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[摘要]對國內(nèi)外開發(fā)的紡織品用抗菌防臭整理劑的性能與整理加工方法進行了討論和比較,并扼要介紹了抗菌防臭的機理及整理效果的測試方法。

關(guān)鍵詞:紡織品;抗菌;整理

1 抗菌紡織品的發(fā)展現(xiàn)狀與機理

1.1 抗菌紡織品的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的進步和人民生活水平的提高,人們對紡織產(chǎn)品提出了更多、更高的要求,從而推動著抗菌防臭加工技術(shù)的深入發(fā)展。目前,品種繁多的紡織品抗菌防臭整理劑不斷面世,加工技術(shù)日趨完善,標(biāo)志著服裝用及裝飾用紡織品的抗菌防臭加工技術(shù)已進入穩(wěn)定發(fā)展階段。

抗菌防臭整理在美國等國家被稱為抗菌整理和抗微生物整理,在日本被稱為抗菌防臭加工。目前世界上許多國家尤其是日本、美國、英國的一些生產(chǎn)企業(yè)紛紛研制和生產(chǎn)出自己的抗菌纖維及紡織品,把抗菌劑加到紡絲液中制取的纖維大都是滌綸、腈綸、錦綸等。國內(nèi)目前大都是采用抗菌劑后整理的方法使產(chǎn)品獲得抗菌性能,如東華大學(xué)抗微生物腈綸織物CHA、北京潔爾爽高科技有限公司生產(chǎn)的SCJ-963抗菌整理織物等。

1.2 紡織品的抗菌防臭機理

織物抗菌功能的獲得主要采用纖維改性加工和織物后整理兩種方法來實現(xiàn)。采用織物后整理方法,產(chǎn)品抗菌耐久性差,洗滌多次后,抗菌效果逐漸消失;采用物理改性、化學(xué)改性、復(fù)合紡絲及把抗菌劑摻加到紡絲液中紡出纖維的方法制取抗菌纖維,再織成各種具有抗菌性能的織物及產(chǎn)品,產(chǎn)品則具有抗菌性能持久、性能穩(wěn)定、對人體安全性高等特點[1]。

1.2.1 微生物抗菌機理

微生物抗菌整理劑主要可分為溶出型和非溶出型兩大類。

非溶出型抗菌劑的抗菌機理為藥劑不浸入微生物細胞,而是將微生物細胞壁用物理方法加以破壞,使其內(nèi)部組織外露而將細胞殺死。有機硅季銨鹽屬于非溶出型抗菌劑,由于細菌一般帶有負電荷,而季銨鹽在水中帶正電荷,二者因靜電引力吸引在一起,使細菌細胞壁表面停止振動,呼吸也同時停止。由于抗菌劑不浸入細菌細胞體內(nèi),不影響細胞核中的遺傳因子,因此不會產(chǎn)生遺傳變異的耐藥性菌。這種抗菌機理俗稱為“接觸殺死”,基本屬于“專守防衛(wèi)”型。當(dāng)季銨N+表面上附著的細菌遺骸或塵土過多時,抗菌效果降低,但通過洗滌,抗菌效能可再現(xiàn)。溶出型抗菌劑的抗菌機理為藥物浸入微生物細胞中,通過細胞壁、細胞膜、影響其脫氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA的再生能力,使微生物細胞內(nèi)酶的代謝功能和呼吸功能發(fā)生麻痹,進而衰竭。如二苯基醚及其衍生物(酚類)的抗菌機理屬于破壞微生物的再生能力。當(dāng)抗菌劑與細菌接觸時,能進入細菌細胞內(nèi)影響DNA和RNA的再生,并抑制與合成核酸和蛋白質(zhì)有關(guān)的酶的作用和功能,限制了細菌和其他微生物的生長和繁殖。

1.2.2 大分子金屬絡(luò)合物的消臭機理

大分子金屬絡(luò)合物的消臭一般是通過分解、氧化、還原、中和、加成等化學(xué)反應(yīng)使含臭的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無臭物質(zhì),以達到消臭的目的。如以鐵-酞菁衍生物為主要成分的消臭劑能分解含臭的硫化氫、氨、硫醇等。

2 抗菌防臭整理劑及其加工方法

抗菌防臭整理劑在紡織品的抗菌防臭加工中起著極為重要的作用,它滅菌防臭效果的優(yōu)劣不僅決定著被加工織物的質(zhì)量,而且與人體的衛(wèi)生保健息息相關(guān)。作為理想的抗菌防臭整理劑應(yīng)滿足下列要求:①抗菌防臭效果優(yōu)良,加工方法簡便,成本低。②不影響人體生理機能。③與其他加工助劑有相溶性,不損傷織物,不影響外觀。④耐家庭的濕洗、干洗等。目前使用的抗菌劑大體可分為無機、有機和天然抗菌劑三大類。

