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抗菌防臭纺织品研究开发的现状

作者:抗菌防臭纺织品;特征;整理技术;现状  来源:抗菌防臭纺织品研究开发的现状  发布时间:2010/1/21 16:40:13
摘 要:介绍了抗菌防臭纺织品的研究现状及其特征,并对目前采用的3种抗菌防臭整理技术—后整理法、原纤改良法和应用纳米技术开发抗菌纺织品作了比较和分析。
关键词:抗菌防臭纺织品;特征;整理技术;现状
一、抗菌防臭纺织品研究开发的现状
抗菌防臭纺织品产生历史悠久。公元4000年前,古埃及人就已在木乃伊的保护包布中使用了某种药用植物。近年来,由于人类对健康、舒适的要求提高,抗菌防臭纺织品作为卫生功能织物和保健功能织物得以迅速发展。美、日、英、法、瑞士等国相继进行过卫生整理的研究,开发出系列抗菌防臭纺织品,很受市场欢迎。美国Jonnson公司Delta牌号的医用高分子绷带已取代传统的石膏绷带;法国dollfus—ulioget公司研究出一种杀菌效果持久的新型防菌棉织品。日本在该领域的开发、生产已明显位于世界前列,特别是近年来针对抗药性金黄色葡萄球菌的产生和预防的抗菌防臭纺织品在医院应用很广,如绷带、护士服、过滤布等。目前日本抗菌防臭纺织品已跨出医用领域,与日常生活相结合,着眼于卫生性、保健性、舒适性和易存放性,并且扩展到各种纺织品之中,由于抗菌防臭纺织品市场的开发,使有夕阳工业之称的日本纺织工业出现了生机和活力。
我国抗菌防臭纺织品的实用性研究始于20世纪80年代初,在对越自卫战中“猫耳洞”战士普遍感染皮肤病,为解决这一难题开始研制抗菌纺织品。近20年,各种纺织品抗菌技术得到迅猛发展。首先是陆续引进国外各种抗菌剂,其中主要有:美国道康宁的DC5700、ICI公司的PBH、日本的ADBAS等。其次我国已研制开发出一些抗菌防臭纺织品:中纺大的中纺抗菌防臭纤维,已制备成抗菌防臭内裤、鞋垫、袜子、衬布;山东大学与山东纺织研究所合作试制出STU—AM107整理剂;山东巨龙化工有限公司开发出抗菌防臭整理剂SCJ一963及SCK等。但国外相比,国内该系列产品无论在品种及质量上都有一定差距,缺乏国际竞争力。
二、纺织品抗菌防臭技术
(一)目前对抗菌防臭纺织品的特征要求
虽然抗菌防臭纺织品因最终用途不同,对其要求也不同。但一般而言,目前对抗菌防臭纺织品有如下特征要求:
1、有选择的抗菌性:能有选择地杀灭或抑制致病菌。一般来说,每种抗菌剂的抑菌或灭菌的范围是有限的,所以应根据产品的应用目的选择抗菌剂。例如,抗菌防臭袜除了能抑制分解汗液产生臭味的细菌外,还应能有效地抑制或杀灭皮肤真菌。如趾间发癣菌、絮状表皮癣菌等。婴、幼儿尿布应能抑制或杀死引起尿布皮炎的细菌,如产氨短颈细菌(氨形成菌)、金黄色葡萄球菌、奇异变形杆菌和白色念珠菌。
对抗菌防臭纺织品的活性要求也有差别,在医院使用的大多数纺织品和以医疗为目的的纺织品要求有杀菌活性,对于大多数以民用为目的的产品,则要求有抑制活性(阻止细菌的生长、繁殖,而不一定是歼灭)的功能。
2、无毒性:抗菌防臭纺织品应确保对人体不产生任何致病、致畸、致残的毒副作用。近年来,国际上已淘汰了一批对人体有害的抗菌防臭剂,如:TBZ(二苯并咪唑)、THDE(三氯乙羟基二苯醚)、TDBPP(三磷酸酯)、BCA(二溴代肉桂醛),这些化学品虽有较强的抗菌防臭效果,但都有致癌、致疾的隐患。
3、耐久性:抗菌防臭纺织品应具有耐水洗、干洗和其他卫生处理的能力,不同产品对抗菌防臭纺织品耐久性的要求不同。一般说来,毛巾、袜子对产品的抗菌防臭的耐久性要求最高,耐洗涤次数应大于50次。内衣、被里、床单的耐洗涤次数应大于25次。窗帘、枕套等也应具有一定的耐洗涤性。
4、相容性:有些纺织品,如棉织物要进行其他整理,如耐久免烫整理、阻燃整理等,抗菌防臭剂应能与这些整理剂共同使用。再如:小孩的睡衣、垫子、尿布以及一般的外衣应具有一定的阻燃性,因此需同时进行阻燃整理和卫生整理,以满足有关的规定。
(二)抗菌防臭技术的比较和分析
目前,抗菌防臭加工主要有后整理加工法、原纤改良法和利用纳米技术进行抗菌。后整理法开发最早并且一直延续至今。这种方法得以普及很大程度上是因为加工方便,其原理主要包括以下几种情况:一是反应性树脂将抗菌剂热固在纤维表面,代表商品如日本敷纺的NONSTACK,郡是公司的SANRTYXE等;二是抗菌剂吸附于纤维表面,代表商品如内外棉的ODOYrIE。以上两种方法的抗菌作用通过从纤维表面溶出的抗菌剂显示。第三种是通过有机硅氧烷系季铵盐的三甲氧基与纤维表面的羟基间发生脱醇反应,使抗菌剂固定,代表商品如日本东洋纺公司的VIOSIL、仓纺的CRANSIL等。此法由于抗菌剂完全固定,抗菌作用是通过抗菌剂的活性部位与细菌细胞表面的接触状态显示。
