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纺织品抗菌剂的种类及应用

2018-05-10江苏省宿迁市纤维检验所 姜利利 徐秋香 陈云露

时时彩平台源码出租 www.kt0.com.cn ?摘要:概述了纺织品抗菌防臭整理的重要性和发展,介绍了抗菌整理剂的种类及应用,重点阐述了甲壳素抗茵整理剂的应用工艺。

??? 关键词:抗菌剂种类? 甲壳素抗菌剂? 应用工艺

1 纺织品抗菌整理的重要性和发展

1.1 纺织品抗菌整理的重要性

??? 微生物和人们的日常生活有十分密切的关系。病菌、霉菌等都属于微生物。流行性感冒、痢疾、霍乱等传染,手足癣等皮肤病都是由细菌和病毒引起的,致病微生物还会对人体产生巨大危害。因此人们开始研究隔离、抑制、消灭这些致病微生物的方法,抗菌整理剂和抗菌卫生加工技术就应运而生了。

??? 抗菌卫生整理是应用抗菌防臭剂处理织物(天然纤维、化学纤维及其混纺织物),从而使织物获得抗菌、、防臭、保持清洁卫生等功能。其加工目的不仅是为了防止织物因为被微生物沾污而受到损伤,更重要的是为了防止传染疾病,保证人体的安全健康和穿着舒适,降低公共环境的交叉感染率,使织物获得卫生保健的新功能。

??? 菌卫生整理织物广泛用作医院、宾馆、家庭的床单、被套、毛毯、餐巾、毛巾、鞋里布、沙发布、窗帘布、医用职业装、食品和服务行业的工作服、军队的服装以及绷带、纱布等,具有重大的社会意义。

1.2 纺织品抗菌整理的发展

??? 距今4000年前,古埃及用经过提炼的草药浸渍处理木乃伊裹尸布,久历沧桑,依旧不霉不腐,可谓是抗菌防臭加工的起源。第一次世界大战中,丹麦科学家从毒气受害者伤口不易化脓这一现象得到启示,由此开始了杀菌剂的研究。据称,第二次世界大战期间,部分德军军服经过杀菌剂处理,明显降低了战场上伤病员的二次感染。战后,美国和日本投入了大量的资金和人力,寻求抗菌织物的发展。

??? 上世纪60年代末至70年代初,抗菌剂的研发飞速猛进,主要有金属有机化合物、杂环化合物及一些酚类产品,这些抗菌剂大部分抗菌效果显著,但它们多属于溶出型抗菌剂,一经洗涤,就会脱落,且部分抗菌剂含有多种重金属离子,与人体接触会被吸收,对人体健康造成巨大的伤害。1976年,美国Dow Coming公司采用安全性和耐久性兼备的新型抗菌剂处理的袜子投入市场,新一代抗菌防臭加工再度登场。据报道,19761981年的5内约销售了1.5亿双抗菌防臭袜。20世纪80年代以来,出现了效果好、安全性高、耐洗涤的抗菌整理剂,且加工技术日趋成熟,抗菌卫生整理逐渐走向了稳定发展阶段。

2 纺织品常用的几种抗菌剂及其特点

2.1 芳香族卤素化合物

??? 含卤素的抗菌剂按其卤原子的性质和作用可分为活性氧化型和共价稳定型两大类。前者在使用时会分解出活性原子,主要以氧化作用杀菌;后者则属于卤代化合物,其卤原子只起改性作用。芳香族卤素化合物最具代表性的是汽巴公司开发生产的Triclosan,2,4,4'-三氯-2-羟基二苯醚,5--2,4-=氯苯氧基)苯酚,商品名称有:玉洁新DP300、CH-3565、Lexol 300,Irgasan DP300、抗菌剂SFR-1、UMS-406、CHA等。

??? 该类产品的性能类似分散染料,易于做成分散液或乳液,使用方法简单。但该产品的安全性遭受广泛质疑。尽管其本身无毒性,对皮肤也无刺激,但因能与含氯漂白剂生成三种有毒性的氯化衍生物,并在受热和紫夕} 光作用下生成一种致癌物(四氯二氧杂环已烷)而对人体有害,此外合成很可能会产生DioxinsDibenzofurans副产物,尽管含量很低,但毒性很强,有报道称日本已禁止该类产品在直接接触人体皮肤的纺织品上的应用.该产品可用于抗菌防螨整理,如褥垫、床垫等产品的防螨加工。

