防蚊蟲紡織品的研究進(jìn)展
防蚊蟲紡織品的研究進(jìn)展
摘 要:綜述了防蚊蟲紡織品的主要生產(chǎn)方法與主流防蚊蟲驅(qū)避劑及殺蟲劑的種類、發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題,以及相關(guān)防蚊蟲效果的測(cè)試方法。介紹了一些新技術(shù)在防蚊蟲紡織品生產(chǎn)中的應(yīng)用。
自然界中的許多昆蟲如蚊、蠅等會(huì)通過對(duì)人進(jìn)行叮咬,或污染食物向人類傳播疾病。在亞洲、非洲和美洲,每年因蚊蟲叮咬而感染瘧疾死亡的人數(shù)超過100萬,嚴(yán)重影響著人們的健康。防蚊蟲紡織品即是對(duì)這類昆蟲進(jìn)行趨避或殺滅的一種衛(wèi)生防護(hù)用紡織品。近年來紡織品防蟲整理在國內(nèi)外逐漸引起重視,并取得了較為迅速的發(fā)展。
1 防蚊蟲紡織品的生產(chǎn)方法
1·1 防蟲整理
防蟲整理就是應(yīng)用蚊蟲趨避劑或殺蟲劑等防蟲整理劑對(duì)紡織品進(jìn)行特殊整理的加工,其加工方法主要有3種:第1種是用驅(qū)避劑乳液或溶液浸漬衣服而成;第2種是先將驅(qū)避劑乳液或溶液浸漬衣服,再用高分子化合物進(jìn)行表面處理,使生成的膜將驅(qū)避劑“封”在織物纖維上;第3種是先將驅(qū)避劑進(jìn)行微囊化處理制成微囊防蚊劑,然后借助于微囊固著劑或其他交鏈劑使微囊防蚊劑牢固地附著在織物纖維上。第1種方法很有效,但不耐水洗或雨水沖淋;后兩種方法不僅很有效,且具有耐洗性能。此外,微囊型的織物防蚊整理劑還能與柔軟等后整理劑同浴使用,既方便又經(jīng)濟(jì)。
1·2 防蟲纖維開發(fā)
防蚊纖維是最先由日本開發(fā)的一種可以防蚊子等蟲叮咬的纖維。此類纖維主要是通過在化學(xué)纖維生產(chǎn)過程中混入一部分殺蟲劑的主要成分而制得的。目前日本住友化學(xué)株式會(huì)社生產(chǎn)的OLESET聚乙烯單絲防蟲纖維已經(jīng)世界衛(wèi)生組織認(rèn)證,可用于制作防止瘧疾的防蟲蚊帳。其主要生產(chǎn)方法是在高密度聚乙烯纖維噴絲過程中加入氯菊酯母粒,氯菊酯用量占高密度聚乙烯纖維用量的2%。由于聚乙烯樹脂內(nèi)部分子間的空隙較大,纖維中的氯菊酯會(huì)逐漸從內(nèi)向外遷移,覆蓋在纖維表面;因此,纖維經(jīng)洗滌或其他類似原因表面的藥物會(huì)脫落。但在太陽下晾曬4 h左右,纖維表面就會(huì)滲出足夠的藥物。將纖維織成0·4 mm×0·4 mm的網(wǎng)孔布,在使用過程中昆蟲接觸到纖維上的藥物便會(huì)被藥滅[1]。
2 常用防蟲整理劑
理想的防蚊整理劑應(yīng)滿足防蟲效果耐久性好安全無害,不易產(chǎn)生抗藥性,且不影響織物原有的各種性能[2]。目前主要的防蚊蟲整理劑有驅(qū)避型和殺滅型兩類。驅(qū)避劑按來源分可分為合成和天然型兩種[3-5]。
2·1 天然趨避劑
天然驅(qū)避劑主要是植物源的驅(qū)避劑,是從一些具有防蟲特性的植物根、莖、葉、花中提取出的有效防蟲成分,多為萜類的酯類、醇類和酮類等物。20世紀(jì)7年代,從植物精油中提取的萜烯成分對(duì)蚊蟲具有較強(qiáng)的驅(qū)避活性;從赤桉精油中分離得到的一種蚊蟲驅(qū)避劑,經(jīng)生物測(cè)定發(fā)現(xiàn)對(duì)埃及伊蚊有強(qiáng)烈的驅(qū)避活性。近年來美國對(duì)天然源蚊蟲驅(qū)避劑進(jìn)行了大量研究,尋找到兩種高驅(qū)避活性植物桑橙和假荊芥。進(jìn)入21世紀(jì)以來,有人對(duì)印楝樹種子的甲醇提取物做了驅(qū)避性活性試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其對(duì)蚊蟲各生長(zhǎng)期個(gè)體都有很強(qiáng)的驅(qū)避活性。
天然驅(qū)避劑具有許多優(yōu)點(diǎn),如低毒或無毒,對(duì)皮膚不會(huì)產(chǎn)生灼熱感,氣味清新,使用后不會(huì)有藥物殘留易降解,對(duì)環(huán)境無污染等。但其在驅(qū)蚊高效性和持久性方面普遍低于合成驅(qū)避劑。
2·2 合成趨避劑
