负离子纺织品是近年功能纺织品发展的新方向，它是指在一定物理刺激下，会激发产生负离子的纺织品。由于空气负离子具有稳定精神、促进新陈代谢和血液循环、恢复疲劳、维持健康等保健功效，进入90年代以来，越来越受到人们的重视。随着对纤维材料认识的不断深化和测试手段的改进，本论文课题研究发现许多天然纤维和大豆蛋白纤维也能发射负离子。因此，能发射负离子的纺织材料就可分为三大类：一是利用自然界能发射负离子的矿石、珊瑚化石等材料，通过纳米技术，共混技术，后整理技术与纺织材料结合形成的纺织品；二是本身能发射负离子的纯天然纤维面料棉、毛、丝、麻；三是能发射负离子的大豆蛋白纤维面料(由于大豆蛋白纤维是PVA与大豆蛋白的结合体，故单独列为一类)。其中，第一类负离子纺织品发射负离子的机理已经清楚，但发射负离子的定量规律没人研究。后两类发射负离子的现象刚刚发现，机理尚不清楚。因此，进一步从宏观和微观的角度，系统地认识纺织材料发射负离子的机理、规律、特性十分有必要，它将有力推动负离子纺织品的发展与应用、进一步推动大豆纤维的研究、开发与应用。本文以天然纤维织物和大豆蛋白纤维织物为对象，研究其负离子发射特性，与添加负离子材料的皮革、粘胶织物、涤纶织物进行性能对比，并且对纺织品负离子测试系统和测试方法、纺织品负离子特性影响因素以及其产生机理等方面做较为深入的研究。针对目前国内外都没有统一的关于纺织品负离子发生量的测试方法标准，本文首要工作就是对纺织品负离子特性的测试方法进行创新，建立纺织品负离子测试系统，代替目前测试纺织品负离子常用的手搓法，提高了测试结果的准确性。针对纺织品负离子产生效果受物理刺激的影响，分别研制了平摩式负离子激发装置和悬垂摆动式负离子激发装置。这两种装置通过运动机构模拟纺织品实际穿着使用过程中摩擦、摆动的受力方式，适用于不同用途纺织品及纺织品在不同受力方式下的负离子测试。采用DLY—2空气离子测量仪与计算机进行联机控制，通过软件设计提供绘图、统计和分析等数据处理功能，提高了整个测试系统的自动化程度。通过实验分析，分别制定了平摩式负离子测试实验方法和悬垂摆动式负离子测试实验方法，确定测试步骤和测试条件。本课题研制的纺织品负离子测试系统与手搓式负离子测试法相比，测试手段规范、全面，测试装置自动化程度高，测试方法也更为科学。该系统为纺织品负离子特性的研究提供了有效的测试手段。借助纺织品负离子测试方法和测试系统研究天然纤维织物和大豆蛋白纤维织物的负离子特性。进行了系列实验，包括平摩作用方式下，摩擦时间对负离子发生量的影响，摩擦时间对试样表面静电压的影响，摩擦正压力对负离子发生量的影响，摩擦正压力对试样表面静电压的影响；悬垂摆动作用方式下，摆动时间对负离子发生量的影响，摆动频率对负离子发生量的影响，环境温度对负离子发生量的影响，相对湿度对负离子发生量的影响，悬垂摆动测试条件的优化设计和负离子的动态变化实验等。实验结果分析表明：1、天然纤维织物和大豆蛋白纤维织物在平摩和悬垂摆动的作用方式下都能产生一定量的负离子。在平摩作用方式下，其试样尺寸较小，环境温度20±2℃，相对湿度60±3％大气条件下，天然纤维织物和大豆蛋白纤维织物的负离子发生量介于负离子涤纶和负离子粘胶织物之间，负离子发生量不超过500个／cm~3。2、在悬垂摆动作用方式下，试样尺寸较大，环境温度25±3℃，相对湿度65±3％的大气条件下，天然纤维织物和大豆蛋白纤维织物的负离子发生效果显著，负离子发生量在1400～2300个／cm~3的范围内(负离子皮革的负离子浓度均值1580个／cm~3)，其中棉织物的负离子发生量较低，麻、丝和毛织物负离子发生量相接近，大豆织物负离子发生量较高。3、负离子发生特性具有饱和性，不会随外界物理刺激的作用时间和作用强度的增加而无限增加。4、负离子发生量随测试环境的改变而改变。通常低温条件下的负离子发生量少，超过一定温度后负离子发生量随温度的增加而增加，且上升趋势明显；湿度对材料负离子发生量的影响较复杂，呈先升后降再升的变化趋势，且只有在湿度很大的情况下才呈明显上升趋势，由于湿度对纺织材料的负离子发生特性存在正、负两方面的影响，因此最终效果没有温度对负离子发生特性的影响显著。5、纺织材料的负离子发生特性与材料内部结构相关。纤维素纤维织物间的负离子变化趋势相似，蛋白质纤维织物间的负离子变化趋势相似，也就是说，同类型纤维织物的负离子发生特性相似。6、不同类别织物在不同物理刺激的作用下，负离子的发生效果不同。如丝织物类的轻薄面料在摆动作用方式下的负离子发生效果比在压紧平摩的作用方式下要好。7、材料的静电特性对纺织品负离子特性有重要影响。通过静电实验和负离子平摩式测试实验的对比，说明负离子发生量与织物表面静电压正相关，影响材料静电特性的因素同样会影响其负离子特性。本文通过理论分析和实验验证对天然纤维织物和大豆蛋白纤维织物产生负离子的机理进行探讨。静电实验表明天然纤维织物和大豆蛋白纤维织物均具有静电特性，在摩擦、摆动等机械作用下表面会产生电荷，是负离子产生的能量源。由于织物表面毛羽的存在，根据尖端放电理论，在毛羽尖端处电荷密度剧增，尖端附近的电场也随之增大，能够使附近的空气电离或水分子电解，从而产生负离子。毛羽尖端点数实验表明织物表面毛羽尖端数增多会导致其静电压下降、负离子浓度增加。对聚四氟乙烯板和涤纶长丝织物进行负离子测试(前者根本没有毛羽，后者有极少的毛羽)，结果表明没有负离子产生，尽管聚四氟乙烯板的表面静电压高达20kV，纯涤纶长丝织物的表面摩擦电也很高，但是缺少毛羽的尖端放电效应还是不足以电离空气，产生负离子。这些实验证实表面静电和毛羽尖端放电的共同作用是织物产生负离子的主要原因。经过实验分析，天然纤维和大豆蛋白纤维虽然其分子结构中含有结晶区，但未经极化处理的织物压电效应较小，经极化处理过后，能测到较大的压电应变常数值。再对极化织物压电性来源进行分析，结论是压电效应主要是由极化电极注入电荷引起，也就是说未经极化处理的天然纤维织物本身的压电性比较弱。由此可以认为，压电性机理在一般天然纤维织物和大豆蛋白纤维织物产生负离子的过程中起次要作用。