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抗菌整理剂与卫生整理工艺

 抗菌整理剂与卫生整理工艺 

 
一、概述 
 
抗菌卫生整理技术是一门牵涉面十分广阔的边缘学科,涉及到染整、化工、医学、微生物学等诸多学科。该技术将抗菌整理剂应用于纺织品上,可以提供给织物不同程度的抗菌功能。抗菌整理中所使用的抗菌剂在诸多方面存在着差异,包括其自身的化学性质、使用方法、作用方式、对人类及环境的影响,以及表现在不同纤维上的持久性、成本及如何与不同的微生物发生作用等。 
抗菌剂种类繁多,据统计,全球整个抗菌剂市场每年增长率约为10-12%。其中天然抗菌剂的比率占整个抗菌剂的比率为10%左右。现在全球抗菌剂市场规模约120亿美元,其中美国抗菌剂市场约为20亿美元。 
 
1、抗菌整理剂的概念 
 
抗菌剂通常是指用于活组织防治微生物的药物。它有别于通常所使用的用于无生命物体上微生物控制的化学制剂(消毒剂、灭菌剂等)。抗菌剂具有刺激性小,使用浓度及毒性较低,作用温和等特点,不会引起过敏反应。它与消毒剂的主要区别在于:抗菌剂主要用于抑制或妨碍微生物生长、繁殖及其活性,并具有一定的杀灭作用,多用于活体组织表面。后者则主要用于清除或杀灭非活性物体表面上的病原微生物,使其达到消毒或灭菌的要求。而灭菌剂是可以杀灭一切微生物(包括细菌芽孢)使其达到灭菌要求的制剂。 
 
日本“纤维制品卫生加工协议会”(SEK)要求抗菌剂需要对两种以上小动物的急性经口毒性大于1000mg/kg,Ames试验结果阴性,按照日本产业皮肤卫生协会的试验方法进行的皮肤刺激试验结果应该为阴性。 
 
常见的抗菌剂一般可分为三类,即有机类、无机类和天然类。每种抗菌剂各有其优缺点。有机类抗菌剂效果好,品种多,是目前使用最为广泛的一类抗菌剂,但存在耐高温稳定性差等问题,难以用于合成纤维纺丝工艺;天然类抗菌剂,如某些杀菌植物、矿物,其应用范围窄,多数严重影响织物的色光;无机抗菌剂耐热性好,但用于纺织品后整理难以获得耐久的效果,并且大部分品种存在重金属的毒性问题。 
 
2、抗菌整理剂的理想特征[7] 
 
现阶段对抗菌纺织品的要求主要包括:具有高效广谱的抗菌能力;抗菌效果持久,耐洗涤、耐磨损、寿命长;耐热、耐日照、不易分解失效,柔软、透湿、舒适性佳;使用安全,对健康无害,不会对环境造成污染。 
抗菌整理剂的理想特征是: 
 
(1)高效抗菌 
 
一般纤维及织物中要求抗菌剂的含量低于3 %的情况下确保纤维及织物具有明显的杀灭和抑制微生物的效果。 
 
(2)广谱 
 
即对包括细菌、霉菌、病毒和酵母菌等多种微生物都具有抑制或杀灭作用。 
(3)安全性高 
 
安全性要求抗菌剂本身无毒性、无皮肤刺激性和过敏性,对使用者不造成任何不良影响;并对环境友好,使用过程和使用后尽量不污染环境。在抗菌剂安全性评价中,急性毒性指标是最重要的,如LD50(半数致死量),对皮肤、粘膜和眼睛的刺激等。除急性毒性外,纺织品用抗菌剂的慢性毒性问题也应引起足够的重视。 
 
(4)耐久性好 
 
耐洗涤、干洗等,具有耐久性。 
 
(5)抗菌剂的加入不会对纺织品的常规性能产生不良影响,不损伤纤维和织物,使织物具有良好的透气性,不使织物产生色变,不影响织物的白度,并在存储和使用过程中具有良好的稳定性。 
(6)加工方法简单,价格便宜,成本低廉。 
 
(7)与其他整理剂具有相容性。 
 
3、   抗菌整理剂的作用机理和方式 
 
抗菌整理剂的品种不同,其抗菌机理和作用方式亦不同。其作用机理主要有以下几种:[8] 
 
(1)使细菌细胞内各种代谢酶失活,从而杀灭细菌; 
(2)与细胞内蛋白酶发生化学反应,破坏其机能; 
 
(3)抑制孢子生长,阻断DNA合成,从而抑制细菌生长; 
 
(4)极大地加快磷酸氧化还原体系,打乱细胞正常的生长体系; 
 
(5)破坏细胞内的能量释放体系; 
 
(6)阻碍电子转移系统及氨基酸转酯的生成; 
 
(7)其他。 
 
部分抗菌整理剂的杀菌作用方式,主要见下表: 
 
表6.部分抗菌剂的抗菌作用方式[9] 
 