2.2 胍盐类抗茵剂

?? ?胍盐是胍基化合物中的一个重要组成部分,能衍生为种类繁多的胍基衍生物,这些衍生物因其强碱性、高稳定性、较好的生物活性等优良性能,从而具有很好的抗菌性能,被广泛应用在化学医疗、纺织品抗菌等方面。

??? 双胍类抗菌剂最早由ICI公司在1980年研发成功,主要用于棉、粘胶及其混纺织物的抗菌整理,经整理织物50℃至少洗50次仍有抗菌效果。双胍类抗菌剂对细菌抑制的效力高,对真菌的效力低,常用的双胍类抗菌剂1,1一六甲撑双胍的醋酸盐(氯巳啶)或葡萄糖酸盐。氯巳啶浓度低时破坏菌细胞膜,使胞质内容物漏出;浓度高时使菌体蛋白质凝固。使用该类抗菌剂的商品有Leneum公司“通勤快足”纤维,其原理是将葡萄糖酸盐混入尼龙纺丝原液中,再纺成抗菌纤维。葡萄糖酸盐变成盐酸盐后,溶解度降低,可改善耐洗性。但双胍类整理剂只能用于纤维素纤维,混纺织物中纤维素纤维的含量应不低于30%,其安全性得到美国FDAEPA的认可。存在的问题,一是该类产品的价格较高,二是此类抗菌剂通常不耐氯漂和日晒,致使处理过的纺织品的色牢度有一定的局限性。

2.3 有机硅季铵盐类抗菌剂

??? 有机硅季铵盐是一类新型阳离子抗菌剂,它具有耐高温、耐水洗、持久的效果,抑菌范围广,能有效地抑制革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌和真菌。其杀菌机理是:以有机硅作为媒介,将具有杀菌性能的铵阳离子基团强有力地吸附于细菌的表面,改变细菌细胞壁的通透性,使菌体内的酶、辅酶和代谢中间产物溢出,致使微生物停止呼吸功能而致死,从而达到杀菌、抑菌的作用,即发生“接触死亡”。在众多类型的纺织品抗菌剂中,机硅季铵盐是一类综合性能较理想的抗菌剂。此抗菌剂整理织物时不需要高温焙烘,一般烘干后就可产生持久的柔软平滑性、回弹性、防静电及抗污染性能。该抗菌剂对人体皮肤无刺激和致癌作用,各项指标都符合国内外对抗菌纺织品的要求。

??? 此类抗菌剂典型代表,当属由美国Dow Coming公司所开发生产的三甲氧基硅丙基二甲基十八烷基氯化铵,从其分子结构来看,这大概是唯一一类如同量身定做用于纺织品抗微生物整理的抗菌剂。分子当中具有活性交链和活性杀菌两部分构成,适用范围宽泛,可用于各种纤维材料,广谱抗菌,且解决了大部分杀菌剂不耐水洗的问题。该产品还可用于抗菌防螨整理,在半自然条件下,实验室(P.P.C.Belgium)进行了6周的实验评价,经AEM5700整理的褥垫与未整理的褥垫相比,除掉的尘螨可达98%。该产品属于非溶出性抗菌剂,不会诱导产生耐药性菌,且安全性能良好。此类产品存在的问题有以下几个方面,一是用于高白度漂白产品,如纯棉亚漂针织面料上,对白度有一定的影响;二是对高亲水产品(如毛巾)的亲水性有所降低;另外,该产品不耐高温。

2.4 银离子抗菌剂

无机抗菌剂主要是利用银、铜、锌、钛等金属本身所具有的抗菌能力,通过物理吸附或离子交换等方法,将、、锌等金属(或其离子)固定于沸石、硅胶等多空材料的表面或孑L道内,然后将其加入到制品中获得具有抗菌性的材料。???

金属离子抗菌剂中目前研究最多的是含有银离子抗菌剂,原因是金属银的杀菌能力最强。而且由于Hg、Cd、PbCr等其他金属的毒性较大,实际上用作杀菌剂的金属主要为Ag、CuZn。美国科学家纽曼的研究表明,银离子有破坏细菌、病毒的呼吸功能和分裂细胞的功能。

??? 载银无机抗菌剂主要是指通过离子交换和物理吸附等作用将银离子沉淀到无机材料的表面或多孔材料中,制成无机抗菌剂使其具有杀菌作用,常见的载体有:沸石、膨润土、蒙脱石、硅胶等。以银沸石络合物或金属银出现的银离子是无机类抗菌剂的典型代表,特点是耐热性能好,广谱抗菌,耐久性好,不产生耐药性菌,但存在的问题是易变色,制造难度大并且银对阴性细菌比阳性细菌有效,但对真菌则效果较差,对纺织品的后整理加工有一定的局限性。

