抗菌整理剂JNS-2000在纺织品上应用研究

抗菌纺织品的发展
抗菌纺织品起源于第二次世界大战，当时德国的军队服装和战地医院的纺织用品，就采用了抗菌织物，给伤病员的细菌感染的控制起到了一定作用。当时应用了季钱盐阳离子抗菌整理剂，采用间歇式的浸渍加工法。50-60年代美国的抗菌卫生整理纺织品已实现了工业化生产，70年代中期日本推出了抗菌防臭袜子，使抗菌纺织品进人了开发的高潮，各种各样的抗菌整理剂相继推出应用，除了季按盐类、苯酚类、有机氮类、二苯醚类外，还有金属化合物，脲类化合物等等。80年代开始出现了抗菌纤维，特别是化学纤维的迅速发展，由化学纤维改性成为抗菌纤维生产的各种抗菌纺织品，以其抗菌耐久性好，而备受人们的青睐。我国研究和生产抗菌纺织品虽然只有近20年历史，但是发展非常迅速，目前抗菌纺织品的产品不仅仅是内衣、内裤、袜子、毛巾、床单等等，而且开发了西服外套，运动服装、装饰用布、卫生敷料、过滤织物、鞋子面料、茶巾地毯、医院宾馆用品、妇女卫生用品等.
抗菌纺织品的抗菌机理
人体的皮肤表面栖息着无数的微生物，它主要是由于人体出汗，皮脂和表面落屑等引起，这些微生物大部分是细菌类，也有霉菌和酵母菌等真菌，这些细菌转移到纺织品后伴随着人体皮肤给予的温度、水份、氧气和营养，繁殖速度非常快，墓本上每10分钟增加一倍。抗菌纺织品所采用的抗菌剂不同抗菌机理亦各不相同，但其抗菌方式无外为溶出型和非溶出型二种，溶出型抗菌剂可在培养基础上，在抗菌剂的周围扩散并形成抑菌环，在抑菌环内的细菌均会被杀灭并不再生长，达到抗菌效果。非溶出型抗菌剂其周围不会形成抑菌环，它主要是靠抗菌剂直接与细菌接触，凡是能与抗菌剂接触到的细菌都会被吸附杀灭，使其无法存活繁殖，这种方式亦称吸附灭菌。其实抗菌剂的抗菌处理有很多种，但主要有以下几种:
(1) 使细菌的细胞内的各种代谢酶失活，从而达到杀灭细菌效果。
(2) 与细菌细胞内的蛋白酶发生化学反应，破坏其机能，达到抗菌效果。
(3) 抑制抱子的生成，阻断DNA的合成，从而抑制细菌的生长。
(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醋的生成。
(7) 通 过 静电场的吸附作用，使细菌的细胞破壁而杀灭细菌。
抗菌纺织品的生产方式
抗菌纺织品的生产有二种方法，一种是织物整理加工法，一种是抗菌纤维法。织物的后整理加工法应该说是抗菌纺织品从开始至今一直沿用的方法，它是将具有抗菌功能的化学助剂通过后整理不同方法固接于纺织品上，使之具有抗菌效果。它使用方便，可根据抗菌纺织品的产量、品种和抗菌范围任意选择应用生产，也可以把抗菌剂整理在纤维、纱线、织物面料、成衣或各种纺织制品上。目前采用后整理方式生产的抗苗纺织品所用的抗菌整理剂主要有:
(1 )季按盐和有机硅季按盐类.它是一种阳离子表面活性剂。如十八烷基二甲基(3一三甲氧基硅烷基)丙基抓化铁。
(2 )二苯醚类，能与树脂、催化剂和柔软剂一起应用。如2,4,4，一三氯-2-径基二苯醚，属芳香族抓素类化合物。
(3) 有机氮类，(包括双肛类，双吩恶毗，毗咯等)如1,1’一六亚甲基双[5-(4-氮苯)双弧]二葡萄搪酸盐。
(4) 酚类化合物，如5,5一二经基一5,5’二抓二苯基甲烷，又如2,2’-二经基一3,3",5 ,5",6,6’一六抓苯基甲烷。

