防蚊蟲紡織品整理及測試標(biāo)準(zhǔn)的研究進(jìn)展

王 丞 王進(jìn)美 魏玲玲 陳彥成 陳海通

（西安工程大學(xué)，陜西西安，710048）

隨著社會的發(fā)展和人民消費(fèi)水平的提高，人們對于功能性紡織品的需求不斷提高，具有抗菌、隔熱、變色、防水、除螨、防蛀、防紫外線、抗病毒、防電磁輻射、驅(qū)蟲防蚊等[1-2］功能特性的紡織品越來越受到人們的關(guān)注，其中驅(qū)蟲防蚊紡織品成為人們研究的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。蚊子是吸血昆蟲，易傳播疾病，包括瘧疾、登革熱、腦炎、黃熱病等[3］。人們必須做好安全防護(hù)，以避免蚊子叮咬傳播疾病。防蚊蟲紡織品就是針對蚊蟲進(jìn)行驅(qū)避或殺滅的一種衛(wèi)生防護(hù)用紡織品，目前已經(jīng)成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)，并且向著高端產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展[4］。通過查閱參考國內(nèi)外驅(qū)蟲防蚊等相關(guān)文獻(xiàn)，本文介紹了防蚊整理劑（包括天然驅(qū)避劑、合成驅(qū)避劑、凝膠-溶膠氯菊酯殺蟲劑），并對其優(yōu)勢不足進(jìn)行分析，概述了防蚊蟲紡織品的前沿技術(shù)（包括微膠囊法、乳液法、環(huán)糊精、納米軟膏），以及防蚊蟲織物整理和測試標(biāo)準(zhǔn)，同時展望未來防蚊蟲紡織品的發(fā)展趨勢。

1 防蚊蟲整理

防蚊蟲整理通過提取天然植物精油或者化學(xué)合成劑對纖維或者織物進(jìn)行特殊整理加工，為了在紡織品加工中賦予驅(qū)蚊特性，對織物進(jìn)行防蚊整理劑噴灑、浸漬浸軋和墊干等程序，利用交聯(lián)劑或者黏合劑進(jìn)行織物固化，提高織物的驅(qū)蚊能力[5］。研究人員發(fā)現(xiàn)將植物精油整理在棉質(zhì)織物上，在防蚊蟲方面具有更高的功效；在棉質(zhì)織物上采用墊干式固化法時，防蚊整理劑的耐久性更高[6］。

1.1 驅(qū)蚊劑原理

二氧化碳、乳酸、皮膚溫度和水分是重要的蚊子引誘劑。蚊蟲利用從人體升起的溫暖潮濕的對流信號作為接近人類的向?qū)7］。驅(qū)蚊劑的作用大致可分為對嗅覺的作用和對觸覺的作用。它能夠阻止蚊蟲接近驅(qū)蚊劑處理過的織物表面。驅(qū)蚊劑產(chǎn)生的氣味分子堵塞了蚊蟲的濕度感知孔，通過抑制感知水分的功能使蚊蟲無法接近人類。驅(qū)蚊劑刺激觸覺的作用被稱為直接接觸驅(qū)趕，這種驅(qū)趕在吸血前將蚊蟲從人體皮膚表面驅(qū)走。人們認(rèn)為驅(qū)蚊劑化學(xué)物質(zhì)作用于蚊蟲的周圍神經(jīng)系統(tǒng)[8-9］，當(dāng)接觸發(fā)生時，在驅(qū)蚊劑化學(xué)物質(zhì)作用下將會引起蚊蟲的神經(jīng)系統(tǒng)紊亂。

1.2 天然驅(qū)避劑

驅(qū)避劑是指能散發(fā)出刺激氣味驅(qū)趕蚊蟲的負(fù)向性物質(zhì)[10］。驅(qū)避劑本身雖無殺蟲作用，但可有效減少蚊蟲叮咬和對戶外活動人員的侵襲，從而預(yù)防蚊蟲媒介疾病的發(fā)生[11-12］。驅(qū)避劑不僅對蚊蟲有效，還可驅(qū)避蠅、虱、蜱、蚤、螨、臭蟲等病媒生物。其應(yīng)用場景較廣，一般用于皮膚表面或織物。

