紡織品抗菌整理研究進(jìn)展

葉遠(yuǎn)麗， 李飛， 馮志忠， 陸鋒， 周莉

(1. 圣華盾防護(hù)科技股份有限公司,江蘇 江陰 214413；2. 江南大學(xué) 江蘇省功能紡織品工程技術(shù)研究中心,江蘇 無(wú)錫 214122)

一般的紡織品對(duì)菌體沒(méi)有抑制和殺滅作用，常被認(rèn)為是滋養(yǎng)微生物的良好媒介。在合適的溫度、濕度以及相應(yīng)養(yǎng)分下，微生物能夠迅速生長(zhǎng)并繁殖，而多孔性紡織品極易吸收人體汗腺和脾腺分泌的排泄物，為微生物提供了所需養(yǎng)分，因而某種程度上，紡織品是微生物的支持者[1]。紡織品上微生物的存在不僅影響其性能，導(dǎo)致菌斑生成，使紡織品產(chǎn)生霉變、脆化甚至變質(zhì)，而且也會(huì)給服用者帶來(lái)不適感，甚至對(duì)皮膚產(chǎn)生有害刺激，引發(fā)皮膚病，危害人體健康。此外，微生物分解人體分泌物所產(chǎn)生的氨等異味物質(zhì)，也嚴(yán)重影響了周?chē)沫h(huán)境衛(wèi)生。因此，對(duì)織物進(jìn)行抗菌整理非常必要，通過(guò)對(duì)紡織品的抗菌整理可阻礙并抑制微生物在織物使用及儲(chǔ)存過(guò)程中的代謝和繁殖。文中概述了抗菌整理劑的作用機(jī)理，歸納了抗菌紡織品的加工方法及抗菌測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)抗菌紡織品的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

1 抗菌整理劑的種類(lèi)及作用機(jī)理

抗菌整理劑指在一定時(shí)間可抑制細(xì)菌、真菌、酵母菌、藻類(lèi)以及病毒等微生物的滋生與繁殖，且使其濃度比國(guó)家規(guī)定水平低的化學(xué)物質(zhì)[2]。根據(jù)抗菌整理劑的來(lái)源、作用機(jī)理、組成結(jié)構(gòu)等因素，可將其分為以下3類(lèi)：無(wú)機(jī)抗菌整理劑、有機(jī)抗菌整理劑和天然抗菌整理劑[3]。

1.1 無(wú)機(jī)抗菌劑

無(wú)機(jī)抗菌劑屬于新型接觸型抗菌材料，發(fā)展于20世紀(jì)80年代，其高效抗菌、安全無(wú)毒、耐熱性好等優(yōu)點(diǎn)引起人們關(guān)注，也因此被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。有研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)機(jī)抗菌劑具有較強(qiáng)殺菌能力及廣譜抗菌性，其對(duì)大腸桿菌及金黃色葡萄球菌的抑菌率可達(dá)99.9%，此外，某些特殊無(wú)機(jī)抗菌整理劑對(duì)病毒的抑制能力也較強(qiáng)[4]。依據(jù)作用機(jī)理，可將無(wú)機(jī)抗菌劑細(xì)分為金屬離子負(fù)載型抗菌劑與光催化型抗菌劑，其抗菌機(jī)制與特點(diǎn)見(jiàn)表1[5]。

表1 無(wú)機(jī)抗菌整理劑的抗菌機(jī)理與特點(diǎn)

