紡織品抗菌整理研究的現(xiàn)狀與發(fā)展

王建剛，嚴濤海

（閩江學院，福建福州 350108）

紡織品抗菌整理研究的現(xiàn)狀與發(fā)展

王建剛，嚴濤海

（閩江學院，福建福州 350108）

文章綜述了抗菌紡織品的性質(zhì)及加工方法，介紹了抗菌纖維的加工方法及其性質(zhì)，并對抗菌整理劑的種類進行了介紹，對抗菌整理的發(fā)展進行了展望。

抗菌整理劑；抗菌纖維；現(xiàn)狀與發(fā)展

近年來，隨著科學技術的發(fā)展，紡織制品的種類也變得多種多樣?，F(xiàn)代人越來越重視功能性的紡織品，追求生活環(huán)境的清潔性和舒適性。而抗菌衛(wèi)生加工則是其中發(fā)展得比較迅速、成熟的一種。織物的抗菌整理始于20世紀40年代，目前這種織物已應用于醫(yī)院、賓館、家庭的床單、被套、毛毯、餐巾、毛巾、鞋里布、沙發(fā)布、窗簾布、醫(yī)用職業(yè)裝、食品和服務行業(yè)的工作服、部隊的服裝以及繃帶、紗布等?？咕l(wèi)生整理在美國等國家稱之為“抗細菌整理”和“抗微生物整理”；在日本稱之為“抗菌防臭加工”。微生物包括病毒、細菌、真菌和霉菌等［1］。

1 抗菌整理的發(fā)展歷史

早在4000多年前，古埃及人就采用藥用植物處理包布法來保護木乃伊；第二次世界大戰(zhàn)期間，德軍穿著經(jīng)過殺菌劑處理的軍服，以防止傷口的二次感染。20世紀60年代末期至70年代初期大規(guī)模開發(fā)的抗菌整理紡織品，多屬于溶出性抗菌劑產(chǎn)品，且不耐洗滌，后來，因為甲醛問題引起了皮膚炎癥事故的調(diào)查。

自20世紀80年代以來，市場上出現(xiàn)了一些效果好、安全性高、耐洗滌的抗菌整理劑，走向抗菌衛(wèi)生整理發(fā)展階段，但也存在如下問題：（1）抗菌廣譜問題，僅靠單一抗菌基團的抗菌整理劑很難具備廣譜的抗菌作用；（2）耐久性問題，洗滌時抗菌織物易失去抗菌作用。

自20世紀90年代以來，抗菌衛(wèi)生整理的耐久性、抗菌性有了新發(fā)展，并出現(xiàn)了抗菌阻燃、抗菌防污抗靜電、抗菌拒水拒油等多功能產(chǎn)品。抗菌衛(wèi)生整理產(chǎn)品實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，大量產(chǎn)品投放市場后受到消費者歡迎。

2 抗菌整理的發(fā)展現(xiàn)狀

抗菌織物的生產(chǎn)方法主要有兩種：一種方法是將抗菌劑添加到成纖聚合物中，經(jīng)紡絲后制成抗菌纖維，具有抗菌性能優(yōu)良、持久性（耐洗性）、安全性高并且使用舒適的特點。另一種方法是采用抗菌整理劑進行整理的方法，由于其工藝簡單、抗菌劑選擇余地大、適用性廣等特點而得到廣泛應用，此類抗菌紡織品在應用中也顯現(xiàn)出許多問題，如抗菌效果持久性問題、溶出物對人體的安全性等問題。

2.1 抗菌纖維

抗菌纖維是采用物理的或化學的方法將具有能夠抑制細菌生長的物質(zhì)引入纖維表面及內(nèi)部而成的，抗菌劑不僅在纖維上不易脫落，而且能通過纖維內(nèi)部平衡擴散，保持持久的抗菌效果。目前，抗菌纖維大致分為天然抗菌纖維和人工抗菌纖維兩大類。