2.5 甲壳素抗菌剂

??? 甲壳素是一种带正电荷的碱性多糖,广泛存在于虾、、昆虫的甲壳,以及真菌(酵母、霉菌)的细胞壁和植物(如蘑菇)的细胞壁中,是自然界中仅次于纤维素的第二大天然高分子化合物。甲壳素经浓碱处理,脱去分子中的乙?;?,转化为可溶性的脱乙酰甲壳素,又称为甲壳胺或壳聚糖,其学名为1,4-二氨基-2-脱氧-?-D-葡萄糖,或简称聚氨基葡萄糖??蔷厶堑某赡ば郧?,且因与纤维素的分子结构相似,对其有很好的吸附性和相溶性。壳聚糖的羟基及部分氨基可与纤维素纤维的羟基形成众多的分子间氢键,而壳聚糖的溶剂,且某些稀酸也可以作为两者的交联剂,壳聚糖可结合在织物上,在织物表面形成一层抗菌?;?/span>层,使纤维素织物具有优良的抗菌效果。

?? ?壳聚糖具有较强的抗菌活性,其对大肠杆菌、枯草杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC值达到(250-500)×10-6。壳聚糖的抗菌作用,认为有以下2种机理一种是壳聚糖分子种的-NH3+带正电性,吸附在细胞表面,一方面可能形成一层高分子膜,阻止营养物质向细胞内运输,另一方面使细胞壁和细胞膜上的负电荷分布不均,破坏细胞壁的合成与溶解平衡,溶解细胞壁,从而起到抑菌杀菌作用;另一种是通过渗透进入细胞内,吸附细胞体内带有阴离子的物质,扰乱细胞正常的生理活动,从而杀灭细菌。

??? 作为天然可再生资源,壳聚糖具有广谱抗菌性、生物活性、生物可降解性、生物可相容性、无毒性以及极好的螯合能力,且能加速伤口愈合,是一种优良的天然生态抗菌剂。

3 甲壳素抗菌剂的应用工艺

3.1 材料

??? 织物:白色纯棉织物。

??? 抗菌剂:抗菌防臭整理剂ATB9800(上海赫特化工有限公司提供)。

3.2 工艺处方

??? ATB9800? ???????????????????40 g/L

3.3 工艺流程

??? 织物浸轧抗菌溶液(轧液率70%,室温)烘干(100 ) →焙烘(140℃,30 s) →出布。

3.4 测试方法

??? AATCC100进行测试菌种:金黄色葡萄球菌ATCC6538,大肠杆菌ATCC8099。

3.5 结果

??? 采用AATCC100法对ATB9800整理后织物进行抗菌性测定,结果见下表:

1 抗菌织物洗涤前后的抑菌率

?

抑菌率(%)

洗涤次数

未洗

20

50

大肠杆菌

> 99.99

> 99.99

> 99.90

金黄葡萄球菌

> 99.99

> 99.92

> 96.52

? ??壳聚糖及其衍生物之所以能够抑菌,主要是由于它们对细菌的细胞质膜起了一定的作用,破坏了细菌正常的生理功能。该抗菌剂对细菌和霉菌的抗菌作用原理为:抗菌剂所带的阳离子与构成微生物细胞壁的唾液酸(SIALIC)或磷脂质阴离子发生离子结合,束缚了微生物的自由度,阻碍其发育。壳聚糖还被分解成低分子,渗透到微生物细胞壁内,阻碍遗传因子从DNARNA的转移,从而阻止了微生物的发育和繁殖。

参考文献:

[1] 夏金兰,王春等.抗菌剂及其抗菌机理[J].中南大学学报,2004(2):31-38.

[2] 商成杰.功能纺织品LM].北京:中国纺织出版社,2006.

[3] 谢瑜,张昌辉等,有机硅季铵盐抗菌剂的研究进展[J].化工技术与开发,2008(4):25-28

[4] 韩秀秀,何文等.银系无机抗菌材料抗菌机理及应用[J].山东轻工业学院学报,2010(2)25-2

?[5] 李瑞萍,刑富强.棉家纺织物的壳聚糖抗菌整理[J].印染,2006(13):10-12.

[6] 黄建洪,王铁群等,以纳米Ti0为载体的银抗菌整理剂制备与应用[J].印染,2006 (11):35-37.

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