[摘要]对国内外开发的纺织品用抗菌防臭整理剂的性能与整理加工方法进行了讨论和比较,并扼要介绍了抗菌防臭的机理及整理效果的测试方法。
关键词:纺织品;抗菌;整理
1 抗菌纺织品的发展现状与机理
1.1 抗菌纺织品的发展现状
随着科学技术的进步和人民生活水平的提高,人们对纺织产品提出了更多、更高的要求,从而推动着抗菌防臭加工技术的深入发展。目前,品种繁多的纺织品抗菌防臭整理剂不断面世,加工技术日趋完善,标志着服装用及装饰用纺织品的抗菌防臭加工技术已进入稳定发展阶段。
抗菌防臭整理在美国等国家被称为抗菌整理和抗微生物整理,在日本被称为抗菌防臭加工。目前世界上许多国家尤其是日本、美国、英国的一些生产企业纷纷研制和生产出自己的抗菌纤维及纺织品,把抗菌剂加到纺丝液中制取的纤维大都是涤纶、腈纶、锦纶等。国内目前大都是采用抗菌剂后整理的方法使产品获得抗菌性能,如东华大学抗微生物腈纶织物CHA、北京洁尔爽高科技有限公司生产的SCJ-963抗菌整理织物等。
1.2 纺织品的抗菌防臭机理
织物抗菌功能的获得主要采用纤维改性加工和织物后整理两种方法来实现。采用织物后整理方法,产品抗菌耐久性差,洗涤多次后,抗菌效果逐渐消失;采用物理改性、化学改性、复合纺丝及把抗菌剂掺加到纺丝液中纺出纤维的方法制取抗菌纤维,再织成各种具有抗菌性能的织物及产品,产品则具有抗菌性能持久、性能稳定、对人体安全性高等特点[1]。
1.2.1 微生物抗菌机理
微生物抗菌整理剂主要可分为溶出型和非溶出型两大类。
非溶出型抗菌剂的抗菌机理为药剂不浸入微生物细胞,而是将微生物细胞壁用物理方法加以破坏,使其内部组织外露而将细胞杀死。有机硅季铵盐属于非溶出型抗菌剂,由于细菌一般带有负电荷,而季铵盐在水中带正电荷,二者因静电引力吸引在一起,使细菌细胞壁表面停止振动,呼吸也同时停止。由于抗菌剂不浸入细菌细胞体内,不影响细胞核中的遗传因子,因此不会产生遗传变异的耐药性菌。这种抗菌机理俗称为“接触杀死”,基本属于“专守防卫”型。当季铵N+表面上附着的细菌遗骸或尘土过多时,抗菌效果降低,但通过洗涤,抗菌效能可再现。溶出型抗菌剂的抗菌机理为药物浸入微生物细胞中,通过细胞壁、细胞膜、影响其脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA的再生能力,使微生物细胞内酶的代谢功能和呼吸功能发生麻痹,进而衰竭。如二苯基醚及其衍生物(酚类)的抗菌机理属于破坏微生物的再生能力。当抗菌剂与细菌接触时,能进入细菌细胞内影响DNA和RNA的再生,并抑制与合成核酸和蛋白质有关的酶的作用和功能,限制了细菌和其他微生物的生长和繁殖。
1.2.2 大分子金属络合物的消臭机理
大分子金属络合物的消臭一般是通过分解、氧化、还原、中和、加成等化学反应使含臭的物质转化为无臭物质,以达到消臭的目的。如以铁-酞菁衍生物为主要成分的消臭剂能分解含臭的硫化氢、氨、硫醇等。
2 抗菌防臭整理剂及其加工方法
抗菌防臭整理剂在纺织品的抗菌防臭加工中起着极为重要的作用,它灭菌防臭效果的优劣不仅决定着被加工织物的质量,而且与人体的卫生保健息息相关。作为理想的抗菌防臭整理剂应满足下列要求:①抗菌防臭效果优良,加工方法简便,成本低。②不影响人体生理机能。③与其他加工助剂有相溶性,不损伤织物,不影响外观。④耐家庭的湿洗、干洗等。目前使用的抗菌剂大体可分为无机、有机和天然抗菌剂三大类。