1.1.1金屬離子型抗菌劑 金屬離子負(fù)載型抗菌劑是指通過(guò)物理吸附、多層包覆與離子交換等不同技術(shù)，將具有抗菌活性的成分同載體結(jié)合起來(lái)，制得的具備抑菌能力的化學(xué)物質(zhì)。通常采用的抗菌活性成分包括Ag，Zn等金屬離子及其金屬鹽化合物，使用的載體有沸石、硅膠、磷酸鹽、高嶺土等[6]。大多數(shù)金屬離子均具備抑菌或殺菌能力，殺菌力最強(qiáng)的金屬離子是銀離子，銀系抗菌整理劑的作用機(jī)理一般分為以下兩種[7]：①接觸殺菌?？咕韯┚徛尫懦錾倭緼g+，它們依靠庫(kù)倫力擊穿細(xì)胞壁后進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部抑制其分裂增殖活動(dòng)；除此之外，Ag+也可對(duì)微生物各類(lèi)生命傳輸系統(tǒng)造成破壞，而后從中游離出來(lái)繼續(xù)殺菌，因此Ag+具有較強(qiáng)抗菌耐久性。②光催化殺菌。在光的照射下，空氣中的O2會(huì)被Ag+激活產(chǎn)生 ·OH和O2-，抑制細(xì)菌繁殖。GORENSEK M等[8]采用80 nm銀對(duì)棉織物進(jìn)行抗菌整理，經(jīng)整理的紡織品對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌率達(dá)到98%，但經(jīng)10次洗滌后，其抑菌率降為60%，且經(jīng)整理的棉織物白度明顯降低。

1.1.2光催化型抗菌劑 常用的光催化型抗菌劑包括ZnO，TiO2，SiO2以及Fe2O3等半導(dǎo)體氧化物。TiO2的抗菌作用機(jī)理如下：在光作用下TiO2被激活，在其表面產(chǎn)生大量·OH與·O，這些自由基具有較強(qiáng)的化學(xué)活性，當(dāng)它們與細(xì)菌接觸時(shí)，與其內(nèi)部有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)生成CO2與H2O，從而殺滅微生物[9]。ZnO的抗菌機(jī)理有3種假設(shè)[10]：①光催化機(jī)理。其抗菌作用機(jī)理與TiO2相同。②Zn2+溶出機(jī)理。Zn2+與蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，從細(xì)胞內(nèi)游離出來(lái)，繼續(xù)殺菌。③活性氧抗菌機(jī)理。賦予ZnO抗菌能力的主要活性物質(zhì)為H2O2。目前，ZnO抗菌被認(rèn)為是這3種抗菌機(jī)制共同作用所致。為減少光催化引發(fā)織物產(chǎn)生降解的情況，可采用磷石灰將TiO2包覆后對(duì)棉織物進(jìn)行抗菌整理，微生物可被多孔吸附從而被TiO2分解，在可見(jiàn)光或小于385 nm的黑光環(huán)境下，抗菌整理后的棉織物顯現(xiàn)較高抗菌性能[11]。

無(wú)機(jī)抗菌整理劑發(fā)展迅速，但也存在眾多缺陷，因此有機(jī)/無(wú)機(jī)型與金屬離子/光催化型等復(fù)合抗菌整理劑應(yīng)際而生，成為現(xiàn)今無(wú)機(jī)抗菌劑研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)[12]。利用溶膠凝膠、化學(xué)還原與直接沉淀等方法將Ag納米金屬離子與納米TiO2復(fù)合，可制成金屬離子/光催化型復(fù)合抗菌整理劑[13]。朱文杰等[14]將有機(jī)抗菌劑季銨鹽組裝在SiO2納米顆粒或網(wǎng)絡(luò)上，制備出有機(jī)/無(wú)機(jī)型復(fù)合抗菌整理劑。

1.2 有機(jī)抗菌劑

有機(jī)抗菌整理劑是最早投入使用的一類(lèi)抗菌劑，目前已在抗菌整理劑中占據(jù)主導(dǎo)地位，除應(yīng)用于醫(yī)療環(huán)保領(lǐng)域，還在污水處理、建材防銹、木材防腐等各方面得到廣泛應(yīng)用與發(fā)展。有機(jī)抗菌劑不僅具有高效殺菌力、強(qiáng)及時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)便于加工，且來(lái)源廣泛、種類(lèi)繁多；但也存在一些限制其應(yīng)用的缺陷，如毒性稍大，耐熱性差，易使微生物產(chǎn)生耐藥性等。

有機(jī)抗菌整理劑主要包含有機(jī)酸、醇、酚、酯等物質(zhì)，市場(chǎng)上常見(jiàn)的有機(jī)抗菌劑有季銨鹽類(lèi)、鹵胺化合物、聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽等。