天然驅(qū)避劑主要是從一些具有驅(qū)蚊蟲特性的植物根、莖、葉、花中提取出的有效驅(qū)蟲成分，多為萜類的酯類、醇類和酮類等。ZHU J J 等[13］從椰子油中提取的癸酸和月桂酸是一種新型、廉價且高效的驅(qū)蟲化合物，可有效對抗多種吸血節(jié)肢動物，包括蠅、蜱、臭蟲和蚊子。盡管椰子脂肪酸對蠅、蚊蟲和蜱表現(xiàn)出較強(qiáng)驅(qū)避性，但與N，N-二乙基-三甲基苯甲酰胺（DEET）相比，在最小有效劑量下需要相對高濃度的椰子脂肪酸，以防止黃熱病蚊子叮咬。ZHANG S 等[14］分別使用多種天然驅(qū)避劑對埃及伊蚊幼蟲進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)2-十一烷酮顯現(xiàn)較高的驅(qū)避率，緊接著是貓薄荷油、癸酸、椰子油脂肪酸、癸酸甲酯、月桂酸甲酯和椰子油甲酯。

天然驅(qū)避劑具有很多優(yōu)良特點(diǎn)，可生物降解、成本低、無毒無污染、環(huán)境友好、氣味清新，但其在驅(qū)蚊的緩釋持久性方面欠佳。因此，在將天然植物提取物應(yīng)用于紡織品中還需要考慮多方面因素，如植物資源的開發(fā)利用、植物精油的緩釋持久性、企業(yè)成本及經(jīng)濟(jì)效益等。

1.3 合成驅(qū)避劑

合成驅(qū)避劑為人工合成的具有驅(qū)避蚊蟲作用的活性化學(xué)物質(zhì)，包括有機(jī)酯類、芳香醇類、不飽和醛酮類、胺類和酰胺類等。

（1）避蚊胺是一種略帶黃色的油，不溶于水，溶于有機(jī)溶劑[15］。它是許多驅(qū)蚊產(chǎn)品中最常見的活性成分。目前含有它的產(chǎn)品以各種液體、洗劑、噴霧劑和浸漬織物的形式提供給消費(fèi)者。本品適用于皮膚或衣服上，可防止蚊蟲叮咬。然而，最近研究表明，在一項(xiàng)蚊蟲行為測試中，避蚊胺在沒有體味引誘劑的情況下表現(xiàn)出較強(qiáng)的驅(qū)避活性[16］。雖然它被認(rèn)為是最廣泛使用的驅(qū)蚊劑，但同時存在一些健康風(fēng)險，如避蚊胺可通過皮膚和胃腸道快速進(jìn)入人體，容易引起神經(jīng)系統(tǒng)疾病等。

（2）羥哌酯是一種無色液體，是一種有效驅(qū)蚊劑，與避蚊胺的功效相似，但使用起來舒適，不易被蚊子叮咬使皮膚受刺激[17-18］。羥哌酯的實(shí)際作用機(jī)制尚不清楚，由于它對蚊蟲的味覺和嗅覺有害，因此會阻止蚊蟲接觸和叮咬。但同時它也會給人體帶來危害，當(dāng)以50 mg/cm2給藥時，在使用含量20%的羥哌酯制劑產(chǎn)品后，觀察到人體刺激反應(yīng)表現(xiàn)為意識不清、昏迷、頭疼、喉嚨疼、呼吸道感染、中毒反應(yīng)等[19］。

1.4 殺蟲劑

殺蟲劑是指用以防治害蟲的化學(xué)制劑。包括有機(jī)殺蟲劑（有機(jī)氯、有機(jī)磷、有機(jī)硫制劑和氨基甲酸酯類與擬除蟲菊酯類），無機(jī)殺蟲劑（無機(jī)砷、無機(jī)氟、無機(jī)硫制劑），植物性殺蟲劑，礦物油殺蟲劑，微生物殺蟲劑。殺蟲劑主要是通過觸殺或熏蒸作用來殺滅害蟲，包括蚊子、蠅、蜱等[20］。氯菊酯是一種合成殺蟲劑，通常用于處理衣服、蚊帳、野營用具和軍裝。它也是對人類毒性最小的殺蟲劑之一，被廣泛用于服裝、農(nóng)業(yè)和制藥等。MONICA A 等[21］用一種基于氯菊酯的溶膠-凝膠溶液技術(shù)制備工業(yè)上可行的耐用殺蟲紡織品。先將棉織物放入含有氯菊酯的溶膠-凝膠溶液中，然后利用擠壓輥將硅氧化物涂層填充在棉織物上并進(jìn)行固化爐固化成形?？疾烊苣z-凝膠工藝參數(shù)，如硅氧化物、氯菊酯含量、配比等對殺蟲活性和棉織物性能的影響，結(jié)果表明，含有氯菊酯的溶膠-凝膠溶液和硅氧化物涂層的應(yīng)用使紡織品在不改變其柔韌性和柔軟性的情況下具有很高的殺蟲效率。同時在對氯菊酯含量接近500 mg/m2的棉織物進(jìn)行耐洗牢度評估時發(fā)現(xiàn)，即使經(jīng)過50 次洗滌，仍能保持良好的殺蟲效果。

