织物上的研究不多。目前，一些研究者将银以纳米TiO2为载体制成纳米级复合粉体，并通过一定方法应用到纤维上，使纤维获得银离子溶出抗菌和TiO2光催化抗菌的双重杀菌功能，且两种抗菌作用相互促进，使得抗菌效果远优于含量相同的单一抗菌剂，可广泛用于床单、地毯等产品[9]。

1.4 易清洗地毯

英国乐宝地毯表面绒毛采用耐磨性能极佳的尼龙纤维，以超高压静电植毛方式植入底层。毛丛密实，既不会脱落，又不会掉毛，倒毛，每平方米约有8000万根纤维，其密度比传统的化纤地毯高出4～8倍，双足踩于上面，脚感舒适无比，并有良好的回弹性能，这种乐宝地毯的结构有其独道之处，其两个产品系列中方块毯系采用4层结构，即两层防水底胶层和两层玻璃纤维层组成，满铺毯(卷材状)则由一层防水底胶和一层玻璃纤维层组成它们都具有防水、防蛀防霉、阻燃、耐压、耐磨、抗静电等特性。除此之外，它与传统化纤地毯最大区别在于便于清洗。如果乐宝地毯沾上污渍，可用刮刀类工具铲除，用刷子蘸水刷洗，如果用清洁剂，最后用清水净后吸干即可。

1.5 保温地毯

日本的科研人员推出了一种电子保温地毯。这种地毯具有根据室温自动调节的功能，地毯上装有接收装置，每隔5 min接收一下布置在墙上的温度遥控仪发出的室温资料。当室温低于要求时接收装置会自动接通电源，使地毯变热，室温达到要求时则会自动切掉电源，停止供暖。

1.6 光纤地毯

这种地毯是由美国一家公司研制生产的新品，他们在地毯的生产过程中编入丙烯酸系光学纤维。这种新颖的光纤地毯独到之处是它能发出各种闪光的美丽图案，不仅可以用来装饰房间，还能作为娱乐场所舞会及演出照明等用。有趣的是，公共建筑突然意外停电时，这种光纤地毯还会显示出各个箭头，给人指路。

1.7 智能地毯

哈尔滨工程大学研制了一种“智能地毯”，它看起来与普通地毯并无区别,但却能使入室图谋不轨者暴露无遗。铺设在普通地毯下表面的若干传感器和光纤、放置在隐蔽处的微型摄像机和可存储人像信息的微处理器，以及一个语音芯片，是这种“智能地毯”的几个关键部件。

智能地毯的工作方式是，当有人踏到它时，下面的传感器就会通过光纤向检测仪传送异常信号，经过检测确认有人进入时，就向摄像机发出工作指令，再将拍摄到的人的影像信息传送给微处理器，后者将其与事先存储的“合法者”影像信息进行比较，如果异常，就指示语音芯片向保安人员喊话抓贼，或自动拨通报警电话。

1.8 “魔法地毯”

英国曼彻斯特大学的科研人员最近发明了一种神奇的地毯，可以有效防止老年人跌倒。

该研究小组的成员使用一种新颖的电磁层析成像技术，研发了一种先进的智能地毯。通过监控在地毯上行走者的步伐，地毯可以在老人即将摔倒时发出提示音，从而避免摔伤事故发生。地毯里的塑料光学纤维就是奥妙所在，只要有人踏上地毯，地毯里的光学纤维就会弯曲，实时记录下踩踏者的行走模式，然后地毯边缘的微型电子传感器就把记录下的信息传送给连接的电脑，电脑会自动分析这些信息，显示出踩踏者的足迹，同时识别其行走过程中的细小变化，以此判断其是否会突然跌倒[10]。

1.9 夜光地毯

“田同志啊，来新疆支边很光荣，特别是能分到我们555团下的五连，更光荣。要把这儿当永远的家。你呢，年龄也正适合成家，我们考虑，你和杨连长近期就把婚事办了。现在给半天时间你们谈谈，没我的命令，谁都不许撤退。”田志芳第一次见刀营长，他和向阳花并排坐在一起，如何看都像父女，只有他俩交换眼神时，才像夫妻。

英国研究人员发明了一种踩上去能发光的地毯，这种夜光地毯不但可以发光，而且还可通过发光显示人们的脚印。这种夜光地毯的原理是电致发光。夜光地毯里布满了细微的线圈，当一个人踩在地毯上时，压力做功使得线圈发电，启动线圈中储存的电能，地毯中有微弱的电流通过，结果被踩的地方就亮了起来。过了一会儿，这些亮光又消失了。这款地毯的设计非常人性化，可以反复充电使用，而且它的光线十分微弱，既可以满足你的照明需求，又不会惊扰家人或同伴，还不会影响你上床继续睡觉。

目前，脚踩发光地毯还只是一种概念产品，市场上已经出现的闪光地毯和荧光地毯往往是整夜发光的产品。闪光地毯是一种光纤闪光产品，它利用光纤科技使任何附着在地毯上的图案发光，并通过大量的发光点来实现多种闪烁效果，起到装饰美化的作用。荧光地毯是尼龙纤维渗入发光材料制成的，材质是经过阻燃处理的尼龙纤维，因为在织造过程中渗入了发光材料，铺设在室内地面上，在灯光的照射下，可闪烁生辉散发五彩缤纷的光芒。

