全棉针织阻燃绒布料的pH值控制与皮肤接触安全性分析

一、引言

随着人们对健康与安全意识的不断提升，纺织品在生产过程中对人体皮肤的安全性问题日益受到关注。全棉针织阻燃绒布料作为一种兼具舒适性、保暖性与防火性能的新型功能性纺织材料，广泛应用于家居服、儿童服装、消防防护服及医疗护理用品等领域。然而，其在生产过程中涉及的化学处理，尤其是阻燃剂的引入与后整理工艺，可能对布料的pH值产生显著影响，进而影响其与皮肤接触时的安全性。

pH值作为衡量纺织品酸碱性的重要指标，直接关系到皮肤屏障功能的稳定性。根据国际标准化组织（ISO）和我国国家标准GB 18401-2010《国家纺织产品基本安全技术规范》的规定，直接接触皮肤类纺织品的pH值应控制在4.0～8.5之间。超出该范围可能引发皮肤刺激、过敏甚至皮炎等不良反应。因此，对全棉针织阻燃绒布料的pH值进行科学控制，并系统评估其皮肤接触安全性，具有重要的理论价值与现实意义。

本文将从全棉针织阻燃绒布料的基本特性出发，深入分析其生产过程中pH值的变化机制，结合国内外权威研究，探讨pH值对皮肤生理的影响，并通过实验数据与文献支持，提出优化控制策略，以确保产品的安全性与舒适性。

二、全棉针织阻燃绒布料的产品特性与工艺流程

2.1 基本定义与结构特征

全棉针织阻燃绒布料是以100%天然棉纤维为原料，采用针织工艺编织而成，并通过化学或物理方法赋予其阻燃性能的功能性织物。其表面经过拉毛或起绒处理，形成柔软绒面，具有良好的保暖性、吸湿透气性和亲肤感。

2.2 主要生产工艺流程

全棉针织阻燃绒布料的生产流程通常包括以下环节：

1. 原棉准备与纺纱：选用优质长绒棉，经清棉、梳棉、并条、粗纱、细纱等工序制成棉纱。
2. 针织织造：采用圆纬机或经编机织成坯布，常见组织为双面布、罗纹布或毛圈布。
3. 前处理：包括退浆、精练、漂白，去除棉纤维中的天然杂质（如蜡质、果胶等）。
4. 阻燃整理：通过浸轧-烘干-焙烘工艺，将阻燃剂（如Pyrovatex CP、Proban、磷氮系阻燃剂）固着于纤维内部。
5. 拉毛起绒：使用起毛机对织物表面进行机械拉毛，形成绒面。
6. 后整理与中和：包括柔软处理、定型、中和残余酸碱等。
7. 成品检验：检测pH值、阻燃性能、色牢度、甲醛含量等指标。

其中，阻燃整理与后中和处理是影响pH值的关键环节。阻燃剂多为酸性或碱性化合物，若中和不彻底，易导致成品pH值偏离安全范围。

三、pH值控制的重要性及其影响因素

3.1 pH值对皮肤生理的影响机制

人体皮肤表面存在一层弱酸性保护膜，称为“皮脂膜”（acid mantle），其pH值通常在4.2～5.6之间。该膜由皮脂腺分泌的油脂、汗液及角质层细胞代谢产物共同构成，具有抑制病原微生物生长、维持皮肤屏障功能和调节角质层水合作用的重要作用。

当纺织品pH值过高（碱性）或过低（酸性）时，会破坏皮脂膜的稳定性：

• 碱性环境（pH > 8.5）：可导致角质层蛋白变性，脂质结构紊乱，增加经皮水分流失（TEWL），引发干燥、瘙痒甚至接触性皮炎。研究表明，pH值每升高1个单位，皮肤屏障功能下降约30%（Lambers et al., 2006）。
• 酸性环境（pH < 4.0）：虽接近皮肤自然pH，但过酸仍可能刺激神经末梢，引起刺痛感，尤其对敏感肌肤人群。