合成驅(qū)避劑主要包括有機(jī)酯類,芳香醇類,不飽和醛酮類,胺類和酰胺類等。1929年驅(qū)蚊油DMP(鄰苯二甲酸二甲酯)研制成功;1937年驅(qū)蚊酮獲得專利;1939年驅(qū)蚊醇(2-乙基-1,3-二醇)面市;1956年美國發(fā)現(xiàn)了具有優(yōu)良廣譜性的驅(qū)避劑DEET(N,N-diethyl-m-toluamide,N,N-二乙基間甲苯甲酰胺)。目前可用于皮膚及織物處理的合成驅(qū)避劑有如下5種:
(1)DEET 其中文別名“避蚊胺”,不溶于水,溶于醇、醚、異丙醇、氯仿、二硫化碳、酒精、苯、丙烯乙二醇、棉籽油、酮類和石油提取物等有機(jī)溶劑,微溶于石油醚和甘油,其使用量為5%~100%[6]。有關(guān)DEET的確切作用機(jī)理目前還不清楚,有可能是其能阻塞昆蟲的觸角或使皮膚潤(rùn)滑,也有可能是在皮膚上形成了隔離層,阻礙昆蟲叮咬或停留。但近年來研究人員發(fā)現(xiàn)DEET會(huì)引起神經(jīng)系統(tǒng)疾病,腦病和皮膚病等。因此DEET已被列入慎用,泰國和我國臺(tái)灣地區(qū)已列入禁用。
(2)Picaridin(KBR 3023,羥乙基哌啶羧酸異丁酯)為無色液體,25℃時(shí)的蒸汽壓5·87×106Pa,沸點(diǎn)296℃,凝固點(diǎn)-170℃。
(3)Oil of Lemon Eucalyptus(檸檬桉葉油)/PMD(paramenthane-3,8-dio,1對(duì)-孟烷-3,8-二醇,檸檬桉葉油提取物),具有強(qiáng)烈的檸檬芳香味,有類似香茅油的草香,無色至淡黃色透明油狀液體。
(4)IR3535[3-(N-butyl-N-acetyl)·aminopropi-onic acid-ethylester,中文別名伊默寧)]為酯類化合物,與酰胺類驅(qū)避劑相比其香氣宜人,對(duì)皮膚無刺激,已逐漸成為研究熱點(diǎn)。IR3535的結(jié)構(gòu)類似丙氨酸,毒性和環(huán)境危害性均小于DEET,具有對(duì)皮膚和黏膜無毒副作用、無過敏性及無皮膚滲透性等優(yōu)點(diǎn),使用非常安全。IR3535已在歐洲使用了20年,1999年在美國上市。
僅用于織物處理的合成驅(qū)避劑有二氯苯醚菊酯(Permethrin又稱氯菊酯,中文別名百滅寧),溶于丙酮、乙醇、乙醚和二甲苯等有機(jī)溶劑,在25℃水中的溶解度為10·05~10·09 mg/kg;對(duì)酸性介質(zhì)和光線較穩(wěn)定,在堿性介質(zhì)中能水解。其相對(duì)密度為1·214 (25℃),折光率為1·562 7(25℃)。
(5)環(huán)糊精 它是由淀粉經(jīng)發(fā)酵降解而制成的。環(huán)糊精分子具有環(huán)狀構(gòu)形并具有疏水性內(nèi)腔,可儲(chǔ)存氣體和非極性有機(jī)物。由于環(huán)糊精分子的內(nèi)腔是非極性的,因此非極性分子或具有非極性基團(tuán)的分子都可在基中儲(chǔ)存。所有已知的蚊蟲信息素都涉及具有非極性部分的有機(jī)分子,因此能與環(huán)糊精形成復(fù)合物,從而使具有持久固著環(huán)糊精的紡織品有了被動(dòng)防蟻的作用,能大幅度降低人體周圍空氣中的信息素總量[7]。
2·3 殺蟲劑
殺蟲劑主要是通過觸殺,胃毒或熏蒸作用來殺滅害蟲。除蟲菊酯是從除蟲菊中提取出的兩種酯類中的一種,可用作殺蟲劑。而擬除蟲菊酯是近40年才迅速發(fā)展起來的一類不揮發(fā)烴類化合物,它是模擬天然除蟲菊素的化學(xué)結(jié)構(gòu)而人工合成的一類新型殺蟲劑。具有快速擊倒、殺蟲譜廣、藥效高等特點(diǎn),對(duì)昆蟲有驅(qū)避作用,對(duì)人體毒性低,易生物降解,且生物降解后不產(chǎn)生有毒殘留物。但也存在著大部分品種對(duì)魚類毒性高,對(duì)天敵選擇性差,無內(nèi)吸傳導(dǎo)作用等缺點(diǎn)。除蟲菊酯化合物中最適宜用于織物防蚊蟲整理的是胺菊酯(Tetramethrin)。純胺菊酯為白色晶體,不溶于水,溶于有機(jī)溶劑,對(duì)昆蟲的擊倒作用極快,常溫下貯存3年品質(zhì)不變。
3 防蚊蟲紡織品新技術(shù)
3·1 微膠囊技術(shù)
微膠囊技術(shù)是指將固體顆粒、液體微滴或氣體作為膠囊的芯料,在其外部形成一層連續(xù)包裹層的生產(chǎn)技術(shù)。微膠囊具有保護(hù)物質(zhì)免受環(huán)境影響,屏蔽味道、顏色、氣味,改變物質(zhì)密度、體積、狀態(tài)或表面性能,隔離活性成分,降低揮發(fā)性和毒性,控制可持續(xù)釋放等多種作用。因此利用微膠囊技術(shù)包裹防蚊蟲趨避劑或殺蟲劑,可有效控制其有效成分的釋放速率,達(dá)到緩釋目的,從而延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用時(shí)間。