1.2.1季銨鹽(QAC) 季銨鹽類(lèi)化合物作為一種典型的有機(jī)抗菌整理劑，已投入使用超過(guò)50年，它是一種陽(yáng)離子表面活性劑，能殺菌消毒，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域[15]。季銨鹽類(lèi)化合物的抗菌性能受分子中陽(yáng)離子季銨鹽數(shù)量、烷基長(zhǎng)度影響很大，且與是否存在全氟代烴基團(tuán)有關(guān)。磷酸一銨與二聚體銨表面活性劑含有烷基、烷芳基與全氟代烴基團(tuán)，常作為抗菌劑應(yīng)用于織物的抗菌整理。QAC類(lèi)物質(zhì)的抗菌機(jī)理是：季銨鹽基團(tuán)帶正電荷，細(xì)菌細(xì)胞膜本身帶有負(fù)電荷，兩者產(chǎn)生靜電吸引而結(jié)合，擾亂了細(xì)胞膜的正?；顒?dòng)，進(jìn)而影響到細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成；此外，季銨鹽類(lèi)化合物亦能影響細(xì)菌等微生物的DNA轉(zhuǎn)錄，破壞其正常繁殖。若季銨鹽分子中有長(zhǎng)鏈烴基，季銨鹽則會(huì)對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生兩種作用：①Q(mào)AC的中心氮原子帶正電，與帶負(fù)電荷的細(xì)菌細(xì)胞等產(chǎn)生靜電吸引；②疏水長(zhǎng)鏈烴基與微生物的非極性中心產(chǎn)生分子間作用力。季銨鹽因靜電吸引力吸附在微生物細(xì)胞表面后，由于分子定向排列空間位阻的存在，長(zhǎng)鏈烴基刺入細(xì)胞內(nèi)部進(jìn)而破壞其代謝過(guò)程[16]。在微生物細(xì)胞失活后，季銨鹽仍能繼續(xù)發(fā)揮其抗菌性能。聚酯等紡織品上大多具有磺酸基、羧基等陰離子基團(tuán)，通過(guò)這些陰離子與季銨鹽陽(yáng)離子之間的離子鍵作用力，在沸點(diǎn)條件下QAC類(lèi)化合物可浸染到紡織品上[17]。

AE-5700是由道康寧(Dow Corning)公司研究開(kāi)發(fā)的一種有機(jī)硅季銨鹽類(lèi)抗菌整理劑，它帶有反應(yīng)性硅氧烷基團(tuán)，可與紡織品纖維表面發(fā)生化學(xué)鍵合以及靜電吸引，從而構(gòu)成抗菌涂層，因此具有較高抗菌耐久性，是制作固定化非溶出性抗菌織物的新方法。其陽(yáng)離子季銨鹽帶正電荷，可吸附在本身帶有負(fù)電荷的細(xì)菌等微生物細(xì)胞膜上，細(xì)胞活動(dòng)受到限制，呼吸功能逐漸喪失而導(dǎo)致細(xì)胞死亡[18-19]，因此將該抗菌整理劑應(yīng)用于織物抗菌整理可賦予其優(yōu)異的耐久抗菌性。研究發(fā)現(xiàn)，AE-5700對(duì)革蘭氏陰性菌大腸桿菌及革蘭氏陽(yáng)性菌金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度(MIC)為10～100 mg/L。截至目前，AE-5700已廣泛應(yīng)用于滌綸、尼龍以及棉紡織品的抗菌整理，且已進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)與應(yīng)用。盡管QAC類(lèi)抗菌劑具有成本低、殺菌快且高效等優(yōu)點(diǎn)，但耐洗牢度差，且極易使微生物產(chǎn)生耐藥性。

1.2.2鹵胺化合物 含有N—Cl或N—Br鍵的化合物常被稱為鹵胺化合物。若化合物含有酰胺基、酰亞胺或胺基等，經(jīng)過(guò)次鹵酸鹽等氧化劑氧化后則可得到鹵胺化合物，但N—Br鍵易分解、不穩(wěn)定，故實(shí)際生產(chǎn)中多用氯胺化合物。鹵胺分子中的N—Cl化學(xué)鍵具有強(qiáng)氧化性，賦予了鹵胺類(lèi)化合物抗菌殺菌能力，此外，鹵胺化合物具有可再生性，因而可重復(fù)循環(huán)殺菌[20]。其抗菌作用機(jī)理為：當(dāng)鹵胺化合物與細(xì)菌、真菌、霉菌接觸時(shí)，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)，N—Cl被還原成N—H，微生物被氧化失去活力而死亡；N—H不再具備殺菌能力，但可通過(guò)氯漂工藝再次轉(zhuǎn)換為N—Cl進(jìn)而重復(fù)上述殺菌過(guò)程。鹵胺化合物的循環(huán)抗菌機(jī)理如圖1所示。