2.1 無機抗菌劑無機抗菌防臭劑是近幾年開發(fā)的較為成功的品種,適宜添加于合成纖維熔融紡絲原液中。它是通過物理吸附、離子交換等方法,將銀、銅、鋅金屬或其化合物固定在沸石、硅膠等多孔材料的表面得到的。代表性的產(chǎn)品有:日本鐘紡的Bactekiller泡沸石。此類抗菌劑最大優(yōu)點是耐熱性可達500℃,非常穩(wěn)定和安全。但加入合成纖維紡絲原液最大的困難是粉末或顆粒的粒徑較大[2]。

隨著納米技術(shù)研究的進展,將含有TiO2、ZnO和SiO2等的納米微粉摻入天然或合成纖維中,可紡出各種抗菌和除臭的纖維[3]。這種纖維具有優(yōu)良的保健功能,特別適用于制作醫(yī)藥用品,如手術(shù)服、護士服、手術(shù)巾、繃帶等。目前,日本及一些西歐國家已廣泛采用納米TiO2用于化纖織物的整理。有關(guān)無機化合物的抗菌機理,一般認為是銀離子溶出機理,或與光作用產(chǎn)生活性氧機理。

2.2 合成有機抗菌劑

合成有機抗菌劑根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為二十余大類,其中結(jié)構(gòu)較為簡單是醛基水溶液(福爾馬林),結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜是異噻唑和咪唑類等[4]。合成有機抗菌劑發(fā)展較早,但存在著耐熱性低、易揮發(fā)分解、安全性差、抗菌持續(xù)時間短等缺點[5]。用在紡織品上的合成有機抗菌整理劑主要有有機季銨鹽類、季銨鹽類、雙胍類、有機金屬化合物等。

2.2.1 季銨鹽類

季銨化合物是最常用的抗菌劑,由于其與纖維的結(jié)合力很差,故與反應(yīng)性樹脂并用,以提高其耐久性[6]。例如,日本可樂麗的Saniter與日清紡的Peachfresh就是季銨鹽與反應(yīng)性樹脂同浴整理而成的產(chǎn)品。這類抗菌劑主要用于純聚酯織物上,系脂肪族季銨鹽或烷氧基氯化銨。其主要品種還有烷基二烷基芳基氯化銨、十六烷基二甲基芐基氯化銨、聚氧化乙烯三甲基氯化銨、聚烷基三烷基氯化銨、十八烷基二甲基氯化銨、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨等。

2.2.2 有機硅季銨鹽類

1972年美國道康寧公司開發(fā)的DC-5700,即十八烷基二甲基(3-甲氧基硅烷基丙基)氯化銨,是具有代表性的優(yōu)良抗菌劑。DC-5700為陽離子型抗菌劑,故可與陽離子型和非離子型助劑同浴使用,采用浸漬或浸軋的方法將其固定在合成纖維的表面,賦予纖維抗菌性能。它既能與纖維的陰離子發(fā)生結(jié)合,又能自身縮聚成膜,在起到殺菌作用的同時,還可使織物具有良好的耐洗性。國內(nèi)也開發(fā)出類似產(chǎn)品,如上海樹脂廠的SAQ-1、山東大學(xué)的STU-101、寧波化工研究所的NBM SI-4等。因此類為陽離子型抗菌劑,故可與陽離子型和非離子型同浴使用,而和陰離子型助劑同用則必須采用一浴二步法或二步法加工,并注意處理前對織物進行充分水洗。工藝流程主要為:浸漬或浸軋織物后,隨即于30℃~120℃烘干,以除去溶劑。此時,整理劑在纖維表面縮聚并與纖維形成共價鍵或離子鍵結(jié)合。

2.2.3 酚類(二苯基醚及其衍生物類)

國外使用的酚類織物抗菌劑主要是2,4,4’-三氯-2’-二羥基二苯醚,它是目前國際市場上最流行的廣譜高效環(huán)保型抗菌劑之一。近年來該產(chǎn)品在國際市場上十分緊俏,主要生產(chǎn)廠家是汽巴精化,價格高達60萬元/噸。國內(nèi)四川天然氣化工研究院、浙江黃巖東亞醫(yī)藥化工公司等,相繼開發(fā)出這類產(chǎn)品,并已進入市場。此類抗菌整理劑屬于非離子型乳化分散液,故可與其他助劑、柔軟劑以及乙二醛類、三聚氰胺等樹脂同用,這點顯然比陽離子型抗菌劑優(yōu)越。主要工藝流程為:乳液通過浸軋或噴法施加于織物,經(jīng)烘干,再于120℃焙烘3分鐘后固著于纖維?？咕懋a(chǎn)品手感柔軟且耐久性好。常用整理產(chǎn)品有毛巾、手帕、襪子、內(nèi)衣、襯衫、運動服、床上用品和地毯等。