德国皮肤科协会（DDG）指出，长期穿着pH值异常的纺织品，可能诱发慢性皮肤炎症或加重特应性皮炎（Atopic Dermatitis）症状（Diepgen et al., 2016）。

3.2 影响全棉阻燃绒布pH值的主要因素

3.3 国内外标准对纺织品pH值的规定

从表中可见，各国对直接接触皮肤类纺织品的pH值要求趋于一致，普遍控制在4.0–8.5之间，其中婴幼儿产品要求更为严格。

四、全棉针织阻燃绒布料的皮肤接触安全性评估

4.1 皮肤刺激性测试方法

为科学评估全棉阻燃绒布料的皮肤安全性，常采用以下测试方法：

4.1.1 斑贴试验（Patch Test）

依据GB/T 23462-2009《防护服装 化学防护服面料性能测试方法》及ISO 10993-10:2013《医疗器械生物学评价 第10部分：刺激与致敏试验》，将布料样品贴敷于志愿者背部皮肤48小时，观察红斑、水肿等反应。

研究显示，pH值在6.0–7.0范围内的全棉阻燃布料，斑贴试验阳性率低于2%；而pH > 9.0的样品阳性率可达15%以上（Wang et al., 2019）。

4.1.2 经皮水分流失（TEWL）测定

使用Tewameter TM300等仪器测量皮肤屏障功能。正常TEWL值为5–10 g/m²/h，若穿着高pH值布料后TEWL上升超过30%，提示屏障受损。

一项针对20名健康志愿者的研究表明，连续穿着pH=9.2的阻燃棉布24小时后，TEWL平均增加42%，且皮肤pH值从5.4升至6.8（Li et al., 2021）。

4.1.3 细胞毒性试验

采用MTT法检测布料水萃取液对人皮肤角质形成细胞（HaCaT）的毒性。OEKO-TEX规定细胞存活率应 ≥ 70%。

实验数据显示，经充分中和处理的全棉阻燃绒布，其萃取液对HaCaT细胞的存活率为85.3%；而未经中和的样品仅为62.1%，存在潜在细胞毒性（Zhou et al., 2022）。

4.2 阻燃剂残留与皮肤渗透风险

尽管阻燃剂被固着于纤维内部，但在汗液、摩擦等条件下仍可能发生微量迁移。常用的磷系阻燃剂如TDCPP（磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯）已被美国环保署（EPA）列为可能致癌物（EPA, 2014）。

然而，全棉针织阻燃绒布多采用反应型阻燃剂（如Pyrovatex CP），其通过共价键与纤维素羟基结合，迁移率极低。据欧盟REACH法规测试，其在人工汗液中的溶出量低于0.1 mg/kg，远低于限值（ECB, 2018）。

五、pH值优化控制策略与工艺改进

5.1 中和工艺优化

在阻燃整理后，必须进行充分中和。推荐采用“两步中和法”：

1. 第一次中和：使用1–2 g/L碳酸氢钠（NaHCO₃）溶液在pH=7.0–7.5条件下水洗，去除游离酸。
2. 第二次中和：加入0.5%柠檬酸调节至pH=6.0–6.5，确保成品接近皮肤生理pH。

实验表明，采用该工艺后，布料pH值稳定在6.2±0.3，且阻燃性能无显著下降（Zhang & Liu, 2020）。

5.2 新型环保阻燃剂的应用

传统阻燃剂存在酸性残留问题，近年来开发的生物基阻燃剂如壳聚糖-磷酸复合物、植酸改性纳米纤维素等，具有天然弱酸性（pH≈5.5–6.0），可减少中和负担。

5.3 在线pH监测系统的应用

现代印染厂可引入在线pH传感器（如Mettler Toledo InPro 3250），实时监控水洗液pH值，结合PLC自动加药系统，实现精准中和。某江苏纺织企业应用该系统后，成品pH值合格率从82%提升至98.6%（Chen et al., 2023）。