殺蟲劑在自然環(huán)境中化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易降解，易在土壤及生物體內(nèi)累積，嚴(yán)重改變生態(tài)系統(tǒng)均衡，大部分對人體有害，還會被集中存留在生態(tài)食物鏈中。在今后的發(fā)展中需要注意兼顧環(huán)境及人體健康。

2 防蚊蟲紡織品新技術(shù)

2.1 微膠囊

微膠囊技術(shù)是指用天然或者合成的高分子材料將固體顆粒、液體、氣體作為芯料物質(zhì)包覆，形成一種具有半透明或者密封囊膜的微型密閉的膠囊。它能夠保護(hù)芯材不受外界環(huán)境影響，同時遮蔽氣味、顏色，降低芯材活性成分揮發(fā)、控制芯材持續(xù)釋放[22］。芯材被微膠囊壁材封裝，通過膠囊壁緩慢釋放延長芯材的使用時間，它被稱為控制釋放機(jī)制或擴(kuò)散機(jī)制。

殼聚糖具有天然無毒的特性，常被用作微膠囊的殼材料。然而，傳統(tǒng)的殼聚糖微膠囊大多是單室囊壁，功能單一。ZHUO C 等[23］研究首先采用單凝聚法制備殼聚糖微膠囊，然后將光致變色納米膠囊覆蓋到殼聚糖微膠囊上，得到殼聚糖復(fù)合微膠囊。將復(fù)合微膠囊應(yīng)用于織物中具有良好的光致變色和抗菌防蚊性能。通過調(diào)節(jié)納米膠囊在殼聚糖微膠囊上的覆蓋密度，可以調(diào)節(jié)其變色和抗菌防蚊性能。

2.2 乳液法

乳液法是由兩種互不相容液體在乳化劑的作用下形成熱力學(xué)穩(wěn)定，外觀透明或半透明的液體分散體系。一種是分散相，另一種則是連續(xù)相[24］。在大多數(shù)防蚊蟲紡織品應(yīng)用中，乳液是以水包油形式制備的，油作為分散相，水作為連續(xù)相。乳化劑是一種用于制備乳液的物質(zhì)，可賦予乳液動力學(xué)穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，從不同植物的根、莖葉、果實(shí)、種子中提取的精油具有驅(qū)蟲特性，由于植物精油易揮發(fā)，將其與乳化劑和親水性物質(zhì)混合攪拌均勻形成水包油的乳液混合物，提高植物精油的穩(wěn)定性、保質(zhì)期和緩釋性能[25］。

為克服蚊蟲的抗藥性和提高驅(qū)蚊劑緩釋性能，BALAJI A P 等[26］采用聚乙二醇（PEG）乳液法制定了一種高效的、具有水分散性的納米級驅(qū)蚊劑——二乙基苯乙酰胺（DEPA）配方，該配方是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)9%的PEG、12.14%的二氯甲烷和6.47%的DEPA 作為分散相，連續(xù)相由0.4%的吐溫20和0.4%的大豆卵磷脂組成；在800 r/min磁力攪拌下將連續(xù)相加入到分散相攪拌30 min，形成納米DEPA 乳液。通過對腦炎病媒三帶喙庫蚊進(jìn)行驅(qū)避質(zhì)量濃度測定，評估其功效。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對三帶喙庫蚊三齡幼蟲的中位驅(qū)避質(zhì)量濃度為0.052 mg/L。對喂食蔗糖的兩至三天的雌性成蚊的中位驅(qū)避質(zhì)量濃度為3.471 mg/L。通過組織病理學(xué)和生物化學(xué)研究進(jìn)一步表明，即使在最低接觸質(zhì)量濃度下，納米DEPA 仍能發(fā)揮更好的功效。因此，它將成為控制病媒擴(kuò)散、減少驅(qū)蚊劑量的有效方案。

