[摘要]本文綜述介紹了紡織品抗菌整理機(jī)理、抗菌整理劑種類、抗菌性能測試方法及目前抗菌發(fā)展趨勢。
引 言
當(dāng)基本的條件如營養(yǎng)、水份、氧氣以及合適的溫度都具備時(shí), 紡織品是微生物生長的極好媒介物, 其碩大的表面積有助于微生物的生長。為了減少有害微生物對(duì)人的危害, 防止在人與人、人與動(dòng)物、動(dòng)物與動(dòng)物之間的傳播, 我們必須人為地控制紡織品中微生物的生長繁殖。耐久性抗菌整理是一種很有效的方法。它可減少微生物降解織物產(chǎn)生的氣味, 可以殺死或抑制細(xì)菌, 減少對(duì)人體的危害,起到衛(wèi)生保健作用。但理想的抗菌整理及其工藝應(yīng)該滿足以下條件:無毒, 不引起皮膚過敏或不適;不影響紡織品性能或外觀; 能與常規(guī)加工工藝相容和耐多次水洗。 整理工藝必須對(duì)環(huán)境友好, 整理后仍保持整理劑的內(nèi)在功能, 整理過的產(chǎn)品具有耐久性并保留織物所需要的功能及服用性能。
1 抗菌機(jī)理
抗菌劑抑制或殺死細(xì)菌有幾種方式, 不同種類的抗菌劑, 抗菌機(jī)理相異,可概括為如下幾種:
(1) 使細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的各種代謝酶失活, 殺死細(xì)菌;
(2) 與細(xì)胞內(nèi)的蛋白酶發(fā)生化學(xué)反應(yīng), 破壞其功能;
(3) 抑制孢子生成, 阻斷 DNA 合成, 抑制細(xì)胞生長;
(4) 加快磷酸氯化還原體系, 打亂細(xì)胞正常的生長體系;
(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)以及氨基酸轉(zhuǎn)酯的過程;
(7) 通過靜電場的吸附作用, 破壞細(xì)胞壁而殺死細(xì)菌。
2 抗菌整理劑的類型
目前抗菌整理劑很多, 主要可分為無機(jī)類、有機(jī)類和天然抗菌劑三大種類。
2.1 無機(jī)類
無機(jī)類抗菌劑多為金屬離子以及一些光催化抗菌劑和復(fù)合整理抗菌劑。
2.1.1 金屬及金屬鹽
無機(jī)抗菌劑的組成,主要包括載體與抗菌成份,其中載體不是抗菌成份,而是保證活性組份穩(wěn)定,同時(shí)具有緩釋性。抗菌成份主要是一些金屬離子,如Pd、Hg、Ag、Cu、Zn 等以及它們的化合物, 通過與細(xì)菌中的細(xì)胞蛋白結(jié)合,使細(xì)菌變性或失活。考慮到安全性,常選用 Ag、 、 。但由于Cu 離子帶有顏Cu Zn色, 影響織物外觀;Zn抗菌性差,其強(qiáng)度僅為 Ag 的1/1000。因此市場上商品化的絕大多數(shù)使用載銀無機(jī)抗菌劑。
銀系列抗菌機(jī)理目前沒有明確的定論, 主要有接觸抗菌機(jī)理和光催化抗菌機(jī)理, 多數(shù)人認(rèn)同接觸抗菌機(jī)理。 Ag+與細(xì)菌接觸后,憑借庫侖引力牢固吸附在帶負(fù)電荷的細(xì)胞膜上,并進(jìn)一步穿透細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部,與其中的硫基反應(yīng),破壞細(xì)胞合成酶的活性,使細(xì)胞喪失分裂增殖能力而死亡,并且Ag+會(huì)從死菌體中游離出來繼續(xù)殺菌,抗菌效果較為持久。
在銀系列抗菌劑存在的問題, 主要是 Ag+ 是強(qiáng)氧化劑,在空氣中久置, 會(huì)和空氣中的硫反應(yīng), 顏色由淺棕色往棕色、 深棕色、 褐色、黑色等變化, 使其應(yīng)用受到很大局限; 另外 Ag+對(duì)細(xì)菌抗菌最為有效, 但對(duì)真菌和霉菌效果不是很好。這兩點(diǎn)是以后對(duì)銀系列抗菌劑的研究重點(diǎn)。
2.1.2 光催化型
光催化抗菌劑均為半導(dǎo)體化合物, 但能真正起到自潔、殺菌、除臭等功能的半導(dǎo)體光催化劑卻不多。目前研究認(rèn)為銳鈦礦結(jié)構(gòu)的二氧化鈦半導(dǎo)體光催化抗菌材料有廣闊的應(yīng)用前景。
