淺談生態(tài)抗菌非織造布

朱永號 曹萬宏 賈耀芳

欣龍控股(集團(tuán))股份有限公司，國家非織造材料工程技術(shù)研究中心，海南 澄邁571924

淺談生態(tài)抗菌非織造布

朱永號 曹萬宏 賈耀芳

欣龍控股(集團(tuán))股份有限公司，國家非織造材料工程技術(shù)研究中心，海南 澄邁571924

主要闡述生態(tài)抗菌非織造布的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。首先介紹天然抗菌纖維的分類及應(yīng)用，然后概述生態(tài)抗菌劑的發(fā)展情況，最后對生態(tài)抗菌非織造布的制備方法做簡單闡述。

生態(tài)，抗菌，非織造布，研究現(xiàn)狀，發(fā)展趨勢

隨著工業(yè)的迅速發(fā)展和生活水平的不斷提高，越來越多的人開始更加注重生活質(zhì)量和生活品質(zhì)，更加專注于使用健康衛(wèi)生的生活用品。目前，非織造材料已滲入我們生活的方方面面，如家居清潔、衛(wèi)生護(hù)理等。抗菌非織造材料是近幾年發(fā)展迅猛、市場上層出不窮的一類產(chǎn)品，也是當(dāng)前非織造材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。市場上的抗菌產(chǎn)品種類繁多，讓人應(yīng)接不暇。在眾多的抗菌產(chǎn)品中，人們逐漸傾向于生態(tài)、安全、環(huán)保型抗菌非織造產(chǎn)品，體現(xiàn)了人們對衛(wèi)生與健康強(qiáng)有力的追求態(tài)度。

目前有關(guān)生態(tài)抗菌非織造布的研究，主要針對天然抗菌纖維、生態(tài)抗菌劑及兩者的相互結(jié)合而進(jìn)行。

1 天然抗菌纖維

在我們身處的自然界中存在著許多具有抗菌功效的天然纖維，如麻纖維、竹纖維等。天然纖維與其他纖維相比顯示出更高的安全、舒適性能，因此，由天然纖維制得的紡織品備受青睞。

1.1 甲殼素與殼聚糖纖維

甲殼素(chitin)廣泛存在于低等植物菌類的細(xì)胞、海洋無脊椎動物的外殼及高等植物的細(xì)胞壁中，是一種天然生物高分子化合物。殼聚糖(chitosan)又稱脫乙酰甲殼素，是甲殼素脫去N-乙?；蟮玫降奈镔|(zhì)[1]，由于其高分子鏈端含有不飽和活性陽離子基團(tuán)——氨基而呈正電性。而一般的細(xì)菌常帶有負(fù)電荷，當(dāng)帶正電的活波氨基與帶負(fù)電的細(xì)胞結(jié)合后，會使細(xì)胞中的蛋白改性，從而殺死細(xì)菌。甲殼素和殼聚糖纖維都具有優(yōu)良的廣譜抗菌性。自1979年Alllan提出殼聚糖具有抗菌性以來，其優(yōu)良的抗菌性已成為被廣泛認(rèn)知的事實(shí)。大量研究表明，這兩種纖維對大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌等普通菌種具有良好的抑制作用[2]。由甲殼素或殼聚糖纖維經(jīng)水刺加工制成的非織造布，可用于傷口敷料等醫(yī)療領(lǐng)域，具有良好的安全、抗菌功效，對患者的傷口恢復(fù)能起到良好的促進(jìn)作用。

1.2 竹纖維

竹纖維是一種從自然生長的竹子中提取的纖維素纖維，依據(jù)材料及工藝不同，可分為竹原纖維和竹漿纖維。竹原纖維是采用化學(xué)、物理相結(jié)合的方法制取的天然竹纖維。它的縱向有橫節(jié)，表面有大量微細(xì)凹槽；其橫截面為不規(guī)則的橢圓形，內(nèi)有環(huán)狀中腔，具有杰出的透氣性、吸濕性和抗菌性。竹漿纖維是采用化學(xué)方法，經(jīng)堿法水解及分段精漂工藝制得的，其制備過程與黏膠纖維相似。竹漿纖維也具有良好的吸濕、透氣、抗菌等特性[3]。

竹纖維之所以具有天然抗菌、殺菌功效，是因?yàn)樗幸环N特殊成分——竹醌。竹醌呈陽性，當(dāng)其與陰性的細(xì)菌接觸時，會破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁，降低細(xì)菌的生存能力，從而起到抑菌、殺菌的作用[4]。國際衛(wèi)生組織研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致婦科疾病產(chǎn)生的細(xì)菌多呈陰性，因此竹纖維可用于治療婦科疾病，由竹纖維制成的非織造布可用于女性用衛(wèi)生巾等制品。