2.3 環(huán)糊精

環(huán)糊精是由屬于桿菌所產(chǎn)生的環(huán)糊精糖苷轉(zhuǎn)移酶與淀粉作用生成的環(huán)狀低聚糖化合物，含有6 個~12 個葡萄糖單元，以α-1，4 葡萄糖苷鍵相連接而成[27］。環(huán)糊精分子具有環(huán)狀構(gòu)形及疏水性內(nèi)腔，疏水性內(nèi)腔可以存儲非極性的有機(jī)物質(zhì)。環(huán)糊精能與驅(qū)蚊劑形成復(fù)雜包合的環(huán)狀寡糖，可以通過與聚羧酸如1，2，3，4-丁烷四羧酸或檸檬酸形成酯鍵而固定在棉織物表面。研究結(jié)果表明，將氯菊酯和生物丙烯菊酯等殺蟲劑引入環(huán)糊精的大分子結(jié)構(gòu)中，由于環(huán)糊精含量的增加，其疏水性內(nèi)腔儲存的殺蟲劑在整理織物中的含量提高，織物驅(qū)蚊活性進(jìn)一步提升[28-30］。

環(huán)糊精無毒，并可生物降解，用作整理劑時，可以制備各種功能性織物，如釋香、除臭、抗菌織物等。隨著研究的深入、工藝的日益成熟，環(huán)糊精在紡織品功能性整理方面的應(yīng)用將更加廣泛。

2.4 納米軟膏

納米粒子被認(rèn)為是納米軟膏技術(shù)的基本組成部分。近年來，生物合成的金納米粒子被認(rèn)為是一種兼容、無毒、生態(tài)友好的整理制劑，納米粒子根據(jù)特定的特征，如尺寸、分布和形態(tài)，表現(xiàn)出更高顯著活性、降低毒性和持續(xù)釋放的新特性。研究人員用各種合成的納米粒子和植物提取物相結(jié)合制備納米軟膏，用于驅(qū)避攜帶媒介疾病的蚊蟲等[31-34］。

SUNDARARAJAN B 等[35］以艾蒿葉提取物為原料，制備了一種與生物金納米顆粒相結(jié)合的納米軟膏基質(zhì)。對制備的納米軟膏進(jìn)行了傅里葉變換紅外光譜表征，并通過掃描電鏡對納米軟膏的形貌進(jìn)行了表征，測試納米軟膏在不同質(zhì)量濃度下的驅(qū)避活性。結(jié)果表明，納米軟膏質(zhì)量濃度的增加延長了保護(hù)時間。研究結(jié)果為人工合成驅(qū)避劑和殺蟲劑提供了一種選擇。其可能是一種環(huán)保、更安全的納米生物紡織品整理制劑。

3 防蚊蟲織物整理技術(shù)

目前，防蚊整理工藝主要有2 種：浸漬工藝和浸軋工藝[36］。

浸 漬 工 藝：浸 漬（1∶10）→脫 水（帶 液 率25%~30%）→烘干（80 ℃~100 ℃，1 min~3 min）→烘焙（120 ℃~130 ℃，1 min）。浸漬工藝是將織物浸泡于防蚊整理劑中的整理方法，其工藝流程操作簡單，防蚊效果有效，但多次水洗后效果不佳。

浸軋工藝：配制整理液（防蚊微膠囊 10 g/L，交聯(lián)劑AF6100 40 g/L）→浸軋（預(yù)浸漬30 min，二浸二軋，軋液率80%）→預(yù)烘（70 ℃，5 min）→烘焙（100 ℃，3 min）→自然晾干（防蚊織物）。

浸軋工藝是將織物以先浸后軋的方式，將防蚊微膠囊和交聯(lián)劑相結(jié)合，其工藝流程分為預(yù)處理、浸軋、預(yù)烘、烘焙、晾干幾個階段。其優(yōu)點(diǎn)在于具有一定的緩釋效果且耐水洗性能得到了提高，但因浸軋過程使織物上所能黏附的防蚊蟲微膠囊數(shù)量有限，達(dá)不到預(yù)期效果，一般采用較少。

4 防蚊蟲測試標(biāo)準(zhǔn)

