抗菌整理劑與衛(wèi)生整理工藝

 抗菌整理劑與衛(wèi)生整理工藝 

 一、概述  抗菌衛(wèi)生整理技術(shù)是一門牽涉面十分廣闊的邊緣學(xué)科，涉及到染整、化工、醫(yī)學(xué)、微生物學(xué)等諸多學(xué)科。該技術(shù)將抗菌整理劑應(yīng)用于紡織品上，可以提供給織物不同程度的抗菌功能。抗菌整理中所使用的抗菌劑在諸多方面存在著差異，包括其自身的化學(xué)性質(zhì)、使用方法、作用方式、對(duì)人類及環(huán)境的影響，以及表現(xiàn)在不同纖維上的持久性、成本及如何與不同的微生物發(fā)生作用等。 抗菌劑種類繁多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球整個(gè)抗菌劑市場(chǎng)每年增長(zhǎng)率約為10-12%。其中天然抗菌劑的比率占整個(gè)抗菌劑的比率為10%左右�，F(xiàn)在全球抗菌劑市場(chǎng)規(guī)模約120億美元，其中美國(guó)抗菌劑市場(chǎng)約為20億美元。  1、抗菌整理劑的概念  抗菌劑通常是指用于活組織防治微生物的藥物。它有別于通常所使用的用于無(wú)生命物體上微生物控制的化學(xué)制劑（消毒劑、滅菌劑等）。抗菌劑具有刺激性小，使用濃度及毒性較低，作用溫和等特點(diǎn)，不會(huì)引起過敏反應(yīng)。它與消毒劑的主要區(qū)別在于：抗菌劑主要用于抑制或妨礙微生物生長(zhǎng)、繁殖及其活性，并具有一定的殺滅作用，多用于活體組織表面。后者則主要用于清除或殺滅非活性物體表面上的病原微生物，使其達(dá)到消毒或滅菌的要求。而滅菌劑是可以殺滅一切微生物（包括細(xì)菌芽孢）使其達(dá)到滅菌要求的制劑。  日本“纖維制品衛(wèi)生加工協(xié)議會(huì)”（SEK）要求抗菌劑需要對(duì)兩種以上小動(dòng)物的急性經(jīng)口毒性大于1000mg/kg，Ames試驗(yàn)結(jié)果陰性，按照日本產(chǎn)業(yè)皮膚衛(wèi)生協(xié)會(huì)的試驗(yàn)方法進(jìn)行的皮膚刺激試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)該為陰性。  常見的抗菌劑一般可分為三類，即有機(jī)類、無(wú)機(jī)類和天然類。每種抗菌劑各有其優(yōu)缺點(diǎn)。有機(jī)類抗菌劑效果好，品種多，是目前使用最為廣泛的一類抗菌劑，但存在耐高溫穩(wěn)定性差等問題，難以用于合成纖維紡絲工藝；天然類抗菌劑，如某些殺菌植物、礦物，其應(yīng)用范圍窄，多數(shù)嚴(yán)重影響織物的色光；無(wú)機(jī)抗菌劑耐熱性好，但用于紡織品后整理難以獲得耐久的效果，并且大部分品種存在重金屬的毒性問題。  2、抗菌整理劑的理想特征[7]  現(xiàn)階段對(duì)抗菌紡織品的要求主要包括：具有高效廣譜的抗菌能力；抗菌效果持久，耐洗滌、耐磨損、壽命長(zhǎng)；耐熱、耐日照、不易分解失效，柔軟、透濕、舒適性佳；使用安全，對(duì)健康無(wú)害，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。 抗菌整理劑的理想特征是：  （1）高效抗菌  一般纖維及織物中要求抗菌劑的含量低于3 %的情況下確保纖維及織物具有明顯的殺滅和抑制微生物的效果。  （2）廣譜  即對(duì)包括細(xì)菌、霉菌、病毒和酵母菌等多種微生物都具有抑制或殺滅作用。 （3）安全性高  安全性要求抗菌劑本身無(wú)毒性、無(wú)皮膚刺激性和過敏性，對(duì)使用者不造成任何不良影響；并對(duì)環(huán)境友好，使用過程和使用后盡量不污染環(huán)境。