 杀菌作用 
 化合物名称 
 
 
影响呼吸系统 
 氧化性磷酸化 
 卤化苯酚、硝基酚、四氯-2三氟甲基苯并咪唑、水杨酰苯胺 
 
破坏-SH基 
 三氯甲基硫化合物、四氯异酞腈、奈醌类、异硫氰酸酯、锡化合物、铜化合物 
 
影响DNA复制 
 苯并咪唑化合物、甲基噻吩烷 
 
影响电子传递系统 
 硝基糠腙类、香芹肟、硫化酚芹 
 
破坏膜作用 
 破坏细胞壁合成系统 
 卤化苯酚、烷基苯酚、硝基酚、对羟基苯甲酸酯、异硫氰酸酯 
 
破坏细胞壁和细胞质膜 
 季铵盐、脂肪族胺、咪唑 
 
 
通常抗菌整理剂的作用方式有两种:一种是传统释放型的抗菌剂,它离开纺织品后与微生物产生反应;另一种为非传统型抗菌剂,它以分子状态与织物结合,利用电子吸附(细胞膜的生化反应)的方式,将与它们接触的微生物杀灭。[10]  
 
释放型抗菌剂经常在使用的过程中有不规则的损耗,有些公司将释放型技术应用在纤维內,且为了延长抗菌剂的使用寿命将释放速率降低,或者甚至将它们加到磷酸锆层状结构中或玻璃陶瓷中。不管释放型抗菌剂是被混入到纤维里、放入固着剂内或简单地仅是添加到织物中,它们的功能都是相同的。在一定时间内,有一定量的药剂释放出来,从而杀死或抑制微生物的繁殖。 
 
另外一种抗菌整理技术是:利用抗菌剂分子所带的正电荷(阳离子)产生杀菌作用。它以物理性方式覆盖在织物表面,不会进入皮肤保护层,就不会影响皮肤的常在细菌。 
 
4、   抗菌卫生整理工艺 
 
抗菌整理加工是在纺织品印染、整理过程中,采用浸渍、浸轧、涂层或喷涂等方法将抗菌剂施加在纤维上,并使之固着在纺织品中的一种方法。 
 
从机理上看,抗菌纤维的后处理加工法还可分为四种: 
 
l          反应性树脂将抗菌剂热固定于纤维上 
 
l          以成膜物质为媒介,将抗菌剂固定与织物上 
 
l          抗菌剂吸附于纤维 
 
l          纤维的官能团与抗菌剂上的活性基团进行反应,形成牢固的化学键,使抗菌剂和纤维成为一体 
 
代表性抗菌整理加工法,大致介绍如下: 
 
1)   以反应性树脂为媒介,使抗菌剂热固着在织物上的方法。 
该加工方法是用抗菌剂处理织物,在反应性树脂的媒介作用下,将抗菌剂热固着在织物中。 
 
例如,在微粉状壳聚糖水溶液中,混合可成膜的反应性树脂,用喷雾法、浸轧法或涂层法中的任何一种方法,将它附着在尼龙或涤纶纤维织物表面,于130℃-180℃热处理0.5-3分钟,使抗菌剂热固着在纤维表面。用这种加工法制造的代表性商品如日本敷纺的Nonstack,郡氏的Sanityze等。 
 
2)抗菌剂吸附固着在纤维表面的方法。 
 
例如,在涤纶织物染色后的还原洗净或皂洗操作时,将织物浸渍在加热到50-100℃的0.05%(V/V)1,1-六甲撑-双[5-(4-氯苯基)双胍]二盐酸盐溶液中,处理15-60分钟,脱水后经干燥工序,使抗菌剂吸附固着在纤维表面。用该加工法制造的代表性商品如Naigai的“Odoiute”,日本蚕丝染色的“Sandaulon SSN”。 
 
3)在有机硅系季铵盐的三甲氧基和纤维表面的羟基之间进行脱醇反应,使抗菌剂固着在纤维上的方法。 
 
该加工法是通过纤维表面的羟基和有机硅系季铵盐的三甲氧基产生共价键,将抗菌剂固着在纤维上。 
 
例如,用浸渍法和浸轧法,将有机硅系季铵盐(如JLSUN(R)SCJ-877)处理棉织物表面,80℃-120℃干燥后、去除水分和甲醇(或乙醇)。在该操作中,抗菌剂成分分散在水中,使三甲氧基分解,纤维表面与抗菌剂成分中的氧原子形成共价键,同时,使有机硅反应性树脂接枝共聚,形成非常结实的薄膜,使抗菌剂热固着。用该加工法制造的代表性商品有东洋纺的Biosil,大和纺的milaklset以及仓纺的Cransil等。 
 
4)用喷溅法将金属附着在纤维表面的方法。 
 
自1852年Grrove发现喷溅现象以来,它就用于制作薄膜。喷溅法有二极直流喷溅法、高频喷溅法、磁控管喷溅法、反应性喷溅法。 
 
例如用洗涤剂充分洗净涤纶塔夫绸后干燥,然后将试样装在磁控管装置的圆筒容器内,开始将真空装置内的压力减小到1*10-3 帕后,在直流电压100-1000伏下放电30分钟,去除附着在目标物(银、铜)表面上的杂质。接着,将圆筒转动速度设定为10转/分,用18℃冷却水循环,在控制目标物温度上升的同时,进行规定时间(12-120秒)喷溅。用该加工法制造的产品目前尚未商品化。 
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标签:抗菌整理剂整理工艺抗菌整理剂
分类:抗菌面料技术| 发布:clsrich| 查看: | 发表时间:2013-09-26
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