1.3 其他天然抗菌纖維

麻纖維是一種具有中空特殊結(jié)構(gòu)的天然抗菌纖維。這種獨(dú)特的中空結(jié)構(gòu)包含氧氣，使厭氧細(xì)菌難以生存，因此麻纖維具有獨(dú)特的抗菌功效。陳翠翠等[5]研究了草珊瑚黏膠纖維的制備。草珊瑚是一種天然抗菌植物。將草珊瑚中萃取的有效成分與黏膠共混紡絲，制成的草珊瑚黏膠纖維具備草珊瑚的天然抗菌功能。

茶纖維是一種由茶葉中提取的天然抗菌劑——茶色素、茶多酚等制得的具有抗菌、防臭功能的天然纖維。茶纖維及其制品對金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌具有極好的抗菌性，并具有優(yōu)良的吸濕性和良好的皮膚親和性[6]。

天然抗菌纖維廣泛存在于自然界中，并且不同類別具有不同的功效，可應(yīng)用在不同的領(lǐng)域。天然抗菌纖維在非織造領(lǐng)域的應(yīng)用正逐步被開發(fā)，由天然抗菌纖維制成的非織造布具有安全、抗菌和舒適性，已越來越得到人們的喜歡和關(guān)注。

2 生態(tài)抗菌劑

抗菌劑按其成分和結(jié)構(gòu)屬性不同可分為無機(jī)、有機(jī)和天然抗菌劑三大類。天然抗菌劑是最早被人們利用的抗菌劑，其來源廣泛，通過一定的物理加工即可獲得，但至今發(fā)展較慢。現(xiàn)今，無機(jī)和有機(jī)抗菌劑在非織造布中使用最多。

2.1 植物類天然抗菌劑[7]50-52

蘆薈為百合科植物。蘆薈素是藥用蘆薈的主要提取物，具有抑菌、抗菌等功效。近年來蘆薈提取物作為抗菌劑開始用于織物，所制成的織物除了具有抗菌作用外，對人體皮膚也有一定的護(hù)理作用。

艾蒿是一種菊科多年生草本植物，其提取物具有抗菌、消炎等作用。日本已有以艾蒿做染料而制成的織物，用以制作供反應(yīng)性皮炎患者穿著的衣物。

松柏油由松柏蒸餾而得到，為淺黃色油狀物，其成分包括具有抗菌活性的酚類酸性油。

另外，甘草、石榴果皮、茶葉等植物中也可提取含抗菌成分的物質(zhì)，用于織物的抗菌整理。

2.2 動物類天然抗菌劑

殼聚糖的分子結(jié)構(gòu)中含有游離氨基，帶正電荷，是天然抗菌劑中研究最多、最常用的一種生物抗菌劑。殼聚糖具有優(yōu)良的生物相容性和廣譜、高效的抗菌性，對一些真菌、細(xì)菌和病毒具有一定的抑制作用[8]。日本富士紡的Kytopolai曾做過研究，將5 μm以下的殼聚糖顆粒以纖維質(zhì)量的0.3%～3.0%混入黏膠紡絲液中，紡制成具有抗菌功效的黏膠纖維。另有人將殼聚糖超微粒子在紡絲前混入聚丙烯腈紡絲液中，紡成具有耐久抗菌性的產(chǎn)品[7]52。

2.3 非溶出性有機(jī)類抗菌劑

紡織品常用的抗菌劑可分為溶出性和非溶出性兩種。溶出性抗菌劑中的抗菌物質(zhì)會緩慢溶出而達(dá)到抗菌效果，但會將織物及人體皮膚中的細(xì)菌一起殺死，有些皮膚表層的有益菌也被其消滅，因而會破壞人體皮膚表面微生物的生態(tài)平衡；此外，抗菌物質(zhì)會慢慢滲入人體，對人體產(chǎn)生一定的危害。非溶出性抗菌劑中含有特殊的活性基團(tuán)，可與纖維分子結(jié)構(gòu)上的氨基、羥基反應(yīng)結(jié)合，從而牢牢固著在纖維上，制成織物后只殺死織物內(nèi)及織物中的纖維所接觸的細(xì)菌，不會破壞人體皮膚表面微生物的生態(tài)平衡。

我國于2016年1月1日實(shí)施的GB/T 31713—2015《抗菌紡織品安全性 衛(wèi)生要求》，對抗菌物質(zhì)溶出性和非溶出性的判定標(biāo)準(zhǔn)做了規(guī)定(表1)，而且詳細(xì)描述了抗菌物質(zhì)的溶出性測試方法。

表1 抗菌物質(zhì)溶出性結(jié)果的判定

季銨鹽和有機(jī)硅季銨鹽系列是最近研究比較多、使用比較廣的一種抗菌劑。季銨鹽帶正電荷，而細(xì)菌通常帶負(fù)電荷，當(dāng)季銨鹽抗菌劑與細(xì)菌接觸時，前者的陽離子吸附帶負(fù)電荷的細(xì)菌，抑制細(xì)菌的呼吸功能，使細(xì)菌死亡。有機(jī)硅季銨鹽抗菌劑是一類新型的陽離子表面活性劑，通過硅醇與纖維上的羥基(—OH)偶聯(lián)結(jié)合，形成較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，具有較好的安全性和耐久性。目前有機(jī)硅季銨鹽抗菌劑的品種較多，如日本東洋紡的Biosil、日清紡的Peachfresh及美國Dow Corning的DC-5700等，都具有安全、耐久、廣譜抗菌的特點(diǎn)[9]。