圖1 鹵胺抗菌循環(huán)機(jī)理
Fig.1 Cycle antibacterial mechanism of N-halamine

鹵胺類(lèi)化合物的這種循環(huán)重復(fù)抗菌機(jī)理最初由SUN G等[21]提出，并將其應(yīng)用在棉紡織品的抗菌整理工藝中。隨后，眾多學(xué)者相繼研究開(kāi)發(fā)出多種雜環(huán)鹵胺化合物，不僅能夠通過(guò)共價(jià)鍵與棉、滌綸、錦綸以及蛋白質(zhì)等纖維形成化學(xué)鍵合，且可通過(guò)接枝將合成纖維與纖維素連接。

鹵胺類(lèi)抗菌劑具有高效、快速、廣譜抗菌性能，可抑制大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌以及某些病毒的滋生與繁殖，并可在短時(shí)間內(nèi)將其殺死。然而，鹵胺化合物同時(shí)也存在一個(gè)極大的問(wèn)題限制其在織物抗菌整理領(lǐng)域的應(yīng)用，即織物在經(jīng)鹵胺抗菌劑整理后，表面會(huì)有游離鹵胺的殘留，不僅降低織物白度、影響織物外觀，更產(chǎn)生異味，導(dǎo)致織物服用性能降低。針對(duì)該缺陷，LI S[22]提出了一種去除紡織品上殘留氯的方法，即織物經(jīng)鹵胺抗菌整理后再經(jīng)硫化鈉浸軋。此外，REN X H等[23]利用羥基鹵胺化合物對(duì)棉織物進(jìn)行抗菌整理，通過(guò)BTCA(1,2,3,4-丁烷四羧酸)交聯(lián)劑作用將其接枝到棉纖維表面，提高了鹵胺類(lèi)化合物抗菌性能的同時(shí)亦增強(qiáng)了其抗菌紡織品的耐洗性能。

1.2.3聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽(PHMB) PHMB是一種多分散性混合物，其相對(duì)分子質(zhì)量約為2 500，具有高效、廣譜的抗菌性能，且對(duì)人體安全無(wú)刺激，故在食品、醫(yī)用敷料與泳池消毒等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。PHMB的化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 PHMB化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.2 Chemical structure of PHMB

PHMB的抗菌機(jī)理核心在于靜電吸附，即所帶正電荷陽(yáng)離子吸附帶有負(fù)電荷的細(xì)菌細(xì)胞膜，從而破壞細(xì)胞正常生理活動(dòng)致其死亡。該整理劑的抗菌活性隨著分子聚合度的增加而增加。棉織物表面的葡萄糖單元在絲光與漂白等處理工藝過(guò)程中會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，陰離子羧基由此生成。此時(shí)，若采用PHMB整理劑對(duì)棉織物進(jìn)行抗菌整理，PHMB則可與棉纖維上羧基產(chǎn)生離子相互作用，從而固定于棉織物表面，增強(qiáng)織物抗菌活性的持久性[24]。

PAYNE J D[25]利用PHMB整理棉織物，經(jīng)過(guò)強(qiáng)酸處理后織物避免白度嚴(yán)重下降，且增強(qiáng)了紡織品的抗菌持久性能，并以此首次申請(qǐng)了關(guān)于PHMB在棉織物抗菌整理領(lǐng)域應(yīng)用的專利。PHMB在水溶液中可電離出帶正電的陽(yáng)離子，故在整理過(guò)程中可同棉纖維產(chǎn)生靜電吸附形成氫鍵。PHMB可通過(guò)兩種方式整理到棉織物上：①在室溫及中性pH條件下通過(guò)浸染，在紡織品表面形成抗菌涂層；②通過(guò)軋烘焙傳統(tǒng)整理工藝使PHMB附著到織物上。