2.1.1 天然抗菌纖維

（1）殼聚糖纖維

殼聚糖纖維是甲殼素在濃堿溶液中加熱處理后脫除乙?；玫降摹ぞ厶抢w維對蛋白質(zhì)有高度的親和性，透氣性好，對使用者沒有毒性，且對各種細菌、真菌有較好的抗菌效果［2］。殼聚糖纖維制成的醫(yī)用敷料有非織造布、紗布、繃帶、止血棉等，主要用于燒燙傷病人。

（2）麻纖維

麻纖維，如大麻、亞麻、羅布麻等，都具有天然抗菌和抑菌功能，屬天然的綠色環(huán)保纖維。麻纖維具有一定的保健功能，制成的織物舒適、透氣，具有抑菌性能，同時具有抗紫外線和防靜電的功能。大麻纖維還具有防紫外線、抗靜電等特性，具有抗菌、抑菌的天然保健功能。

（3）竹纖維

竹纖維具有天然的抗菌性能，其抗菌物質(zhì)能與纖維素大分子很好地結合，并且具有持久的抗菌性，無毒害。竹纖維是由我國自主研發(fā)的新型纖維，以天然的竹子為原料，來源廣泛，用它制做的面料具有與粘膠纖維相近的特性，并具有獨特的抗菌功能。隨著竹纖維產(chǎn)品的不斷推廣，愈來愈多的人意識到這種纖維的優(yōu)良性能，其產(chǎn)品在日本、華南市場得到人們的青睞。

2.1.2 人工抗菌纖維

人工抗菌纖維是原來不具備抗菌功能的纖維通過加入抗菌劑使其成為具有抗菌功能的纖維［3］。人工抗菌纖維的加工方法有共混紡絲法、復合紡絲法、接枝改性法和后整理法。

（1）共混紡絲法

共混紡絲法是將抗菌劑與原料進行共混，然后通過紡絲制得具有抗菌效果的纖維［4］。該方法一直是開發(fā)功能性纖維的主要手段，其優(yōu)點是能夠將抗菌劑均勻分布在纖維中，所制得的纖維抗菌性能穩(wěn)定、持久［5］。

（2）復合紡絲法

復合紡絲是一種技術含量較高的紡絲技術。復合紡絲法是利用含有抗菌成分的纖維，與其他纖維或者不含抗菌成分的纖維通過復合紡絲組件紡制成皮芯型、并列型、鑲嵌型、中空多心型等結構的抗菌纖維［6］。由復合紡絲法制得的抗菌纖維是以抗菌母粒為皮層，原料為芯層，抗菌劑只分布于纖維的皮層。因此，與共混紡絲法相比，抗菌劑的用量少，從而可以減少因抗菌劑的引入對成品纖維的物理力學性能的影響。另外，復合紡絲法可提高抗菌纖維的耐洗滌性能，但是噴絲板的加工難度大，生產(chǎn)成本高。

（3）接枝改性法

接枝改性法是通過對纖維表面進行改性處理，進而通過配位化學鍵或其他類型的化學鍵結合具有抗菌作用的基團，使纖維具有抗菌性能的一種加工方法［7］。接枝改性法的特點是，制得纖維的抗菌譜廣，抗菌作用強，抗菌持久性和安全性好，且抗菌基團不會從纖維中溶出，屬非藥物加工產(chǎn)品。該法是國內(nèi)比較新的方法，但此法對于抗菌基團和原料纖維有較高的要求，而且技術也比較復雜，所以目前應用還不很廣泛。

2.2 常見的抗菌整理劑

抗菌整理劑一般分為溶出型與非溶出型兩大類。溶出型抗菌整理劑不是與織物進行化學結合，而是能通過與水接觸被帶走。非溶出型抗菌整理劑能與織物以化學鍵結合，這種整理對于穿著并反復洗滌的紡織品是耐久的。常見的抗菌劑可分為天然、有機和無機三大類［8］。

2.2.1 無機抗菌整理劑

無機抗菌劑是具有抗菌性的金屬離子等無機物及其與無機載體的復合體，其耐熱加工性好，是非常有發(fā)展前途的高附加值新型礦物深加工產(chǎn)品。由于該類抗菌劑生產(chǎn)技術難度相對較低，所以國內(nèi)外生產(chǎn)廠家很多，但容易造成環(huán)境污染。無機類抗菌劑多為金屬離子以及一些光催化抗菌劑和復合整理抗菌劑［9］。

