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在生活中,人們不可避免的接觸到各種各樣的細菌、真菌等微生物,這些微生物在合適的外界條件下,會迅速繁殖,并通過接觸等方式傳播疾病,影響人們的身體健康和正常的工作、學(xué)習(xí)和生活。纖維屬于多孔性材料,疊加編織后又會形成無數(shù)空隙的多層體,因此織物較容易吸附菌類�？咕�整理就是使織物具有抑制菌類生長的功能,維持衛(wèi)生的衣著生活環(huán)境,保證人體健康。

在上世紀60年代,人們大多采用有機抗菌劑生產(chǎn)抗菌紡織品;隨著1984年無機抗菌劑開發(fā)成功后,抗菌整理得到快速發(fā)展,使抗菌劑不僅用于纖維及紡織品,也用于塑料、建筑材料等制品中。

目前,日本在抗菌防臭方面研究最為活躍,技術(shù)領(lǐng)先,產(chǎn)品已拓展至運動服、地毯、醫(yī)療用品等領(lǐng)域。近年來,中國抗菌研究的重點已經(jīng)從保護紡織品免受細菌侵襲轉(zhuǎn)移到保護環(huán)境和使服用者免受細菌侵襲.

進入21世紀,隨著老齡社會的到來,臥床老人和在家療養(yǎng)者逐漸增多,防止褥瘡的老人護理用品的需求也呈增加的趨勢。由于從生產(chǎn)為主的社會向生活為主的觀念轉(zhuǎn)變,開發(fā)研究有利于人體健康、有利于地球環(huán)境的產(chǎn)品,將是今后重要的課題,因此抗菌整理日益受到人們的重視。

1、有控釋放

織物抗細菌及真菌等整理的作用機理屬于有控釋放機理。對于致病細菌與真菌而言,整理后的織物,在一定的濕度下,會緩慢地釋放出抗菌劑,釋放量足以殺死(或抑制)細菌和真菌的繁殖,如廣譜抗微生物聚乙烯醇纖維就屬于有控制的釋放機理。聚乙烯醇纖維在酸催化劑存在下,與5-硝基呋喃基丙烯醛反應(yīng)生成一層縮醛化合物,在一定溫度下,緩慢釋放出硝基化合物,以達到殺菌作用。

除了用化學(xué)方法來產(chǎn)生有控制的釋放殺菌劑外,還可使用微膠囊技術(shù)。將有效的化學(xué)藥劑包在樹脂防護層中間,當經(jīng)水淋或紫外線照射,樹脂層降解后,該化學(xué)藥劑便滲透到外層來。

2、再生原理

抗菌整理機理的再生原理是在織物上加一層化學(xué)整理劑,它在一定條件下將不斷地再生殺菌劑。再生作用就是在洗滌或射線照射條件下,引起共價鍵斷裂而產(chǎn)生的,因此這種模式具有無限存貯殺菌劑的能力。當然,這種無限制也只是相對的。目前微膠囊技術(shù)就已接近這種模式,盡管在微膠囊技術(shù)中的抗菌劑的存貯不是無限制的,然而在其表面的活性是能長期存在的。

3、障礙或阻塞作用

用障礙或阻塞機理來使織物不受微生物侵害的膜有兩類:

①惰性的物理障礙層或涂層,它是一層阻止微生物穿過織物的膜。

②直接有表面接觸活性的膜,能夠抑制細菌的生長。

使用惰性的物理障礙層或涂層作防護層,一般比直接有表面接觸活性物質(zhì)的涂層要多添加一些。

近十年來,綠色環(huán)保的要求越來越嚴格,抗菌劑的發(fā)展領(lǐng)域也越來越廣闊,為了突破傳統(tǒng)抗菌劑的缺陷,許多國家的研究者紛紛將目光投向有機抗菌劑的替代物——無機抗菌劑。特別是無機納米系抗菌劑具有耐熱性高、抗菌性強、安全可靠等特點,是當前研究較廣的綠色抗菌劑。眾多實驗結(jié)果表明,納米抗菌劑除具有抗菌效果之外,還具有低毒、易分散及較好的熱穩(wěn)定性等特點。因此,納米抗菌劑幾乎不會使人類及動物產(chǎn)生任何慢性或急性病癥,其微量活性無機成份的釋放,也不會對環(huán)境造成任何影響。

由于回歸自然和環(huán)境意識的增加,利用天然物質(zhì)提供同樣抗菌功能的想法,引起了人們的極大興趣。天然抗菌劑成為了另一種環(huán)保型整理劑,具有廣泛的開發(fā)前景。

1、無機納米抗菌劑

納米氧化鋅和納米載銀無機抗菌劑是當前研究應(yīng)用較為活躍的綠色抗菌劑。當氧化鋅的尺寸達到納米數(shù)量級時,與普通氧化鋅相比,展現(xiàn)出許多優(yōu)異的、特殊的性質(zhì),如無毒和非遷移性等。由于量子尺寸效應(yīng)和具有極大的比表面積,在抗菌整理時,具有用量少、高效等優(yōu)點,這對于開發(fā)、生產(chǎn)綠色環(huán)�？椢锞哂蟹e極的意義。