1.10 发电地毯

德国研究人员发明了一种能发电的地毯，它是利用摩擦生电的原理研制而成。为了避免人们对发电线圈产生排斥心理，那些线圈随着地毯的花纹进行巧妙的编织。当人踏在地毯上时即能发电，若用导线连接，可作为冰箱、洗衣机及电视机等家用电器的能源，也可对蓄电池充电。这种地毯装有绝缘层，安全可靠。

美国佛罗里达州的一位工程师也设计出一种利用步行来发电的发电地毯。他将这种装置埋在公共场所地毯下，上面是一排踏板，当行人踏在上面时，体重压到板上，使与之相连的摇杆也被压下。摇杆从一个方向带动中心轴旋转，从而带动发电机发电。当众多行人连续在踏板上行走时，摇杆不断被压下，使中心轴不停地转动发电。这种装置安装在大街、商场、火车站等处，所发出的电可以用来照明和驱动电风扇。

1.11 自洁地毯

日本研究人员在丙烯酸纤维中掺入氧化钛，开发出一种具有良好自洁功能的新型纤维，用这种纤维制作的地毯具有自洁功能。丙烯酸纤维的表面存在着大量直径为几十纳米的孔穴，能够以物理方式有效地吸附异味、细菌、污物等有机物。在光照的情况下，掺入地毯纤维的氧化钛微粒对这些有机物进行分解。因此，这种地毯在阳光下晒晒就干净了。

1.12 航空地毯

近十年来，国内地毯行业的生产得到了迅猛的发展，商用、民用地毯保持着不断发展壮大的趋势，而飞机、邮轮、火车用产业地毯也随着世界经济的全球化而蓬勃发展起来，其中飞机用航空地毯作为产业地毯中的高端产品，因其具有很高的技术含量及使用要求，使大多数地毯生产企业望而却步。但航空业在近几年的飞速发展，使航空地毯的需求量每年呈成倍增长趋势。因此开发适合飞机使用要求的高端航空地毯是地毯行业的重大课题。汤华荣等[12]针对目前航空地毯发展的迫切需求，开发了符合民航安全要求，超轻阻燃、节能环保型的航空地毯。原料采用优质纯新西兰羊毛，半精梳纺纱工艺，使纱线丰满而富有弹性及蓬松度，通过绒高在机密度的适当调整，每平方米地毯绒重降低50 g，降低地毯重量，且能保证地毯绒面整体的丰满程度，降低地毯重量。

2 功能性地毯的发展前景

地毯以其门类繁多、取材广泛、千姿百态俏立于国内外市场，它不仅有实用价值，而且兼具装饰价值、美学价值和收藏价值。随着新科技的开发和应用，地毯的健康、环保、低碳性必将得到进一步发展，新功能的地毯也将更加赏心悦目，为地毯市场打开广阔前景。

[1] 徐美君.地毯——居室地面装饰材料中的佼佼者[J].建材工业信息,1999,(11):15—18.

[2] 王坤. 地毯背衬乳胶研究进展[J].济南纺织服装,2010,(3):11—12.

[3] 何浩东,官文元,陈科.丙纶簇绒地毯阻燃研究[J].辽宁化工,1997,26(6):41—43.

[4] 吴全才,马绍君.丙纶针刺地毯背衬阻燃的研究[J].辽阳石油化工高等专科学校学报,1999,15(1):23—25.

[5] 贺良震,陈志华,姜淑媛,陆金芳.小型地毯阻燃加工工艺探讨[J].南通纺织职业技术学院学报,2009,9(3):5—8.

[6] 巫莹柱,杜文琴.抗静电地毯的研制和性能评定[J].产业用纺织品,2006,24(10):9—13.

[7] 张肇富.抗静电地毯[J].纺织器材,1999,26(3):63—64.

[8] 曹惠椿,徐超,史秀珍.抗菌纤维的研制[J].合成纤维,1999,28(3):17—20.

[9] 王黎明.家用纺织品的功能性整理研究[J].纺织导报,2013,(8):26—28.

[10] “魔法地毯”:可防老人摔倒[J].新科幻(科学阅读版),2012,(11):38.

[11] 翼德.形形色色的高科技地毯[J].纺织装饰科技,2009,(2):28—29.

[12] 汤华荣,赵杰,崔子民.节能环保型航空地毯的开发研制[J].山东纺织科技,2011,52(5):12—15.

Research Progress of Functional Carpet

LiLijuan1，CuiQi2,WangShudong2

(1.Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China; 2.Binzhou Orient Carpet Co.,Ltd. ,Binzhou 256600,China)

The research progress of functional carpet at home and abroad was discussed, incluting flame retardant carpets,antistatic canpet, antibacterial carpet,thermal insulation carpet, fireproof carpet, captical fiber carpet, smart carpets,generating electricity carpet, self-cleaning carpet and so on.

carpet；functional；research progress

2015-03-21

李丽娟(1988—)，女，河北邯郸人，硕士研究生。

TS941

A

1009-3028(2015)03-0038-04