织物耐久抗菌整理的研究

时间:2015-04-11 10:47:03 来源: 点击量:

抗菌卫生整理技术是现代医学、精细化工与染整新技术相结合的边缘技术。其关键问题是从化工方面如何进行抗菌剂的分子结构设计和合成;从医学方面要研究该抗菌防臭剂的抗菌效果和安全性等;从染整方面要解决抗菌防臭剂和纤维的结合以及各项牢度、强力、白度和透气性等。抗菌卫生整理是用抗菌防臭剂或抑菌剂处理织物,从而获得抗菌、防霉、防臭、保持纺织品清洁卫生的加工工艺。其目的不仅是为了防止织物被微生物沾污而损伤,更重要的是为了防止传染疾病,保证人体的安全健康和穿着舒适,降低公共环境的交叉感染率,使织

物获得卫生保健的新功能。

抗菌卫生整理织物可广泛用于人们的内衣、睡衣、运动衣、袜子、鞋衬布、婴儿的尿布;医院、宾馆、家庭的床单、被套、毛毯、餐巾、毛巾、沙发布、窗帘布、地毯;医药、食品、服务行业的工作服、部队的服装以及绷带、纱布等,具有重大的社会效益。

1国外二十年来抗菌卫生整理的进展

抗菌卫生整理在美国等称之为抗细菌整理和抗微生物整理;在日本称之为抗菌防臭加工。微生物包括病毒、细菌、真菌和霉菌,迄今为止,尚未有进行抗病毒整理的报道。

抗菌织物的生产方法有二种:一种方法是将抗菌剂添加到成纤聚合物中,经纺丝后制成抗菌纤维。另一种方法是采用抗菌整理的方法。在对市面上的大量抗菌纤维进行的对比实验中证实:北京洁尔爽高科技有限公司的的抗菌棉织物的抗菌耐久性明显好于抗菌合成纤维。分析其原因是由于纤维芯层的抗菌剂不能迁移到纤维皮层,起不到抗菌作用,但加入太多的抗菌剂将影响纤维的物理指标。解决该问题的最好方法是做成皮芯结构的抗菌纤维,即在皮层加入过量的抗菌剂,芯层为普通纤维。

抗菌整理剂分为溶出型与非溶出型两大类。溶出型抗菌整理剂不是与织物化学结合,而能通过与水接触被带走,这类抗菌整理剂主要用在用即弃类纺织品上;非溶出性抗菌整理剂能与织物以化学键结合,这种整理对于穿着与反复洗涤是耐久的,其方法是在纤维上接枝或聚合抗菌剂或在纺丝原液中混入抗菌剂,以达到控制释放活性物质从而获得耐久性的目的。

抗菌整理的理想特征是:

a、对洗涤、干洗等具有耐久性;

b、对有害微生物具有广谱高效的抗菌性;

c、对使用者没有毒性;

d、具有良好的透气性,不损伤纤维,不使织物产生色变;

e、与其他整理剂具有相容性;

f、加工方法简单,加工费便宜。

八十年代以来,出现了效果好、安全性高、耐洗涤的抗菌整理剂,加工技术日趋成熟,走向了抗菌卫生整理发展阶段。但也存在以下问题:a、抗菌谱问题:由于细菌、真菌和霉菌具有不同的细胞结构,因此单一抗菌基团的抗菌整理剂很难具备广谱的抗菌作用。如卤代二苯醚类对真菌、霉菌的抗菌效果较差;依靠季铵盐阳离子正电性抑菌的化合物(有人在商业宣传中称之为“物理抗菌”,其实这是不科学的),对不带负电荷的菌类抗菌效果较差。b、耐久性问题:一类是抗菌整理剂本身没有和纤维牢固结合,因此不具有良好的耐洗涤性。另一类是季铵盐化合物,其中有机硅季铵盐是研究较多的一种,该类抗菌整理剂的抑菌机理是季铵盐阳离子吸引带负电荷的细菌、破坏细菌细胞壁,使其内容物渗出而死亡,该类产品虽耐非离子表面活性剂、阳离子表面活动性剂洗涤,但日常使用的洗涤剂绝大多数含有阴离子表面活性剂,这样在洗涤时阴离子表面活性剂就与阳离子季铵盐结合,抗菌织物就失去了抗菌作用。

九十年代以来,抗菌卫生整理的耐久性、抗菌性又有了新发展,并出现了抗菌阻燃、抗菌防静电防污、抗菌拒水拒油等多功能产品,以及抗菌漂白一浴法、抗菌染色一浴法等新工艺。抗菌卫生整理产品在美国、日本等分别实现了工业化生产,大量产品投放市场受到消费者欢迎。据美国南部研究中心抗菌卫生整理权威人士ClarkM weleh介绍,在美国,抗菌整理剂的生产控制很严,需经美国环境保护局(EPA)、食品与药物管理局(FDA)、消费者安全委员会(CPSC)的认可,一只抗菌整理剂的毒性实验有十八项之多,费时3~4年,并且耗去巨资,因此,在美国以商品供应的抗菌卫生整理剂种类较少,并且价格较贵。在日本有信越化学、大和化学、帝三制药、大日本油墨公司、住友公司、北兴化学和松本油脂等十多家化学公司生产不同成份的抗菌整理剂,其抗菌剂种类大多是有机硅季铵盐、甲壳素、二苯醚芳香族卤化物或复合物;并由有关生产厂家和卫生组织等成立了“日本纤维制品卫生~jD-r协议会”。在英国抗菌卫生整理着重于在军事、医疗方面的应用,例如英格兰南部的多塞特研制成功了一种能吸收臭气和其他有害气体的布,它是天然纤维经氯化物和其他无机盐的特殊化学处理后制成的,目前已广泛地用于医疗上包扎溃烂伤口等。