許多金屬離子具有抗菌性,日本高山正彥等人曾測定一些金屬離子的抗菌能力,結(jié)果如下:

Ag>Co>Ni≥Al≥Zn≥Cu=Fe≥Mn≥Sn≥Ba≥Mg≥Ca

實際上,常用的金屬離子主要是銀、銅、鋅離子。其中銀離子不僅具有很好的抗菌性,同時還具有良好的耐洗性,且對人體無毒無刺激,因而載銀無機抗菌劑作為一種綠色抗菌劑受到人們的廣泛關(guān)注。納米載銀無機抗菌劑是銀離子和鈉米級無機化合物載體的復(fù)合體,它是利用納米載體微粒表面含有許多納米級微孔的特殊結(jié)構(gòu)特征,采用離子交換的方法,將銀離子固定在諸如沸石、硅膠、膨潤土等疏松多孔的納米載體材料的微孔中而獲得的。

無機納米氧化鋅抗菌劑的抗菌反應(yīng)條件是"綠色"的,它是通過光反應(yīng)使有機物分解來達到抗菌效果的。在陽光尤其是紫外線的照射下,粒子中的價帶電子被激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶,形成光生電子-孔穴對,并在空間電荷層的電場作用下,發(fā)生有效分離。這種粒子光催化對細菌的作用表現(xiàn)在兩個方面:一方面光生電子及光生孔穴與細胞膜或細胞內(nèi)組分反應(yīng)而導(dǎo)致細胞死亡;另一方面,光生電子或光生孔穴與水或空氣中的氧反應(yīng),生成·OH,O-2·HO2· ,H2O2等活性氧類。這些氧化能力極強的活性氧類進攻細胞內(nèi)組分,與之發(fā)生生化反應(yīng)而導(dǎo)致細胞死亡。近年來,日本東京大學(xué)的一些研究人員還發(fā)現(xiàn)這些有光作用的粒子還有分解毒素的作用,而一般的抗菌劑只有殺菌作用。李群等在其文中也介紹了納米ZnO在紡織品上的優(yōu)良特性,其抗菌性能高效顯著。

另外,其加工過程也是安全可靠的。目前,應(yīng)用納米技術(shù)開發(fā)抗菌紡織品主要有添加法和后整理法。添加法是將納米材料如TiO2、ZnO等加入紡絲液中,使之生產(chǎn)出具有抗菌性能的合成纖維。其優(yōu)點在于納米粉體均勻分散在纖維內(nèi)部,因而耐久性好,抗菌功效能夠穩(wěn)定存在。以棉為代表的天然纖維由于無法在生產(chǎn)過程中添加功能性材料,只能采取后整理的辦法。通過浸軋、涂層等方法將納米粉體處理到織物上,從而使織物獲得抗菌性。

2、天然抗菌劑

隨著人們環(huán)保意識的增強和對"綠色"紡織品的渴望,天然抗菌劑越來越引起人們的關(guān)注。天然抗菌劑中,從動物中提取的主要有甲殼質(zhì)、殼聚糖和昆蟲抗菌性蛋由質(zhì)等,從植物中提取的主要有棕櫚油、椰子油、檜柏、艾篙、蘆薈等,還有從礦物中提取的抗菌劑。

在天然抗菌劑中應(yīng)用較為廣泛的為殼聚糖,殼聚糖主要來源于蟹殼、蝦殼、貝殼和昆蟲的外皮以及真菌和酶等的細胞壁,其資源豐富、生物可降解、吸收性能好、安全無毒,因此,對此類抗菌劑的應(yīng)用研究十分活躍。朱平等[16]將殼聚糖和多元羧酸混合后對棉織物進行整理,測試結(jié)果表明,棉織物獲得抗菌免燙等多種功能。殼聚糖來源于自然界,屬于"綠色"整理劑。陳建勇等[17]采用羥甲基化和醚化等方法制備了改性殼聚糖,羥甲基殼聚糖和羥乙基醚殼聚糖分別對真絲綢和棉織物進行整理,實驗結(jié)果表明,經(jīng)整理后的織物具有較好的抗菌性和吸濕、保濕性能,從而表明了改性殼聚糖也可作為"綠色"紡織品整理劑。

目前提出的殼聚糖的抗菌整理機理大致有兩種[18]:a.殼聚糖的氨基陽離子與構(gòu)成微生物細胞壁的唾液酸磷脂等陰離子相互吸引,其結(jié)果束縛了微生物的自由度,阻礙其代謝和繁殖;b.大量低分子量的殼聚糖侵入微生物細胞內(nèi),阻礙微生物的遺傳密碼由DNA向RNA復(fù)制,由此阻礙微生物的繁 殖。殼聚糖對大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌和綠膿桿菌等均有抑制能力。

另外,甲殼質(zhì)也有較多的應(yīng)用,將甲殼質(zhì)粉加入到化纖絲中,或?qū)⒓讱べ|(zhì)纖維與其它纖維混紡,生產(chǎn)出具有抗菌保健功效的紡織品。因其不含化學(xué)藥劑和金屬成份,可作為高檔綠色抗菌紡織品。