在抗菌劑安全性評(píng)價(jià)中，急性毒性指標(biāo)是最重要的，如LD50（半數(shù)致死量），對(duì)皮膚、粘膜和眼睛的刺激等。除急性毒性外，紡織品用抗菌劑的慢性毒性問題也應(yīng)引起足夠的重視。  （4）耐久性好  耐洗滌、干洗等，具有耐久性。  （5）抗菌劑的加入不會(huì)對(duì)紡織品的常規(guī)性能產(chǎn)生不良影響，不損傷纖維和織物，使織物具有良好的透氣性，不使織物產(chǎn)生色變，不影響織物的白度，并在存儲(chǔ)和使用過程中具有良好的穩(wěn)定性。 （6）加工方法簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，成本低廉。  （7）與其他整理劑具有相容性。  3、   抗菌整理劑的作用機(jī)理和方式  抗菌整理劑的品種不同，其抗菌機(jī)理和作用方式亦不同。其作用機(jī)理主要有以下幾種：[8]  （1）使細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)各種代謝酶失活，從而殺滅細(xì)菌； （2）與細(xì)胞內(nèi)蛋白酶發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，破壞其機(jī)能；  （3）抑制孢子生長(zhǎng)，阻斷DNA合成，從而抑制細(xì)菌生長(zhǎng)；  （4）極大地加快磷酸氧化還原體系，打亂細(xì)胞正常的生長(zhǎng)體系；  （5）破壞細(xì)胞內(nèi)的能量釋放體系；  （6）阻礙電子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)及氨基酸轉(zhuǎn)酯的生成；  （7）其他。  部分抗菌整理劑的殺菌作用方式，主要見下表：  表6.部分抗菌劑的抗菌作用方式[9]   殺菌作用  化合物名稱   影響呼吸系統(tǒng)  氧化性磷酸化  鹵化苯酚、硝基酚、四氯-2三氟甲基苯并咪唑、水楊酰苯胺  破壞-SH基  三氯甲基硫化合物、四氯異酞腈、奈醌類、異硫氰酸酯、錫化合物、銅化合物  影響DNA復(fù)制  苯并咪唑化合物、甲基噻吩烷  影響電子傳遞系統(tǒng)  硝基糠腙類、香芹肟、硫化酚芹  破壞膜作用  破壞細(xì)胞壁合成系統(tǒng)  鹵化苯酚、烷基苯酚、硝基酚、對(duì)羥基苯甲酸酯、異硫氰酸酯  破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)膜  季銨鹽、脂肪族胺、咪唑   通常抗菌整理劑的作用方式有兩種：一種是傳統(tǒng)釋放型的抗菌劑，它離開紡織品后與微生物產(chǎn)生反應(yīng)；另一種為非傳統(tǒng)型抗菌劑，它以分子狀態(tài)與織物結(jié)合，利用電子吸附(細(xì)胞膜的生化反應(yīng))的方式，將與它們接觸的微生物殺滅。[10]   釋放型抗菌劑經(jīng)常在使用的過程中有不規(guī)則的損耗，有些公司將釋放型技術(shù)應(yīng)用在纖維內(nèi)，且為了延長(zhǎng)抗菌劑的使用壽命將釋放速率降低，或者甚至將它們加到磷酸鋯層狀結(jié)構(gòu)中或玻璃陶瓷中。不管釋放型抗菌劑是被混入到纖維里、放入固著劑內(nèi)或簡(jiǎn)單地僅是添加到織物中，它們的功能都是相同的。在一定時(shí)間內(nèi)，有一定量的藥劑釋放出來(lái)，從而殺死或抑制微生物的繁殖。  另外一種抗菌整理技術(shù)是：利用抗菌劑分子所帶的正電荷(陽(yáng)離子)產(chǎn)生殺菌作用。它以物理性方式覆蓋在織物表面，不會(huì)進(jìn)入皮膚保護(hù)層，就不會(huì)影響皮膚的常在細(xì)菌。  