由美國國際香料和香精(IFF)公司提供的靈敏感知技術(shù)(SPT)微膠囊,內(nèi)含天然有機(jī)酯植物油,有明顯驅(qū)蚊效果。天然有機(jī)酯植物油是一種對(duì)昆蟲有效的神經(jīng)麻痹劑,可使昆蟲喪失搜尋叮咬目標(biāo)的能力。根據(jù)相關(guān)權(quán)威研究機(jī)構(gòu)測(cè)試,這種微膠囊整理劑可使蚊蟲叮咬頻率從50次/min降低到近乎零[8]。
3·2 納米樹脂粘合技術(shù)
美國北卡Burlington實(shí)驗(yàn)室新推出的采用氯菊酯驅(qū)蟲劑整理劑No Fly Zone,可耐久地粘合于織物上。它利用納米樹脂粘合專利技術(shù)使氯菊酯交聯(lián)到滌綸、尼龍、棉、毛或Nomex纖維上,從而保證了整理織物可耐藥50次的家庭水洗[9]。
4 防蚊蟲紡織品測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
目前還沒有專門針對(duì)防蚊蟲整理織物的系列完整測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),無法對(duì)防蚊蟲整理后的織物直接進(jìn)行效果測(cè)試,所以只能借鑒其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)評(píng)。屬國際通用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有如下兩種:
(1)國際農(nóng)藥分析協(xié)作委員會(huì)(CIPAC)2005年討論的測(cè)定擬除蟲菊酯防蟲蚊帳表面濃度和釋放性的方法,可以進(jìn)行化學(xué)檢測(cè)。
(2)世界衛(wèi)生組織殺蟲劑評(píng)估委員會(huì)(WHOPES)的推薦標(biāo)準(zhǔn)WHO/CDS/WHOPES/GCDPP/2005可以測(cè)定長(zhǎng)效防蟲蚊帳布耐洗性和防蚊有效性。在國內(nèi)主要借鑒和參照三個(gè)由農(nóng)業(yè)部起草的標(biāo)準(zhǔn)[10-12],分別是:
(1)GB13917·1-1992《農(nóng)村登記衛(wèi)生用殺蟲劑室內(nèi)藥效試驗(yàn)方法噴射劑的室內(nèi)藥效的測(cè)定方法》;
(2)GB /T 17322·10-1998《農(nóng)藥登記衛(wèi)生用殺蟲劑的室內(nèi)藥效評(píng)價(jià)驅(qū)避劑》;
(3)GB 13917·3-1992《農(nóng)藥登記衛(wèi)生用殺蟲劑室內(nèi)藥效試驗(yàn)方法小型煙霧劑及煙霧片的室內(nèi)藥效測(cè)試方法》。
這些標(biāo)準(zhǔn)只能對(duì)防蚊蟲整理劑或原料進(jìn)行效果測(cè)試,無法直接對(duì)防蚊整理后的織物進(jìn)行效果測(cè)試,且對(duì)防蚊整理織物的耐洗牢度等各項(xiàng)參數(shù)及整理后服裝面料應(yīng)用性能的變化無相關(guān)要求。另外,這三個(gè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍也各有差異, GB 13917·1-1992適用于噴射劑的藥效測(cè)定, GB /T 17322·10-1998適用于驅(qū)避劑的藥效評(píng)價(jià), GB 13917·3-1992適用于小型煙霧及煙霧片的藥效評(píng)價(jià)。
5·結(jié)語
防蚊蟲紡織品發(fā)展至今,采用人工合成的驅(qū)避劑已成為了市場(chǎng)的主流產(chǎn)品,其防蚊蟲效果較好,但對(duì)人體的危害性副作用也不容小覷。同時(shí)由于植物源的天然驅(qū)避劑有良好的生物相容性和可降解性,也成為了未來發(fā)展的主要趨勢(shì)。建立完整的防蚊蟲紡織品測(cè)試評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)推動(dòng)此類功能性產(chǎn)品的迅速發(fā)展同樣迫切。