Arch公司研發(fā)了一種新型PHMB抗菌整理劑，該聚合物抗菌劑分子結(jié)構(gòu)中具有16個(gè)雙胍單元，可為紡織品纖維單元提供更多的陽(yáng)離子染座，使整理劑與織物表面陰離子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的機(jī)會(huì)增多，紡織品抗菌性能也相應(yīng)增強(qiáng)[19]。該P(yáng)HMB抗菌整理劑最初在棉纖維中得到實(shí)踐，現(xiàn)已成功應(yīng)用于滌綸、錦綸等人造纖維領(lǐng)域。PHMB類(lèi)抗菌整理劑抗菌效果好，可對(duì)革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽(yáng)性菌等廣譜抗菌，且具有較高的熱穩(wěn)定性及安全性。雖然如此，但它仍然存在著限制其廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域的缺陷，如對(duì)白色念珠菌等真菌的抗菌性能有待提高，光照條件下易分解，且抗菌耐久性差，易使微生物產(chǎn)生耐藥性等。

1.3 天然抗菌劑

天然抗菌整理劑是指本身具有抗菌性能的生物活性物質(zhì)，主要源于自然界，資源豐富。其種類(lèi)包括艾蒿、蘆薈等植物類(lèi)天然抗菌劑；甲殼質(zhì)、殼聚糖等動(dòng)物類(lèi)天然抗菌劑；膽礬等礦物類(lèi)天然抗菌劑；氨基葡萄糖苷ST-7等微生物天然抗菌劑。近些年，人們對(duì)生活品質(zhì)的追求不斷增強(qiáng)，對(duì)全球呼吁保護(hù)環(huán)境的響應(yīng)熱情也愈加強(qiáng)烈，自然生物類(lèi)物質(zhì)倍受青睞，抗菌領(lǐng)域的學(xué)者逐漸將研究重心轉(zhuǎn)移到天然抗菌整理劑的開(kāi)發(fā)上。

極具代表性同時(shí)也是較常用的一類(lèi)天然抗菌劑是殼聚糖，經(jīng)甲殼素脫乙酰作用而得，其中甲殼素是一種多糖化合物，由蝦、貝殼、蟹等甲殼類(lèi)動(dòng)物提取、純化而來(lái)。據(jù)研究學(xué)者推測(cè)，殼聚糖有以下兩種抗菌作用機(jī)理[26]：①殼聚糖大分子因—NH3+的存在與帶負(fù)電的細(xì)菌細(xì)胞膜產(chǎn)生靜電吸附，導(dǎo)致細(xì)胞膜與細(xì)胞壁上負(fù)電荷分布不均勻，細(xì)胞壁的合成與溶解平衡系統(tǒng)遭到破壞；靜電吸附同時(shí)也使細(xì)胞表面覆蓋上一層高分子膜，所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不能成功向細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸，細(xì)胞正常生理活動(dòng)被擾亂而導(dǎo)致死亡。②殼聚糖刺穿細(xì)胞壁并進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，細(xì)胞內(nèi)帶有負(fù)電荷的物質(zhì)大多被殼聚糖大分子上的—NH3+吸附，微生物細(xì)胞因此失去活性而導(dǎo)致死亡。

殼聚糖源于自然界，產(chǎn)量極其豐富，具有良好的生物相容性及生物可降解性，且對(duì)人體安全無(wú)刺激，最重要的是抗菌效果好，又廣譜抗菌，因此在抗菌領(lǐng)域中倍受青睞。目前，殼聚糖抗菌劑主要應(yīng)用于棉紡織品的抗菌整理，但實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在的最大問(wèn)題是耐洗性較差。為此，相關(guān)學(xué)者利用檸檬酸、二羥甲基二羥乙基脲(DMDHEU)、戊二醛、丁烷四羧酸(BTCA)等交聯(lián)劑將殼聚糖連接到棉織物上，來(lái)提高抗菌耐久性。結(jié)果顯示，經(jīng)50次洗滌后，織物的抑菌率仍可達(dá)90%[27]。除此之外，還可通過(guò)改性纖維素或改性殼聚糖使二者發(fā)生接枝或交聯(lián)，如在酸性條件下，利用碘酸鉀氧化纖維素產(chǎn)生—CHO，該醛基便可與殼聚糖上的NH2反應(yīng)生成C=N[16]；再如，在殼聚糖大分子中引入丙烯酰胺甲基或其他活性基團(tuán)，在堿性條件下，改性后的殼聚糖便可與織物反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)鍵合，從而提高織物抗菌持久性。有關(guān)殼聚糖應(yīng)用于棉及滌綸織物的研究已有很多，但市場(chǎng)上抗菌紡織品中采用殼聚糖進(jìn)行抗菌整理的為少數(shù)，其主要原因在于殼聚糖水溶性較差，不易采用傳統(tǒng)整理方法軋烘焙進(jìn)行抗菌整理，且經(jīng)殼聚糖整理后的織物手感發(fā)硬，白度、透氣性等服用性能下降較多。

