抗菌整理劑與衛生整理工藝

 抗菌整理劑與衛生整理工藝 

 一、概述  抗菌衛生整理技術是一門牽涉面十分廣闊的邊緣學科，涉及到染整、化工、醫學、微生物學等諸多學科。該技術將抗菌整理劑應用于紡織品上，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，包括其自身的化學性質、使用方法、作用方式、對人類及環境的影響，以及表現在不同纖維上的持久性、成本及如何與不同的微生物發生作用等。 抗菌劑種類繁多，據統計，全球整個抗菌劑市場每年增長率約為10-12%。其中天然抗菌劑的比率占整個抗菌劑的比率為10%左右。現在全球抗菌劑市場規模約120億美元，其中美國抗菌劑市場約為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生命物體上微生物控制的化學制劑（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，不會引起過敏反應。它與消毒劑的主要區別在于：抗菌劑主要用于抑制或妨礙微生物生長、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（包括細菌芽孢）使其達到滅菌要求的制劑。  日本“纖維制品衛生加工協議會”（SEK）要求抗菌劑需要對兩種以上小動物的急性經口毒性大于1000mg/kg，Ames試驗結果陰性，按照日本產業皮膚衛生協會的試驗方法進行的皮膚刺激試驗結果應該為陰性。  常見的抗菌劑一般可分為三類，即有機類、無機類和天然類。每種抗菌劑各有其優缺點。有機類抗菌劑效果好，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，其應用范圍窄，多數嚴重影響織物的色光；無機抗菌劑耐熱性好，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]  現階段對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；耐熱、耐日照、不易分解失效，柔軟、透濕、舒適性佳；使用安全，對健康無害，不會對環境造成污染。 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  即對包括細菌、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毒性、無皮膚刺激性和過敏性，對使用者不造成任何不良影響；并對環境友好，使用過程和使用后盡量不污染環境。在抗菌劑安全性評價中，急性毒性指標是最重要的，如LD50（半數致死量），對皮膚、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）抗菌劑的加入不會對紡織品的常規性能產生不良影響，不損傷纖維和織物，使織物具有良好的透氣性，不使織物產生色變，不影響織物的白度，并在存儲和使用過程中具有良好的穩定性。 （6）加工方法簡單，價格便宜，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理和方式  抗菌整理劑的品種不同，其抗菌機理和作用方式亦不同。其作用機理主要有以下幾種：[8]  （1）使細菌細胞內各種代謝酶失活，從而殺滅細菌； （2）與細胞內蛋白酶發生化學反應，破壞其機能；  （3）抑制孢子生長，阻斷DNA合成，從而抑制細菌生長；  （4）極大地加快磷酸氧化還原體系，打亂細胞正常的生長體系；  （5）破壞細胞內的能量釋放體系；  （6）阻礙電子轉移系統及氨基酸轉酯的生成；  （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  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復制  苯并咪唑化合物、甲基噻吩烷  影響電子傳遞系統  硝基糠腙類、香芹肟、硫化酚芹  破壞膜作用  破壞細胞壁合成系統  鹵化苯酚、烷基苯酚、硝基酚、對羥基苯甲酸酯、異硫氰酸酯  破壞細胞壁和細胞質膜  季銨鹽、脂肪族胺、咪唑   通常抗菌整理劑的作用方式有兩種：一種是傳統釋放型的抗菌劑，它離開紡織品后與微生物產生反應；另一種為非傳統型抗菌劑，它以分子狀態與織物結合，利用電子吸附(細胞膜的生化反應)的方式，將與它們接觸的微生物殺滅。[10]   釋放型抗菌劑經常在使用的過程中有不規則的損耗，有些公司將釋放型技術應用在纖維內，且為了延長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構中或玻璃陶瓷中。不管釋放型抗菌劑是被混入到纖維里、放入固著劑內或簡單地僅是添加到織物中，它們的功能都是相同的。在一定時間內，有一定量的藥劑釋放出來，從而殺死或抑制微生物的繁殖。  另外一種抗菌整理技術是：利用抗菌劑分子所帶的正電荷(陽離子)產生殺菌作用。它以物理性方式覆蓋在織物表面，不會進入皮膚保護層，就不會影響皮膚的常在細菌。  4、   抗菌衛生整理工藝  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。  從機理上看，抗菌纖維的后處理加工法還可分為四種：  l          反應性樹脂將抗菌劑熱固定于纖維上  l          以成膜物質為媒介，將抗菌劑固定與織物上  l          抗菌劑吸附于纖維  l          纖維的官能團與抗菌劑上的活性基團進行反應，形成牢固的化學鍵，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，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）在有機硅系季銨鹽的三甲氧基和纖維表面的羥基之間進行脫醇反應，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硅系季銨鹽的三甲氧基產生共價鍵，將抗菌劑固著在纖維上。  例如，用浸漬法和浸軋法，將有機硅系季銨鹽（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鍵，同時，使有機硅反應性樹脂接枝共聚，形成非常結實的薄膜，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發現噴濺現象以來，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，開始將真空裝置內的壓力減小到1*10-3 帕后，在直流電壓100-1000伏下放電30分鐘，去除附著在目標物（銀、銅）表面上的雜質。接著，將圓筒轉動速度設定為10轉/分，用18℃冷卻水循環，在控制目標物溫度上升的同時，進行規定時間（12-120秒）噴濺。用該加工法制造的產品目前尚未商品化。 

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