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汽车用非织造布稀土抗菌防臭整理进展

作者:非织造布,稀土抗菌防臭整理,进展  来源:汽车用非织造布稀土抗菌防臭整理进展  发布时间:2010/1/22 10:45:23
摘要:阐述了稀土抗菌防臭整理技术的发展历程;介绍了汽车用非织造布的抗菌防臭纤维加工方法以及稀土抗菌防臭剂的开发情况。
关键词:非织造布,稀土抗菌防臭整理,进展
非织造布作为一种新型材料以其较低的生产成本、优良的性能而争得了应有的市场,在很多产业领域的应用中已能完全代替机织物和针织物,其应用甚至超过传统织物。在汽车上非织造布更能满足不同用途的需要,国外每辆轿车要消耗约20m2 的非织造布,包括衬垫材料、覆盖材料、过滤材料和装饰材料等,并且非织造布在汽车上的使用量还在不断增加。据不完全统计,我国目前每年用于汽车工业的非织造布量近2 000万m ,约3万t,品种规格超过130个,非织造布在汽车工业中的使用量亦在日益增长。欧洲和日本汽车采用非织造布作车顶内饰面料的比例为50% ,而北美在车顶装饰上自20世纪90年代以来也已经渐渐接受非织造布。
汽车内的污染情况令人担忧。每辆老车都有自己特殊的味道,而这些味道里往往就有可能隐藏着污染,尤其是车内的灰尘、细菌、病毒孳生引起的污染,其发生几率颇高。汗液、皮脂、油垢、烟垢等物质及外部污垢会粘附在纤维上,这些污染物与皮肤上的常在菌及外来微生物作用将产生低级脂肪酸(如异戊酸、壬酸、癸酸)和挥发性化合物而散发恶臭。
除了用化学消毒剂擦拭、喷洒方法进行抗菌防臭之外,近年来对非织造布进行抗菌防臭整理逐渐引起人们的关注。抗菌防臭加工就是通过在纤维内或纤维表面引人抗菌防臭剂,抑制细菌产生或繁殖,防止恶臭产生,使材料具有良好的抗菌性,防止霉变,延长使用寿命,赋予其环保含义。
20世纪以来稀土领域的研究日益受到关注,稀土盐类及其配合物被不断合成并应用于各行各业,尤其在稀土生物化学领域取得了令人鼓舞的成果。人们陆续发现,一些稀土化合物及稀土有机配合体配合物具有抗炎、抗菌、防臭等作用。近十多年来的研究揭示,稀土盐类及其配合物能抗菌防臭并具有显著的抑菌作用。在纤维的各种功能性整理中,近年来稀土抗菌防臭及抑菌加工进展很快,当今世界几乎每隔3~5年,人们就会发现稀土的一种新用途,每四项新技术就有一项与稀土有关。经历了百余年的历史,神奇的稀土逐步被人类了解和掌握。目前许多国家都在进行稀土抗菌防臭及抑菌整理加工的研究,其中以日本最为活跃。我国既是稀土生产大国,同时也是汽车消费大国,将稀土抗菌剂用于汽车非织造布整理上无疑具有广阔的应用前景。
l 稀土抗菌防臭纤维的发展过程和特点
稀土抗菌防臭纤维是从织物抗菌整理技术发展而来。发展分为三个阶段:第一阶段(自上世纪60年代后期开始)为孕育期,人们开始认识稀土抗菌防臭加工的可行性和实用性;第二阶段(自上世纪80年代到90年代中后期)为形成期,人们开始追求稀土抗菌防臭效果,注重安全性、持久性等问题,有稀土抗菌防臭整理织物问世;第三阶段(自上世纪90年代后期至现在)为发展期,解决了稀土抗菌防臭整理织物的安全性及耐久性问题,成功地开发多种稀土抗菌防臭药剂,其中以抗菌沸石(沸石为载体)为代表的无机稀土抗菌防臭药剂的开发为抗菌防臭聚酯纤维的开发奠定了基础,促使抗菌防臭聚酯纤维在近期迅速发展。
复配稀土离子抗菌剂近年来发展很快,特别是加入到合纤原液中然后进行纺丝的抗菌剂所占的比重较大。该类抗菌剂具有原料丰富、国产化率高、耐高温(>500%)的优点,且具有其他种类抗菌剂无法达到的成本低、杀菌效果好、长效抗菌、用途广泛、无毒副作用等特点。
2 汽车用非织造布稀土抗菌防臭纤维的加工方法
在非织造布的纤维上施加稀土抗菌防臭剂有纤维内混入法和后处理加工法两种,其中60% 左右的稀土抗菌防臭纤维采用纤维内混入法加工,而后处理加工法简单易行,所占的比例近年来上升也很快。
2.1 纤维内混入法
将稀土抗菌剂混入纤维中可以在高聚物聚合阶段加入,也可在聚合结束后加入;可以在聚合物熔融过程的喷丝之前加入和混合,也可在纺丝原液中混入。制备聚丙烯、聚乙烯和聚酯等纤维时可在熔融纺丝时混入,要求使用耐热性较好的无机稀土抗菌剂;用湿法纺丝制备再生纤维或聚丙烯腈等纤维时,可以使用无机的或有机的稀土抗菌剂。例如,在抗菌聚丙烯腈纤维加工中,可以采用接枝共聚方法在聚合阶段将有机稀土抗菌剂混入纤维中。
2.2 后处理加工法
2.2.1 用反应性树脂将抗菌剂热固着在纤维表面