（1）金屬及金屬鹽。

無機抗菌劑的組成，主要包括載體與抗菌成分，其中載體不是抗菌成份，而是保證活性組分穩(wěn)定，同時具有緩釋性?？咕煞葜饕且恍┙饘匐x子，如Pd、Hg、Ag、Cu、Zn等以及它們的化合物，通過與細菌中的細胞蛋白結合，使細菌變性或失活?？紤]到安全性，常選用Ag。但由于Cu離子帶有顏色，影響織物外觀；Zn抗菌性差，其強度僅為Ag的1／1000。因此市場上商品化的絕大多數(shù)使用載銀無機抗菌劑［10］。Ag＋與細菌接觸后，憑借庫侖引力牢固吸附在帶負電荷的細胞膜上，并進一步穿透細胞壁進入細菌內(nèi)部，與其中的硫基反應，破壞細胞合成酶的活性，使細胞喪失分裂增殖能力而死亡［11］。

（2）光催化型

光催化抗菌劑均為半導體化合物，但能真正起到自潔、殺菌、除臭等功能的半導體光催化劑卻不多。目前研究認為銳鈦礦結構的二氧化鈦半導體光催化抗菌有廣闊的應用前景。當吸收表面輻射光能超過其禁帶寬度時，二氧化鈦價帶上的電子被激發(fā)，超過禁帶進入導帶，在價帶上產(chǎn)生相應穴位（h＋），同時也生成電子（e－），可以破壞細胞膜，使細胞質(zhì)流失，凝固病毒的蛋白質(zhì)，抑制病毒的活性、捉殺除掉空氣中的細菌，達到抗菌目的［12］。

2.2.2 有機抗菌整理劑

（1）季銨鹽類

季銨鹽抗菌劑系脂肪族類季銨鹽或聚烷氧基三烷基氯化銨。通常銨鹽類的陽離子化合物具有殺菌能力，尤其含12～18個碳原子的季銨鹽類，常作纖維的消毒劑和殺菌劑。季銨鹽化合物是最常用的抗菌劑，但由于其與纖維的結合力差，常與反應性樹脂并用，以提高其耐久性。

（2）有機硅季銨鹽類

有機硅季銨鹽系列抗菌衛(wèi)生整理劑是一類新型的陽離子表面活性劑，其分子結構可變性強，性能優(yōu)良，合成簡單，很有應用前景。最著名的是美國道康寧公司的DC－5700其活性成分的學名為3－（三甲氧基硅烷基）丙基二甲基十八烷基氯化物，具有耐久性、安全性好及廣譜抗菌的特點，與DC－5700結構類似的商品3－（三甲氧基硅烷基）丙基二甲基十四烷基季銨鹽，性能類似［13］。

（3）胍類（PHMB）

在醫(yī)藥應用的雙胍類消毒劑中，選擇在水中溶解度小的而對纖維吸附能力高的品種，就可用于開發(fā)抗菌纖維的抗菌劑。PHMB（聚六甲撐基雙胍）對革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌、真菌酵母菌都有廣譜抗菌作用，目前產(chǎn)品已經(jīng)市售。PHMB的陽荷性可以通過酸堿中和反應使其牢固地與纖維素相結合。PHMB成功地運用于棉、羊毛及棉／羊毛的混紡織物。在PHMB鹽酸鹽中引進三甲氧基甲硅丙基即可制得PHGS。棉織物用1%的PHGS處理后，能殺死100%的細菌，且耐水洗。此外由于PHMB良好的耐熱穩(wěn)定性，可將其添加到熔融紡絲液中制成抗菌合成纖維。