4、   抗菌衛(wèi)生整理工藝  抗菌整理加工是在紡織品印染、整理過程中，采用浸漬、浸軋、涂層或噴涂等方法將抗菌劑施加在纖維上，并使之固著在紡織品中的一種方法。  從機(jī)理上看，抗菌纖維的后處理加工法還可分為四種：  l          反應(yīng)性樹脂將抗菌劑熱固定于纖維上  l          以成膜物質(zhì)為媒介，將抗菌劑固定與織物上  l          抗菌劑吸附于纖維  l          纖維的官能團(tuán)與抗菌劑上的活性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)，形成牢固的化學(xué)鍵，使抗菌劑和纖維成為一體  代表性抗菌整理加工法，大致介紹如下：  1）   以反應(yīng)性樹脂為媒介，使抗菌劑熱固著在織物上的方法。 該加工方法是用抗菌劑處理織物，在反應(yīng)性樹脂的媒介作用下，將抗菌劑熱固著在織物中。  例如，在微粉狀殼聚糖水溶液中，混合可成膜的反應(yīng)性樹脂，用噴霧法、浸軋法或涂層法中的任何一種方法，將它附著在尼龍或滌綸纖維織物表面，于130℃-180℃熱處理0.5-3分鐘，使抗菌劑熱固著在纖維表面。用這種加工法制造的代表性商品如日本敷紡的Nonstack，郡氏的Sanityze等。  2）抗菌劑吸附固著在纖維表面的方法。  例如，在滌綸織物染色后的還原洗凈或皂洗操作時(shí)，將織物浸漬在加熱到50-100℃的0.05%（V/V）1，1-六甲撐-雙[5-（4-氯苯基）雙胍]二鹽酸鹽溶液中，處理15-60分鐘，脫水后經(jīng)干燥工序，使抗菌劑吸附固著在纖維表面。用該加工法制造的代表性商品如Naigai的“Odoiute”，日本蠶絲染色的“Sandaulon SSN”。  3）在有機(jī)硅系季銨鹽的三甲氧基和纖維表面的羥基之間進(jìn)行脫醇反應(yīng)，使抗菌劑固著在纖維上的方法。  該加工法是通過纖維表面的羥基和有機(jī)硅系季銨鹽的三甲氧基產(chǎn)生共價(jià)鍵，將抗菌劑固著在纖維上。  例如，用浸漬法和浸軋法，將有機(jī)硅系季銨鹽（如JLSUN(R)SCJ-877）處理棉織物表面，80℃-120℃干燥后、去除水分和甲醇（或乙醇）。在該操作中，抗菌劑成分分散在水中，使三甲氧基分解，纖維表面與抗菌劑成分中的氧原子形成共價(jià)鍵，同時(shí)，使有機(jī)硅反應(yīng)性樹脂接枝共聚，形成非常結(jié)實(shí)的薄膜，使抗菌劑熱固著。用該加工法制造的代表性商品有東洋紡的Biosil，大和紡的milaklset以及倉(cāng)紡的Cransil等。  4）用噴濺法將金屬附著在纖維表面的方法。  自1852年Grrove發(fā)現(xiàn)噴濺現(xiàn)象以來(lái)，它就用于制作薄膜。噴濺法有二極直流噴濺法、高頻噴濺法、磁控管噴濺法、反應(yīng)性噴濺法。  例如用洗滌劑充分洗凈滌綸塔夫綢后干燥，然后將試樣裝在磁控管裝置的圓筒容器內(nèi)，開始將真空裝置內(nèi)的壓力減小到1*10-3 帕后，在直流電壓100-1000伏下放電30分鐘，去除附著在目標(biāo)物（銀、銅）表面上的雜質(zhì)。接著，將圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)速度設(shè)定為10轉(zhuǎn)/分，用18℃冷卻水循環(huán)，在控制目標(biāo)物溫度上升的同時(shí)，進(jìn)行規(guī)定時(shí)間（12-120秒）噴濺。用該加工法制造的產(chǎn)品目前尚未商品化。 

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