(5) 卤胺结构类，如单经甲基乙内酞脉与含抓溶液反应，使之生成卤胺结构。
(6) 甲壳素与壳聚糖纤维.将壳聚糖与合成树脂混合后，进行后整理处理。
后整理加工方法生产的抗菌纺织品，主要解决耐久性问题，特别是那些需要经常洗涤的纺织品，如毛巾、内衣、内裤、床上用品等等一定要选用耐久性的抗菌整理剂。
而抗 菌 纤 维生产的抗菌纺织品其最大的特点是具有持久性的抗菌效果，它主要是化学纤维的高分子结构通过化学接枝改性或共混改性，或者利用物理方法使抗菌剂渗人到纤维表面较深的部位，或者利用复合纺丝技术等等，来制取持久性的抗菌纤维。早期用于化纤共混纺丝抗菌剂一般均为含金属离子的复合物，其中不少抗菌剂为重金属离子，重金属离子对人体的生态毒性较大，已逐渐被淘汰。目前所用的是对人体无害的金属氧化物，盐和载负在无机金属化合物上的活性金属离子，如含Ag沸石，Zn,Cu复合物或TiO2等等，抗菌纤维的抗菌纺织品，也存在着诸多问需要解决:
(1) 抗菌剂的顺粒度难以控制到纳米级，易造成喷丝头堵塞。
(2) Ag 离子易因氧化还原反应而变色，影响产品质量。
(3) Ag 离子抗细菌效果良好，而抗真菌的效果较差。
(4) 因是无机粉末，对添加量必须予以控制，从而使产品的抗菌率也受到限制。
(5 )纺丝和随后一切染整工艺均需作相应的调整。
上海市印染技术研究所分析和研究了各种抗菌纺织品的生产和效果的优劣比较，特别着重于既具有抗菌谱广、产品安全无害，又具有良好的耐洗性能和使用方便，选择了抗菌整理剂JNS-2000在纺织品上进行应用研究。
抗菌整理剂JNS-2000主要性能及特点
抗菌整理剂JNS-2000是为有机硅季按盐化合物它的结构式可用下式表示:AN-Z-Si(O R)3 ,
式中 :A N为抗菌官能团
Z为有机基因
R 为烷基
抗菌整理剂JNS-2000能与纤维上的活性基团(经基)发生共价链结合，具有一定的结合牢度，反应式如下:

其中Cell-OH表示纤维素纤维。
同时抗菌整理剂JNS-2000在高温下也能自身缩聚成聚硅氧烷薄膜.牢固附着于纤维表面，因此它既能适用于纤维素纤维，又能适用于化学纤维。
经测试它属于非溶出型抗菌剂，只要细菌与其接触，即刻破坏细菌物细胞膜的代谢功能，导致细菌细胞膜穿孔，内溶物析出而死亡，达到抗菌效果。它既能杀灭革兰氏阴性菌，如大肠杆菌，绿浓杆菌、肝炎杆菌、霍乱沙门氏菌等等，也能杀灭革兰氏阳性菌，如金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、链球杆菌等等，又能杀灭霉菌如黑曲霉菌、黄曲霉苗、球毛壳霉菌、青霉菌等等，又能杀灭酵母菌如白色念珠菌、酿酒酵母菌等等。又能杀灭藻类:如嗜绿藻属、太湖念珠藻属等等。
抗菌整理剂JNZ-2000的技术质量指标和安全数据

致敏 率 = o % (豚 鼠 皮 肤 变 态 反应 )
抗菌整理剂JNS-2000应用研究
抗菌整理剂JNS-2 000由于其分子结构中具有反应性基因，并能在高温条件下自身缩聚成高分子薄膜，因此在纺织品上应用采用浸溃或浸轧~烘干~后焙烘工艺较好。具体应用处方工艺如下:
(1) 浸轧法:(适用于各种机织物、针织物、床单织物等等)
织物 : 纯棉机织物 用量:15g/1
工作液pH 值 : 6-7 轧液温度:40`C
工艺:二浸二轧(轧液率70 % )-烘干(100`C)-焙烘(100`C3")
测试结果:

从表中可看出，抗菌整理剂JNS-2000在纯棉机织物上应用，对织物的强力没有影响，对织物的毛效有所提高。
(2)浸渍法:(适用于毛巾、袜子、针织品等等)
织物:纯棉毛巾织物用量:1.9%,3.7%,5.9%,o.w.f
浴比:1:10 浸演温度时间:45`C30分钟
工艺:浸渍~脱水~烘干(120`C10")

从表中可看出，抗菌整理剂JNS-2000在纯棉毛巾织物上应用，经向强力有所提高，纬向强力虽然有降低，
但仍在设计强力(244N"/5 cm)之上。毛效虽然有所下降，但手感有所改善，这主要是有机硅阳离子性作用。
抗菌整理剂JNS-2000对各菌种的抗菌试验
经抗菌整理剂JNS-2000整理过的纯棉织物，送交上海市预防医学研究院进行抗菌试验，我们挑选了三只具有代表性的菌种进行测试，即革兰氏阴性菌选用大肠杆菌(8099)进行试验，革兰氏阳性菌选用金黄色葡萄球菌(ATCC6538)进行试验，真菌选用白色念珠菌(ATCC10231)进行试验，用卫生部消毒技术规范进行测试，其结果如下:

从上表得知，抗菌整理剂JNS-2000对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌都有抑菌效果，并且抑菌率较高。
我们把经抗菌整理剂JNS-2 000处理过的纯棉织物，经10次洗涤后，再进行抗菌效果的测试，用大肠杆菌进行试验，结果如下:

洗涤方法按标准皂洗方法:即皂片4g/1，纯碱2g/I，浴比1:20，皂洗温度60"C，皂洗时间30分钟(前、中、后各搅拌1次)，作为洗涤一次。从上表中得知，抗菌整理剂JNS在纺织品上具有一定的耐洗性能。
抗菌整理剂JNS一2000安全性试验
由于早期的有机抗菌剂都属于农药的范畴，因此各国对纤维用的抗菌剂的安全问题都非常重视，并实行严格管制。在美国抗菌剂的生产和推广应用，必须经联邦环境保护厅严格的检测后，才允许注册登记，要检测20项安全性试验。日本也有严格的审查制度，必须控制LD50.A mes试验、小核试验、亚急性毒性、慢性毒性、皮肤刺激及抗原性试验等。其中急性毒性指标最重要，如LD50(引起半数受试动物死亡的剂量)，按目前国际通行的毒性分级标准，大白鼠一次经口LD50毫克/公斤)

杭菌招理剂JNS-2000送交上海市产品毒性质量监督检验站，进行毒性、刺激性试验，检验结果如下:

从表中得知，抗菌整理剂JNS-2000为实际无毒型化学品，对皮肤的致敏性(%)为零，属极轻致敬性。
结语
1.综观各种抗菌整理剂和抗菌纤维，其最主要不仅要具有广谱的抗菌效果和较高的抗菌率，而且一定要具有良好的耐洗性能，产品安全无毒、无致敏反应，使用操作方便。抗菌整理剂JNS-200。从其分子结构分析，和经应用试验测试，基本上全部符合上述条件，为目前开发抗菌纺织品提供一只理想助剂。
2.抗菌整理剂JNS-2000从其分子结构和应用性能完全达到国际同类产品水平，而所用的原料全部立足国内，合成工艺路线成熟，产品质里稳定，为开发很有市场竞争力的抗菌纺织品提供了保证。
3.抗菌整理剂也和其他染整助剂一样，随着纺织新品的不断开发其性能，效果也应随即提高.因此，进一步研究开发更为完美的抗菌纺织品是我们共同目标。

作者：唐 增 荣