（4）鹵胺化合物

鹵胺化合物抗菌劑是一種新型的抗菌劑。鹵胺化合物是指含有N－X鍵（X可以為Cl或Br）的化合物，它可以由含胺、酰胺或者酰亞胺基團的化合物經(jīng)氧化劑如次鹵酸鹽作用后得到。該類型的化合物中的N－X鍵在水分子的作用下分解緩慢，釋放出具有氧化作用的鹵正離子，同時化合物中的N－X鍵被還原成為N－H鍵。由于N－Br鍵不穩(wěn)定，容易分解，因此實際使用中常用氯胺化合物。氯正離子具有氧化作用，可以殺死病菌等微生物。殺死病菌后，化合物經(jīng)次氯酸鹽溶液漂洗后，其中的N－H鍵又可以被氧化為N－Cl鍵，重新獲得殺菌功能。但目前我國開發(fā)研究還比較少，距工業(yè)化生產(chǎn)應用更遠［14］。

2.2.3 天然抗菌整理劑

隨著人們環(huán)保意識的增強和對“綠色”紡織品的渴望，天然抗菌劑越來越引起人們的關注。天然抗菌劑中，從動物中提取的主要有甲殼質(zhì)、殼聚糖和昆蟲抗菌性蛋由質(zhì)等，從植物中提取的主要有檜柏、艾篙、蘆薈等，還有從礦物中提取的抗菌劑。在天然抗菌劑中應用較為廣泛的為殼聚糖，殼聚糖主要來源于蟹殼、蝦殼、貝殼和昆蟲的外皮以及真菌和酶等的細胞壁，其資源豐富、生物可降解、吸收性能好、安全無毒。將殼聚糖和多元羧酸混合后對棉織物進行整理，測試結果表明，棉織物獲得抗菌免燙等多種功能［15］。

3 研究展望

自20世紀80年代以來，在全球范圍內(nèi)掀起的開發(fā)功能性纖維熱潮中，抗菌纖維的發(fā)展較快，新產(chǎn)品接連涌現(xiàn)，技術推陳出新，應用日益擴大，產(chǎn)業(yè)化程度不斷提高?？咕w維及其制品具有較為可觀的發(fā)展前景，其應用領域正在逐漸向三個主要方向深入：醫(yī)療衛(wèi)生和保健防護用品領域、服裝服飾和家用紡織品領域、產(chǎn)業(yè)用紡織品領域。其發(fā)展的重點是抗菌醫(yī)療保健產(chǎn)品開發(fā)的系列化和專業(yè)化、提高抗菌服裝和家用紡織品的舒適性以及大力開拓抗菌纖維及其制品在產(chǎn)業(yè)領域的應用［16］。

抗菌纖維的抗菌活性來源于纖維分子鏈上的特有活性基團或在纖維中引入具有抗菌活性的抗菌劑。由于人們對纖維制品的功能要求越來越全面，因此，各類抗菌纖維的制備都應與其他功能相結合。目前，制備的抗菌纖維普遍抗菌范圍不廣、耐持久性差，需解決抗菌劑的復配、親水性等問題。另外，基于環(huán)?？紤]，應采用不會產(chǎn)生二次污染的抗菌劑，如天然抗菌劑（殼聚糖類）等［17］。在抗菌纖維的加工中，需要處理好抗菌劑與纖維的相容性（分散穩(wěn)定性），以提高抗菌劑的耐洗滌性能?？傊咕w維的研究應朝著抗菌范圍更廣、抗菌持久性好、功能更齊全的方向發(fā)展。

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Status Quo and Development of Textile Antibacterial Finishing

WangJiangang，YanTaohai
（Minjiang University，F(xiàn)uzhou 350108，China）

The properties and prcessing method of antibacterial fabrics were summarized.The processing method and properties of antibacterial fibers were introduced，as well as the types of antibacterial finishing agent.The development of antibacterial finishing was prospected.

antibacterial finishing agent；antibacterial fiber；status quo and develop ment

TS195.5＋8

A

1009－3028（2012）03－0042－04

2012－04－17

福建省教育廳科技項目（JB10128）、福建省教育廳科技項目（JA10220S）、閩江學院科技項目（YKQ08003）

王建剛（1961—），男，吉林九臺人，教授。