2 抗菌紡織品的加工方法

2.1 原纖維法

在紡絲過(guò)程中，將抗菌劑添加到成纖聚合物中，經(jīng)紡絲工藝制得抗菌纖維后，進(jìn)行抗菌紡織品織造，這種制備抗菌織物的方法被稱為原纖維法。該方法技術(shù)難度大、加工成本高，且對(duì)抗菌劑要求嚴(yán)苛，但制得的抗菌織物效果顯著又持久。原纖維法主要包括以下兩種制備方式[28]：

1) 共混紡絲法。將抗菌劑與各類(lèi)助劑混合，而后與纖維基體樹(shù)脂混合均勻，經(jīng)熔融紡絲制得抗菌纖維。該方法制得的抗菌纖維，其抗菌成分同時(shí)存在于纖維表面與內(nèi)部，且分散均勻，主要應(yīng)用于丙綸、滌綸等無(wú)活性側(cè)基纖維中，適用于醫(yī)療及裝飾用抗菌紡織品的生產(chǎn)。

2) 復(fù)合紡絲法。采用抗菌纖維與其他纖維進(jìn)行復(fù)合紡絲，制成中空形、并列形以及鑲嵌形等結(jié)構(gòu)的抗菌纖維。

2.2 后整理法

后整理法即在后整理過(guò)程中采用抗菌整理劑處理織物，從而賦予其抗菌效能。此種加工方法成熟簡(jiǎn)易，但不足之處是耐久性相對(duì)較差。常用的后整理法有以下4種[29]：

1)表面涂層法。將抗菌整理劑添加到涂層劑中，制成均一溶液后將其涂在織物上。經(jīng)過(guò)該方法整理后，抗菌劑將緊固在織物表面，從而賦予織物抗菌性能。此種抗菌整理方法的優(yōu)點(diǎn)在于適應(yīng)性廣，但不耐洗滌且影響織物性能。

2)浸軋法。將整理劑制成乳液狀，再通過(guò)浸、軋、烘將其轉(zhuǎn)移至織物上，通?？蓪⒄韯┤苡跇?shù)脂(或粘合劑)中，使抗菌成分牢固吸附于紡織品表面，但織物手感等服用性能亦會(huì)因此下降。

3)微膠囊法。將抗菌劑制成微膠囊，再用粘合劑將其整理到紡織品表面?？椢镌诖┲蚴褂脮r(shí)，因受到不停接觸與摩擦，其表面的微膠囊破裂而釋放出抗菌成分，因此可以保護(hù)紡織品不受外界微生物的侵犯。

4)接枝法。使纖維產(chǎn)生帶電官能團(tuán)，再將其浸在相反的離子溶液中，產(chǎn)生化學(xué)鍵或者以其他形式的結(jié)合。該方法解決了傳統(tǒng)抗菌整理工藝中織物抗菌耐久性差的問(wèn)題。例如，可使丙烯酸和棉纖維發(fā)生接枝共聚反應(yīng)，并將其浸于硫酸銅溶液中，使纖維與金屬離子產(chǎn)生結(jié)合。

3 新型抗菌整理劑及其應(yīng)用

傳統(tǒng)抗菌劑如Ag+、季銨鹽、鹵胺化合物、殼聚糖等都具有一定的抗菌效果，但其應(yīng)用于織物抗菌整理過(guò)程時(shí)均存在自身缺陷。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者致力于新型抗菌材料的開(kāi)發(fā)，如稀土、石墨烯、環(huán)糊精等，并探索了其在紡織品中的應(yīng)用，取得了一定成果。