目前，國內(nèi)防蚊蟲測試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T 13917.1—2009《農(nóng)藥登記用衛(wèi)生殺蟲劑室內(nèi)藥效試驗(yàn)及評價 第1 部分：噴射劑》，適用于噴射劑和經(jīng)用水或油稀釋后使用的衛(wèi)生殺蟲劑產(chǎn)品對害蟲蚊、蠅、蜚蠊、螞蟻、跳蚤進(jìn)行噴霧或滯留噴灑的藥效測定及評價；GB/T 13917.9—2009《農(nóng)藥登記用衛(wèi)生殺蟲劑室內(nèi)藥效試驗(yàn)及評價 第9 部分：驅(qū)避劑》，適用于驅(qū)避劑在農(nóng)藥登記時對刺叮騷擾性衛(wèi)生害蟲蚊的驅(qū)避效果的藥效測定及評價。試蟲為白紋伊蚊,羽化后3 天~5 天未吸血的雌性成蟲，根據(jù)驅(qū)避劑對測試人員的有效保護(hù)時間進(jìn)行藥效評價；GB/T 13917.3—2009《農(nóng)藥登記用衛(wèi)生殺蟲劑室內(nèi)藥效試驗(yàn)及評價 第3 部分：煙劑及煙片》，適用于煙劑及煙片對害蟲蚊、蠅、蜚蠊進(jìn)行煙霧處理的藥效測定及評價；NY/T 1151.4—2012《農(nóng)藥登記衛(wèi)生用殺蟲劑室內(nèi)藥效試驗(yàn)及評價 第4 部分：驅(qū)蚊帳》，適用于驅(qū)蚊帳在農(nóng)藥登記對蚊蟲進(jìn)行藥效測定及評價；GB/T 31711—2015《衛(wèi)生殺蟲劑現(xiàn)場藥效測定與評價 殺蚊幼劑》,適用于殺滅蚊幼蟲制劑的模擬現(xiàn)場和現(xiàn)場試驗(yàn)及評價；NY/T 1151.6—2016《農(nóng)藥登記用衛(wèi)生殺蟲劑室內(nèi)藥效試驗(yàn)及評價 第6 部分：服裝面料用驅(qū)避劑》，適用于驅(qū)避劑處理過的成品服裝面料的驅(qū)避效果評價，也可用于驅(qū)避劑即時處理服裝面料的驅(qū)避效果評價；GB/T 39513—2020《衛(wèi)生殺蟲劑現(xiàn)場藥效測定與評價 驅(qū)避劑》,適用于蚊蟲和其他吸血雙翅目昆蟲驅(qū)避劑的野外現(xiàn)場藥效測定與評價。但是這些標(biāo)準(zhǔn)只能對于防蚊整理劑等原材料進(jìn)行效果測試，防蚊整理后的織物則無法測試。

國家質(zhì)檢總局發(fā)布的GB/T 30126—2013《紡織品防蚊性能的檢測和評價》，規(guī)定了采用蚊蟲攻擊力測試、驅(qū)避法和強(qiáng)迫接觸法測定紡織品防蚊性能以及紡織品防蚊蟲整理耐久性，并且對防蚊效果的擊倒率、殺滅率和驅(qū)避率的評價等級進(jìn)行了規(guī)范[37-39]。該標(biāo)準(zhǔn)適用于機(jī)織物、針織物、非織造布等紡織品。

5 結(jié)語

近年來，由于新型紡織材料的飛速發(fā)展，具有驅(qū)蚊抗菌等附加值的紡織和服裝等產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，形成了一個重要的紡織高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈。其中驅(qū)蚊紡織品有助于預(yù)防蚊蟲傳播的病媒疾病，如瘧疾和登革熱。通過噴灑、浸漬浸軋等方式在紡織品和服裝上添加防蚊蟲整理劑，可廣泛用于軍用紡織品、戶外服裝以及帳篷等產(chǎn)業(yè)用紡織品，此外還可用于窗簾、襪子、衣料等夏季用紡織品。研究人員使用天然植物精油提取物或合成驅(qū)蚊劑對紡織品進(jìn)行加工處理，雖然天然植物精油織物整理劑氣味清新、安全環(huán)保，但在實(shí)際應(yīng)用中存在諸多問題，如驅(qū)蚊持久性能差、織物水洗多次防蚊效果不佳、產(chǎn)量低、生產(chǎn)成本高等，還有合成驅(qū)避劑的防蚊抗藥性能差，對人體產(chǎn)生危害，不宜大量使用。目前市場上主要采用微膠囊包裹和交聯(lián)劑等技術(shù)對紡織品進(jìn)行防蚊整理，從而達(dá)到持久緩釋的效果。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們也期待新型安全無毒、驅(qū)避滅殺率高、防蚊效果持久、透氣性好、柔軟舒適的紡織品不斷地完善成熟。

我們還應(yīng)當(dāng)更多地研究蚊蟲抗藥性機(jī)理，在確保驅(qū)蚊劑、整理劑安全無毒等技術(shù)性能的同時，實(shí)現(xiàn)高效和持久緩釋的驅(qū)蟲特性，并兼具環(huán)保性。在防蚊蟲測試標(biāo)準(zhǔn)和效果的評價體系中，研發(fā)人員也應(yīng)當(dāng)不斷完善相關(guān)檢測和評價方法，解決標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化等問題。