2.1 无机抗菌剂无机抗菌防臭剂是近几年开发的较为成功的品种,适宜添加于合成纤维熔融纺丝原液中。它是通过物理吸附、离子交换等方法,将银、铜、锌金属或其化合物固定在沸石、硅胶等多孔材料的表面得到的。代表性的产品有:日本钟纺的Bactekiller泡沸石。此类抗菌剂最大优点是耐热性可达500℃,非常稳定和安全。但加入合成纤维纺丝原液最大的困难是粉末或颗粒的粒径较大[2]。
随着纳米技术研究的进展,将含有TiO2、ZnO和SiO2等的纳米微粉掺入天然或合成纤维中,可纺出各种抗菌和除臭的纤维[3]。这种纤维具有优良的保健功能,特别适用于制作医药用品,如手术服、护士服、手术巾、绷带等。目前,日本及一些西欧国家已广泛采用纳米TiO2用于化纤织物的整理。有关无机化合物的抗菌机理,一般认为是银离子溶出机理,或与光作用产生活性氧机理。
2.2 合成有机抗菌剂
合成有机抗菌剂根据其化学结构可分为二十余大类,其中结构较为简单是醛基水溶液(福尔马林),结构较为复杂是异噻唑和咪唑类等[4]。合成有机抗菌剂发展较早,但存在着耐热性低、易挥发分解、安全性差、抗菌持续时间短等缺点[5]。用在纺织品上的合成有机抗菌整理剂主要有有机季铵盐类、季铵盐类、双胍类、有机金属化合物等。
2.2.1 季铵盐类
季铵化合物是最常用的抗菌剂,由于其与纤维的结合力很差,故与反应性树脂并用,以提高其耐久性[6]。例如,日本可乐丽的Saniter与日清纺的Peachfresh就是季铵盐与反应性树脂同浴整理而成的产品。这类抗菌剂主要用于纯聚酯织物上,系脂肪族季铵盐或烷氧基氯化铵。其主要品种还有烷基二烷基芳基氯化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、聚氧化乙烯三甲基氯化铵、聚烷基三烷基氯化铵、十八烷基二甲基氯化铵、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵等。
2.2.2 有机硅季铵盐类
1972年美国道康宁公司开发的DC-5700,即十八烷基二甲基(3-甲氧基硅烷基丙基)氯化铵,是具有代表性的优良抗菌剂。DC-5700为阳离子型抗菌剂,故可与阳离子型和非离子型助剂同浴使用,采用浸渍或浸轧的方法将其固定在合成纤维的表面,赋予纤维抗菌性能。它既能与纤维的阴离子发生结合,又能自身缩聚成膜,在起到杀菌作用的同时,还可使织物具有良好的耐洗性。国内也开发出类似产品,如上海树脂厂的SAQ-1、山东大学的STU-101、宁波化工研究所的NBM SI-4等。因此类为阳离子型抗菌剂,故可与阳离子型和非离子型同浴使用,而和阴离子型助剂同用则必须采用一浴二步法或二步法加工,并注意处理前对织物进行充分水洗。工艺流程主要为:浸渍或浸轧织物后,随即于30℃~120℃烘干,以除去溶剂。此时,整理剂在纤维表面缩聚并与纤维形成共价键或离子键结合。
2.2.3 酚类(二苯基醚及其衍生物类)
国外使用的酚类织物抗菌剂主要是2,4,4’-三氯-2’-二羟基二苯醚,它是目前国际市场上最流行的广谱高效环保型抗菌剂之一。近年来该产品在国际市场上十分紧俏,主要生产厂家是汽巴精化,价格高达60万元/吨。国内四川天然气化工研究院、浙江黄岩东亚医药化工公司等,相继开发出这类产品,并已进入市场。此类抗菌整理剂属于非离子型乳化分散液,故可与其他助剂、柔软剂以及乙二醛类、三聚氰胺等树脂同用,这点显然比阳离子型抗菌剂优越。主要工艺流程为:乳液通过浸轧或喷法施加于织物,经烘干,再于120℃焙烘3分钟后固着于纤维。抗菌整理产品手感柔软且耐久性好。常用整理产品有毛巾、手帕、袜子、内衣、衬衫、运动服、床上用品和地毯等。
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