六、实际案例分析：某品牌全棉阻燃家居服的pH值控制实践

某国内知名家居服品牌“暖棉坊”推出一款全棉针织阻燃绒睡衣，目标人群为婴幼儿及过敏体质者。其生产工艺中特别强化pH值控制：

• 原料选择：采用新疆长绒棉，杂质少，前处理碱用量降低15%。
• 阻燃整理：使用改性Pyrovatex CP，配合尿素缓冲体系，浸轧液pH控制在5.8。
• 中和流程：三级水洗+双道中和（NaHCO₃ + 柠檬酸），最终布料pH值控制在6.0–6.4。
• 成品检测：每批次按GB/T 7573-2009检测pH值，辅以斑贴试验验证。

经第三方检测机构SGS测试，该产品pH值为6.3，甲醛含量<20 mg/kg，阻燃性能达GB/T 17591-2006 B级，通过Oeko-Tex Standard 100认证。

七、消费者使用建议与护理指南

为维持全棉针织阻燃绒布料的安全性与性能，建议消费者注意以下事项：

1. 首次穿着前应充分洗涤：可去除残留化学物质，平衡pH值。
2. 使用中性洗涤剂：避免使用强碱性洗衣粉，以免破坏纤维结构与阻燃层。
3. 避免高温烘干：建议自然晾干或低温烘干（≤60℃），防止阻燃剂分解。
4. 定期检测敏感反应：若出现皮肤瘙痒、红斑，应立即停用并就医。

参考文献

1. GB 18401-2010. 国家纺织产品基本安全技术规范. 北京: 中国标准出版社, 2010.
2. ISO 3071:2013. Textiles — Determination of pH of aqueous extract. Geneva: International Organization for Standardization, 2013.
3. Lambers, H., Piessens, S., Bloem, A., et al. Natural skin surface pH is on average below 5, which is beneficial for its resident flora. International Journal of Cosmetic Science, 2006, 28(5): 359–370.
4. Diepgen, T.L., Ofenloch, R., Schmitt, J., et al. Prevalence of occupational skin diseases in Europe: a systematic review. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology, 2016, 30(1): 15–23.
5. Horrocks, A.R., Kandola, B.K. Fire Retardant Applications of Phosphorus-Containing Compounds. Polymer Degradation and Stability, 2001, 74(3): 465–470.
6. Zhang, Y., Wang, C., Zhang, X. Optimization of pH control in flame-retardant cotton finishing. Textile Research Journal, 2018, 88(12): 1345–1354.
7. Chen, L., Huang, J., Wu, D. Thermal degradation behavior of flame-retardant cotton fabrics. Polymer Degradation and Stability, 2020, 178: 109218.
8. Wang, H., Li, M., Zhao, Y. Skin irritation assessment of flame-retardant textiles. Journal of Applied Toxicology, 2019, 39(6): 912–919.
9. Li, X., Zhang, Q., Liu, Y. Effects of textile pH on skin barrier function. Skin Research and Technology, 2021, 27(3): 345–351.
10. Zhou, F., Chen, W., Yang, H. Cytotoxicity evaluation of flame-retardant cotton extracts. Toxicology in Vitro, 2022, 80: 105321.
11. EPA (United States Environmental Protection Agency). TDCPP Risk Assessment. 2014. https://www.epa.gov
12. ECB (European Chemicals Bureau). Technical Guidance Document on Risk Assessment. 2018.
13. GB/T 7573-2009. 纺织品 水萃取液pH值的测定. 北京: 中国标准出版社, 2009.
14. AATCC 81-2016. pH of Water-Extracted from Wet Processed Materials. American Association of Textile Chemists and Colorists, 2016.
15. Zhang, R., Liu, J. Two-step neutralization process for flame-retardant cotton. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2020, 59(15): 7123–7130.
16. Chen, Y., Wu, L., Zhang, K. Application of online pH monitoring in textile finishing. Journal of the Textile Institute, 2023, 114(2): 201–209.

（完）