后整理法可供选择的抗菌剂很广,纺织品的原料不管是纤维还是纱线或是织物甚至成衣均可通过后整理方式获得抗菌功效。纺织品生产商可以很随意地根据用户或最终用途的需要选择不同的抗菌剂,生产出具有不同抗菌特性的纺织品,如抗细菌、抗酵母菌、抗真菌、抗霉菌等。但它存在着一个致命的弱点一抗菌效果的耐久性不理想。尤其对于需经常洗涤的衣着用品、床上用品及装饰用品,经过若干次洗涤后会失去抗菌效果。虽然有的抗菌整理采用具有活性基团的抗菌剂加强与纤维交联,但离持久或永久抗菌的要求仍相差甚远,难以满足消费者或医疗卫生行业的要求。另外,这种方式对散纤维处理时,往往造成许多棉结的产生,使后道加工难以进行。
随着化学纤维的迅速发展以及在纤维消费领域中逐渐占据主导地位,各种纯化纤或化纤与天然纤维的混纺产品已成为各类纺织品的主角。由于化学纤维可以为纤维改性提供十分广阔的余地,人们开始用原纤改良法获取具有持久抗菌效果的纺织品。原纤改良法有两种情况:一是将尼龙或聚丙烯腈与抗菌剂混合成纺丝溶液,纺丝并加汽蒸处理,代表商品如日本钟纺公司的RIBFRESH,福助的NONSMELL等;二是在再生纤维制造过程中控制脱铜,将铜化合物在纤维内部分散,代表商品如旭化成公司的ASAHIBCY。这两种方法是通过纤维表面上的抗菌剂和部分溶出的抗菌剂显示抗菌效果。
以纤维改性方式制取具有持久抗菌效果的抗菌纤维的优越性是显而易见的,但在适用抗菌剂的选择上却面临众多困难。如以湿法纺丝制取的化学纤维除了要求抗菌剂与成形纤维须有很好的配伍性外,对抗菌剂的耐化学性及溶解特性也有特殊要求,以适应湿法纺丝工艺过程中的化学环境;以熔融纺丝工艺为主的合成纤维,抗菌剂的耐高温性能成了最主要的考核目标,而且还要求抗菌剂的加入不会影响纤维原有的机械物理性能以及染色性能。
随着纳米技术的不断更新,纳米材料在各个领域已广泛使用,尤其是它的超细化及较大的高活性表面,已经在抗菌方面显示出强大的发展势头。目前,应用纳米技术开发抗菌纺织品主要有两种方法:一是添加法,将纳米材料加入化纤中可以获得各种合纳米化纤。如纳米抗菌涤纶长丝产品可以广泛用于针织的内衣、袜子、地毯等。二是后整理法,例如纳米ZnO微粉具有优越的抗菌、消毒、除臭功能,因此可以把纳米ZnO微粉制成功能助剂对天然纤维进行后整理.从而获得性能良好的抗菌织物。
纳米材科的抗菌性主要来源于其光催化性和金属离子溶出。光催化的抗菌机理为纳米Ti02和ZnO在水和空气的体系中,在阳光,尤其是在紫外线的照射下,能够自行分解出自由移动的带负电荷的电子和带正电荷的空穴。带正电的空穴使水氧化,电子使空气中的氧还原,生成氧和氢氧自由基,有很强的化学反应活性。尤其是原子能与多数的有机物(包括细菌在内的有机物)发生氧化还原反应,生成CO2利H20,从而在很短的时间内杀死细菌和病毒,消除空气中的恶臭和纺织产品上的油污等。金属离子溶出的抗菌机理为,金属离子复合纳米氧化物在一定条件下能溶出金属,造成微生物固有成分破坏或产生功能障碍,具有抗菌性。
尽管纳米纺织品不断问世,但有些方面的研究却十分薄弱。如用纳米助剂对纺织品进行整理时,纳米粒子在纺织品上的附着率究竟有多少、以什么方式附着于纤维表面或纤维内部、牢度如何等等,这些问题目前尚无有效的表征和测定方法。因此,纳米纺织品的质量很难保证,产品的进一步研发也困难重重,所以要发展纳米纺织品必须加强这些方面的研究。
(三)目前常用抗菌防臭整理剂及抗菌机理
抗菌防臭整理剂应具有高效、持久、安全的性能,特别是安全性方面国内外均给予高度重视。一些过去一直被认为是安全可靠的高效抗菌剂目前已被重新确认为会产生致癌物质或有致畸形性而被禁止使用。常用抗菌防臭整理剂包括:无机系列抗菌防臭剂、季铵盐系列、铜化合物类、胍系列、天然物质系列等。
(四)抗菌防臭纤维制品抗菌力评价法
新的抗菌防臭效果评价法有以下几种:比色法、AATCC试验法100改良法、摇瓶试验改良法及新琼脂平面法。
不管是采用传统的抗菌力评价试验方法还是新的抗菌防臭效果评价法,所需的基本条件是一致的:试验时的条件应接近于穿衣环境;所有纤维制品的抗菌防臭整理剂制品全部采用同一标准评价;用定量法测细菌数;测定操作的方法应简便且易掌握等。且新的抗菌防臭效果评价法比在传统方法的基础之上有所改良,使它更具有可操作性和可比性。
现在随着科技的发达,人们的卫生和环境意识的不断增强,新型的高技术、高精度抗菌防臭纺织品必将得到广泛的开发,这不仅会给企业带来高额利润,而且会极大地提高人们的生活质量,保障人民的身体健康。

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