在用抗菌剂处理纤维时,使抗菌剂成分和纤维交联结合,同时用反应性树脂将抗菌剂热固着在纤维表面上。例如,将元机稀土抗菌剂的水溶液混入有成膜能力的树脂中,用浸轧法、喷雾法和涂层法中的任何一种方法将抗菌剂附着在聚酯纤维等材料表面,通常在130~180~C处理几分钟,即可使抗菌剂热固着在纤维表面。
2.2.2 将抗菌剂吸附固定在纤维表面
由于车用非织造布较少水洗,因此可以简单地将抗菌剂配成溶液,再将材料在溶液中浸渍几十分钟,脱水后经干燥工序,使抗菌剂吸附、固着在纤维表面
3 稀土抗菌防臭机理
对于稀土的抑菌机理目前尚没有较好的解释,然而人们已逐渐从分子水平上来研究稀土的生物活性。稀土可与细胞壁、细胞膜、酶、蛋白质、DNA、RNA作用,破坏微生物的细胞膜,并渗透到微生物的细胞中,和细胞内酶一SH基结合,降低酶的活性,阻碍其代谢功能,抑制其生育并使其致死。此外,稀土离子与ca2+半径相似,与O、S、N等的络合能力大于ca2+ ,稀土离子是Ca2+优异的拮抗剂。这些可能与稀土的抑菌性有很大的关系。稀土抗菌防臭剂中多为稀土与无机物、有机物配合结构。综合文献报道,具有抑菌作用的稀土配合物,其有机配体多数是在环上含有羧基、羟基或磺酸基的芳香族化合物。有些稀土配合物的抗菌活性与配体相当;多数稀土配合物的抗菌活性高于配体,这是由于稀土与配体发生了协同作用。
4 稀土抗菌防臭剂的开发进展
自20世纪以来众多的学者就开始致力于稀土抑菌剂的合成及应用的研究,并取得了巨大的成功。稀土抗菌剂的前期研究主要集中在简单的稀土无机或者有机盐类,虽然其抑菌眭强、抑菌谱广,但溶液的酸性较强,作为外用抗菌剂不十分理想。在20世纪6O年代人们发现钛铁试剂和磺基水杨酸稀土配合物是潜在的杀菌、防臭药物,随后各种稀土配合物不断被合成出来,并对部分配合物进行了抑菌活性的测试。多数稀土配合物具有良好的广谱抗菌性。
兰州大学张永平等合成了2,6一二甲酸吡啶氮氧化物(H2pdco)和稀土苦味酸盐[Re(Pic)3]的配合物,其通式为Re(Pic)(pdco)·2H2O ·1/2C2H2OH(Re=La,Nd,Sm,Eu,Er,Y),对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌有较好的抗菌活性。
兰州大学王敏等合成12种氨噻肟酸(HL)稀土化合物,其通式为REL (RE=La,Ge,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Er,Tm,Yb,Y),药理活性研究发现具有广谱抗菌活性。
洛阳工学院王刚等合成了谷氨酸一N-荒氨酸的生命元素镍和稀土的多核配合物,并在研究其组成和性质的基础上发现,部分配合物具有较强的抗癌作用和抑菌活性,表明该类化合物具有一定的应用前景。
兰州大学宋之刚 等对间羟基苯甲酸邻菲哕啉稀土三元配合物进行了合成和研究,发现具有抗炎、杀菌、抗癌、抗凝血和镇痛作用。
宋之刚 等合成了稀土茜素黄GG固体二元配合物,其通式为NaREL ·2H2O(RE=La,Ce,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Y;L=Cl3H7N3O5)。研究稀土茜素黄GG配合物药理活性对于扩大茜素黄化合物的应用和开拓稀土药物化学的新领域具有一定的意义。
安徽机电学院王学智 等人在合成纤维的整理中使用了Pr(Phen)(biPy)C1,·H2O配合物后,使材料产生较强的广谱抗菌作用,对表葡球菌、金葡球菌、大肠杆菌、伤寒杆菌、白念珠菌等具有抗菌活性。
国内企业在稀土抗菌防臭制剂的开发上已经取得一定成绩,开发出许多产品。例如,已有公司采用芳香族卤化物与混合稀土、香型微囊等合理复配,组成双组分抗菌整理剂,双组分抗菌剂的效应使抗菌效果更明显。将其用于汽车用非织造布上,抗菌剂能牢固地固着在材质纤维上,赋予抗菌、防霉、清香、保健等功能。经过处理后的材料对多种革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌以及白色链球菌等真菌有杀灭和抑制其生长的作用,并且对人体无毒、无过敏反应,因而具有优良的卫生保健作用。该产品能保持材料原有的手感柔软、滑糯、弹性好的风格,还能提高产品的白度和色泽鲜艳度,从而提高汽车产品的档次,以满足消费者的需求,其市场前景十分广阔。
5 结语
随着汽车的不断普及和环保理念的不断深入人心,汽车用非织造布抗菌防臭、抑菌整理今后会逐渐推广。由于稀土抗菌材料能对人类起到保健、防病和治病的作用,因此开发稀土抑菌剂在纺织材料中的应用具有重要意义。现在稀土抗菌防臭剂的开发正朝安全、持久、广谱抗菌等方向发展。

济南多吉利工贸有限公司
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