3.1 稀土

稀土元素的電子層結(jié)構(gòu)較特殊，最外層與次外層電子是充滿狀態(tài)，極易失去電子，從而形成價(jià)態(tài)不同的稀土離子，其4f亞層的未成對(duì)電子可與其他元素的外層電子產(chǎn)生相互作用，因此稀土具有活潑的配位性，可與細(xì)菌的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜以及細(xì)胞內(nèi)的DNA作用[30]，抑制細(xì)菌繁殖與增長(zhǎng)。

稀土類(lèi)抗菌劑包括稀土離子及其氧化物、稀土配合物(稀土/有機(jī)物復(fù)合)、稀土摻雜氧化物(稀土/光催化氧化物復(fù)合)、高分子/稀土復(fù)合物等。YIN R X等[31]通過(guò)濕法紡絲制備了混有鈰的纖維，其對(duì)大腸桿菌與金黃色葡萄球菌具有抗菌性能，但該方法技術(shù)要求高，成本昂貴。武曉偉等[32]將稀土離子摻入納米TiO2中，得到稀土/納米TiO2復(fù)合抗菌劑，采用二浸二軋工藝將稀土離子、納米TiO2與稀土/納米TiO2復(fù)合抗菌劑分別整理到棉織物上，稀土離子和TiO2的抑菌率分別為50%和60%，復(fù)合抗菌劑的抑菌率則高達(dá)100%。

3.2 石墨烯

石墨烯在2010年首次被發(fā)現(xiàn)可殺死細(xì)菌，從此備受相關(guān)學(xué)者關(guān)注。石墨烯的抗菌機(jī)理主要有兩種：①細(xì)胞膜應(yīng)力機(jī)理，石墨烯刺破細(xì)菌細(xì)胞膜，細(xì)胞質(zhì)流出，細(xì)菌死亡；②氧化應(yīng)激機(jī)理，細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)被石墨烯破壞，從而使細(xì)菌喪失正常生理活動(dòng)能力，致其死亡[33]。

石墨烯及其衍生物可通過(guò)直接吸附法、涂層法或交聯(lián)法等工藝整理到織物上。在避免誘發(fā)細(xì)胞毒性的基礎(chǔ)上，通過(guò)控制石墨烯的量或功能化修飾石墨烯等方式優(yōu)化整理工藝。李婉迪[34]采用Hummer法制備氧化石墨烯，并將其應(yīng)用于TiO2/SiO2/GO復(fù)合涂層滌棉織物的制備，該抗菌棉織物抑菌率高達(dá)99%，經(jīng)30次水洗后，其抑菌率仍為98.5%。

3.3 有機(jī)硅甜菜堿

甜菜堿是一種兩性有機(jī)材料，在同一結(jié)構(gòu)單元中同時(shí)具備陽(yáng)離子基團(tuán)(如季銨鹽)與陰離子基團(tuán)(如磺酸、羧酸等)。

CHEN S G等[35]制備了一種帶有反應(yīng)性基團(tuán)的有機(jī)硅甜菜堿，并將該抗菌劑應(yīng)用于棉織物的抗菌整理。該有機(jī)硅甜菜堿的Si—O水解后形成Si—OH，可與棉織物表面的—OH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而固化于棉織物上。經(jīng)整理的棉織物對(duì)大腸桿菌與金黃色葡萄球菌的抑菌率均為99%以上，經(jīng)50次洗滌后，對(duì)大腸桿菌、金黃葡萄球菌以及白色念珠菌的抗菌率仍高于90%，優(yōu)于抗菌紡織品的AAA標(biāo)準(zhǔn)級(jí)。

4 抗菌紡織品的效果評(píng)價(jià)