其抗菌機(jī)理: 當(dāng)吸收表面輻射光能超過其禁帶寬度時(shí), 二氧化鈦價(jià)帶上的電子被激發(fā), 超過禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶, 在價(jià)帶上產(chǎn)生相應(yīng)穴位(h+),同時(shí)也生成電子(e-)。此時(shí) e-和 h+存在兩種可能性:一是 e-和 h+復(fù)合, 將所吸收的光能以熱和光的形式釋放, 無法利用所吸收的光能;二是e-和 h+分離將所吸收的光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能, 內(nèi)部電子被激發(fā)形成活性氧類的超氧化物和羥基原子團(tuán),具有很強(qiáng)的氧化功能,可以破壞細(xì)胞膜,使細(xì)胞質(zhì)流失,凝固病毒的蛋白質(zhì),抑制病毒的活性、撲捉殺除空氣中的細(xì)菌,達(dá)到抗菌目的。
光催化抗菌劑同時(shí)具有抗菌和防霉效用且消毒效果快 、殺菌能力強(qiáng)、耐久性好、 沒有二次污染、 穩(wěn)定性較好等特點(diǎn), 但它必須有光才能起作用,這極大地限制了使用范圍。因?yàn)榍∏≡诤诎禇l件下細(xì)菌更易繁殖和生長,所以如何提高其在黑暗條件下的抗菌性能, 有很高的研究價(jià)值。
2.2 有機(jī)類
有機(jī)系列多為傳統(tǒng)抗菌劑, 以有機(jī)酸、酚、醇為主要成分,以破壞細(xì)胞膜、使蛋白質(zhì)變性代謝受阻等為抗菌機(jī)理,其優(yōu)點(diǎn)是殺菌力強(qiáng)、效果持久、來源豐富; 缺點(diǎn)是毒性大, 會(huì)產(chǎn)生微生物耐藥性、耐熱性較差, 易于遷移等。
2.2.1 季銨鹽類
季銨鹽抗菌劑系脂肪族類季銨鹽或聚烷氧基三烷基氯化銨。通常銨鹽類的陽離子化合物具有殺菌能力, 尤其含 12~18個(gè)碳原子的季銨鹽類,常作纖維的消毒劑和殺菌劑。 季銨鹽化合物是最常用的抗菌劑, 但由于其與纖維的結(jié)合力差,常與反應(yīng)性樹脂并用,以提高其耐久性 。
2.2.2 有機(jī)硅季銨鹽類
有機(jī)硅季銨鹽系列抗菌衛(wèi)生整理劑是一類新型的陽離子表面活性劑, 其分子結(jié)構(gòu)可變性強(qiáng),性能優(yōu)良, 合成簡單, 很有應(yīng)用前景 。最著名的是美國道康寧公司的 DC—5700, 其活性成分的學(xué)名為 3- ( 三甲氧基硅烷基) 丙基二甲基十八烷基氯化物, 具有耐久性、安全性好及廣譜抗菌的特點(diǎn), 與 DC—5700 結(jié)構(gòu)類似的商品 3- ( 三甲氧基硅烷基) 丙基二甲基十四烷基季銨鹽,性能類似。
2.2.3 胍類(PHMB)
在醫(yī)藥應(yīng)用的雙胍類消毒劑中, 選擇在水中溶解度小的而對(duì)纖維吸附能力高的品種,就可用于開發(fā)抗菌纖維的抗菌劑。PHMB(聚六甲撐基雙胍)對(duì)革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌、真菌酵母菌都有廣譜抗菌作用, 目前產(chǎn)品已經(jīng)市售。PHMB的陽荷性可以通過酸堿中和反應(yīng)使其牢固的與纖維素相結(jié)合。PHMB 成功地運(yùn)用于棉、羊毛及棉 /羊毛的混紡織物。在 PHMB 鹽酸鹽中引進(jìn)三甲氧基甲硅丙基即可制得 PHGS。棉織物用 1%的 PHGS 處理后, 能殺死 100%的細(xì)菌, 且耐水洗。此外由于 PHMB 良好的耐熱穩(wěn)定性, 可將其添加到熔融紡絲液中制成抗菌合成纖維。
2.2.4 鹵胺化合物
鹵胺化合物抗菌劑是一種新型的抗菌劑。鹵胺化合物是指含有N-X 鍵(X 可以為 Cl 或 Br) 的化合物, 它可以由含胺、酰胺或者酰亞胺基團(tuán)的化合物經(jīng)氧化劑如次鹵酸鹽作用后得到。該類型的化合物中的N-X 鍵在水分子的作用下分解緩慢, 釋放出具有氧化作用的鹵正離子,同時(shí)化合物中的 N-X 鍵被還原成為 N-H 鍵。由于 N-Br鍵不穩(wěn)定,容易分解, 因此實(shí)際使用中常用氯胺化合物。氯正離子具有氧化作用,可以殺死病菌等微生物。殺死病菌后, 化合物經(jīng)次氯酸鹽溶液漂洗后, 其中的 N- H鍵又可以被氧化為 N- Cl 鍵,重新獲得殺菌功能。但目前我國開發(fā)研究還比較少, 距工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用更遠(yuǎn)。
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