3 生態(tài)抗菌非織造布的制備方法

生態(tài)抗菌非織造布的制備主要有兩種方法。一種是原料直接加工法，采用天然抗菌纖維為原料，通過水刺、針刺等工藝制成生態(tài)抗菌非織造布；或者將生態(tài)抗菌劑添加到紡絲液中制得人工抗菌纖維，進(jìn)而制得生態(tài)抗菌非織造布。另一種是后處理加工法，利用生態(tài)抗菌劑對非織造布進(jìn)行后整理加工而制成生態(tài)抗菌非織造布，是比較常用的一種方法。

3.1 人工抗菌纖維的制備

在原來不具有抗菌功能的纖維中，通過一定方式加入抗菌劑而制得的抗菌纖維，稱為人工抗菌纖維。人工抗菌纖維的制備方法：一是共混紡絲法，將生態(tài)抗菌劑與紡絲液共混，然后通過紡絲制得具有抗菌效果的纖維；二是復(fù)合紡絲法，利用含有抗菌成分的纖維原液與不含抗菌成分的纖維原液，通過一個具有特殊分配系統(tǒng)的噴絲組件，紡制成具有特殊結(jié)構(gòu)和抗菌效果的復(fù)合纖維；三是接枝改性法，通過物理或化學(xué)方法對纖維表面進(jìn)行改性，改性纖維可與抗菌劑中的活性基團(tuán)通過化學(xué)鍵結(jié)合，將抗菌劑牢牢固著在纖維表面，從而制得具有抗菌功能的纖維[10]。

3.2 后整理加工法

后整理加工法是在非織造布的后期加工過程中，采用特定的方式、方法，將抗菌劑附著在纖維或非織造布的表面，從而賦予其抗菌功效。后整理加工法因抗菌劑種類、非織造布表面和纖維特性不同而不同，主要有：

(1) 浸漬和浸軋法：將待處理樣品置于由抗菌劑等組成的水溶液或乳液中，經(jīng)浸軋或浸漬，達(dá)到一定時間后取出、烘干。

(2) 涂層法：將抗菌劑與樹脂混合，通過樹脂的黏合作用將抗菌劑固著在非織造布上。

(3) 噴灑法：用噴霧的方法將抗菌劑噴灑在非織造布上。

4 展望

當(dāng)今，生態(tài)化、綠色化、環(huán)保化是紡織品發(fā)展的大趨勢，也是非織造行業(yè)的大趨勢。非織造布被大量應(yīng)用于衛(wèi)生用品及醫(yī)療用品中。隨著人們對健康、安全、環(huán)保理念的日益重視，安全、綠色、生態(tài)抗菌非織造布的研究與開發(fā)將是非織造布領(lǐng)域的重要課題。

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[2] 徐超武.新型綠色保健纖維-甲殼素/殼聚糖纖維[J].四川絲綢,2004(4):16-18.

[3] 周衡書,鄧力斌.竹原纖維產(chǎn)品抗菌整理與性能研究[J].紡織科技進(jìn)展,2005(5):12-15.

[4]劉偉時.抗菌纖維的發(fā)展及抗菌紡織品的應(yīng)用[J].化纖與紡織技術(shù),2011,40(3):22-27.

[5] 陳翠翠.草珊瑚黏膠纖維的制備及其性能的研究[D].青島:青島大學(xué),2011.

[6] 任蓉,黃亞輝.新型含茶抗菌纖維的加工技術(shù)研究[J].廣東茶業(yè),2016(2):17-19.

[7] 李輝芹,鞏繼賢.天然抗菌整理劑[J].紡織導(dǎo)報,2002(2):50-52,54.

[8] 李楊,楊國平,錢金栿.天然生物抗菌劑的研究概況[J].中國民族民間醫(yī)藥,2011,20(21):34-36.

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A brief review on ecological antibacterial nonwovens

ZhuYonghao,CaoWanhong,JiaYaofang

Xinlong Holding (Group) Co., Ltd., National Engineering Research Center for Nonwovens, Chengmai 571924, China

The research status and development trend of ecological antibacterial nonwovens were mainly discussed. The classification and application of natural antibacterial fibers were firstly introduced. And then, the present development of the safety and ecological antibacterial agents were summarized. In the end, the preparation methods of ecological antibacterial nonwovens were briefly described.

eological, antibacterial, nonwoven, research status, development trend

2016-09-01

朱永號，男，1988年生，助理工程師，從事非織造材料的研制及開發(fā)工作

TS174.1

A

1004-7093(2016)12-0001-03