4.1 基本原理

測(cè)定紡織品抗菌整理后的抗菌性能是衡量抗菌劑抗菌效果的常用方法。紡織品抗菌性能的測(cè)定方法主要有以下兩種[36]：①試樣法。將已知濃度的菌液接種在待測(cè)樣上，經(jīng)過(guò)固定時(shí)間的接觸后，通過(guò)觀察、比較接觸前后試樣的變化來(lái)分析其抗菌性能的大小，評(píng)價(jià)參數(shù)如菌落數(shù)、試樣顏色及強(qiáng)力等。②菌液法。將待測(cè)樣置于已知濃度的菌液中或接種了菌液的平板上，又或者埋入接種了菌液的土壤內(nèi)，經(jīng)過(guò)固定時(shí)間的接觸后，觀察、比較接觸前后試樣的變化，通過(guò)菌落數(shù)、試樣強(qiáng)力等參數(shù)分析評(píng)定其抗菌性能。

4.2 測(cè)試方法

目前，常用的織物抗菌測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 20645，ISO 20743，ASTM E 2149；美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)AATCC 90，AATCC 100，AATCC 147，AATCC 174；日本標(biāo)準(zhǔn)JIS L 1902；中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20944。雖上述測(cè)試方法有各自的優(yōu)勢(shì)與缺陷，使用范圍均不相同，但基本可概括為兩類(lèi)，即定性測(cè)試與定量測(cè)試。

4.2.1定性測(cè)試法

1) 奎因法(由QUINN實(shí)驗(yàn)方法改良而得)。在FZ/T 73023—2006附錄D6中使用了該方法，其測(cè)試過(guò)程方便快捷，菌落易觀察，每次可測(cè)試多個(gè)試樣且重現(xiàn)性較好，但不適用于深色試樣。

2) 暈圈法。在 ISO 20645：2004，AATCC 90— 2011，JIS L 1902: 2008，AATCC 147以及GB/T 20944.1—2007標(biāo)準(zhǔn)中，均采用了暈圈法，其測(cè)試過(guò)程簡(jiǎn)單易行，耗費(fèi)時(shí)間短，操作效率高，適用于溶出型抗菌紡織品的抗菌性能測(cè)定。

3) 平行劃線法。在ATCC 147-2011中使用了該方法，其測(cè)試過(guò)程操作較簡(jiǎn)單，適用于溶出型抗菌織物的抗菌性能測(cè)試。

4.2.2定量測(cè)試法

1) 吸收法。在標(biāo)準(zhǔn)JIS L 1902：2008，AATCC 100—2004，F(xiàn)Z/T 73023—2006附錄 D7，AATCC 174—2011，GB/T 20944.2—2007，ISO 20743：2007方法 A與QB/T 2881—2007中，皆采用了吸收法。該測(cè)試方法適用于溶出型抗菌紡織品的抗菌能力測(cè)定，主要針對(duì)吸水性好且不用經(jīng)常洗滌的織物。

2) 振蕩法。在標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 73023—2006，ASTME 2149，CAS 115—2005的附錄D8，以及GB/T 20944.3—2008中，都使用了振蕩法。改良振蕩法[37]綜合了FZ/T 73023—2006振蕩法與AATCC 100吸收法，改進(jìn)了其中的實(shí)驗(yàn)條件，簡(jiǎn)化了其操作步驟，擴(kuò)大了測(cè)試范圍。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外織物抗菌整理技術(shù)已漸趨成熟，抗菌產(chǎn)品也不斷應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，抗菌材料的研究應(yīng)用具有較為良好的發(fā)展前景。隨著人們環(huán)保意識(shí)和健康意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)于高安全性、低毒性的抗菌紡織品需求更強(qiáng)，紡織品抗菌整理也應(yīng)朝著環(huán)境友好型、人體健康型去研究發(fā)展。高效、廣譜抗菌、具有抗菌耐久性、安全無(wú)毒、綠色環(huán)保且不易使細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性將是未來(lái)新型抗菌整理劑的主要研究方向。多功能紡織品的研發(fā)也將是研究熱點(diǎn)，如果僅需一次纖維整理工藝便可實(shí)現(xiàn)纖維的多種新功能，就可減少整理工序，大幅提高紡織品的附加值，也有利于全民節(jié)能與環(huán)保。但值得注意的是，隨著抗菌紡織品的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生高抗藥性細(xì)菌和超級(jí)細(xì)菌的幾率也隨之增加，抗菌紡織品給人們帶來(lái)利益的同時(shí)也存在潛在威脅，這將是未來(lái)需要不同領(lǐng)域?qū)W者研究和監(jiān)測(cè)的主要方向。

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