2国内抗菌卫生整理的发展

国内对织物抗菌卫生整理的研究虽然起步较晚,但是发展很快。特别是北京洁尔爽高科技有限公司(原山东巨龙化工有限公司)1983年开始研究织物抗菌卫生整理技术,并取得了多项中国发明专利。该公司的抗菌整理剂SCJ一875已有l8年的生产历史,抗菌防臭整理剂SCJ.963大批量销往国内外市场,抗菌卫生整理织物的抗菌性、耐久性和安全性等质量指标分别通过了日本纺织检查协会、日本化纤检查协会、ITS、中国医学科学院、中国预防医学科学院、中国人民解放军卫生监测中心等多家权威卫生单位的测试,中国人民解放军90作训鞋中底布全部使用该公司生产的抗菌防臭整理剂。目前该公司生产的抗菌整理剂已有十余种,分别适用于棉、麻、丝、毛、粘纤、涤棉、锦纶、晴纶、涤纶等织物的抗菌卫生整理,并拥有独立的知识产权。多家国内外权威卫生单位测试和临床应用证明:该公司生产的SCJ一963抗菌整理织物具有明显的抗菌、消炎、防臭、防霉、止痒、收敛作用,可以完全杀灭接触织物的金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、淋球菌(国内流行株)、淋球菌(国际标准耐药株)、链球菌、肺炎球菌、脑膜炎球菌、大肠杆菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌、肺炎杆菌、绿脓杆菌、枯草杆菌、蜡状芽胞杆菌、白色念株菌、絮状表皮癣菌、石膏样毛癣菌、红色毛癣菌、青霉菌、黑曲霉菌等有害菌:洗涤100次后对金黄色葡萄球菌等抑菌率仍达99.9%以上,湿热120~C高压消毒及紫外线照射100h,其抑菌能力不变,病房使用过的床单上无病菌生长,病人无感染现象发生,对皮肤无刺激、无过敏反应,对人体无毒,无致突变性,能有效地预防沙眼、结膜炎、淋病、呼吸器官感染等疾病的传染,对防治脚癣、股癣、湿疹、疖痈、汗臭、脚臭、皮肤骚痒有显著效果。对织物的白度、色光无影响,不降低吸湿性透汽性和其它物理指标、手感柔软,穿着舒适。该产品对提高我国卫生保健水平具有较高的实用价值。

下面介绍的抗菌整理剂是近二十年来已在工业上应用或国外有资料介绍的抗菌性化合物:

2.1有机硅季铵盐抗菌整理剂。如美国DowComing公司的Dc.5700,北京洁尔爽高科技有限公司(原山东巨龙化工有限公司)的抗菌整理剂SCJ一877。DowComing公司介绍该产品通过浸轧法施加到织物,然后经过80~120~C烘燥即可。它是含有3一(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵42%的甲醇溶液(pH值6.5~7)。

该产品分子中一Si(OMe),使水溶性的季铵盐抗菌化合物有可能化学性地结合到织物上,又可能自身缩聚成膜,但该类抗菌剂对那些不带负电的细菌,就没有抗菌作用。同时阳离子季铵盐很容易和阴离子表面活性剂如肥皂反应,使该类抗菌剂的正电性消失,从而失去抗菌作用。

日本帝三制药公司与帝人公司协作研究成功的他衣及卡特s—I防菌剂,也是一种阳离子活性硅氧烷化合物的甲醇溶液外观为淡黄色液体,pH中性~弱酸性,处理后的织物具有较好的抗菌性。

2.2二苯醚抗菌整理剂,这类抗菌整理剂基本原理是二苯醚类化合物在纤维表面形成不溶性沉淀物或扩散进入纤维的皮层。腈纶纤维在40~140~C下,用含有0.01%~10%(O.w.f)2,4,4一三氯一2’一羟基二苯醚、氟化物和阳离子分散剂的分散型加工液处理几十秒至几十分,处理后的纤维具有杀菌性和拒水拒油性。其中氟化物可为氟乙烯、含氟烃的聚(甲基)丙烯酸酯等。2,4,4’一三氯一2’一羟基二苯醚与含氯漂白剂反应生成有毒氯化衍生物,并且该抗菌剂在加热或紫外线照射后会产生致癌物:四氯二嗯烷,已被禁止使用。

2.3硝基呋喃类抗菌整理剂,此类化合物是人们最感兴趣的整理剂,苏联对这类整理剂研究较多。经它处理的纤维具有广谱的抗菌性。5.哨基呋喃化合物借助铜盐(如醋酸铜)沉积在纤维素织物上可获得良好的抗菌性。使用硝基呋喃系化合物以及铜盐和二氰基二肼树脂的络合物对纤维素织物进行抗微生物处理,已获得原苏联国家专利。

2.4有机氮类抗菌整理剂:如AVEOIABIOCIDES公司的REPUTEX20抗菌剂,北京洁尔爽高科技有限公司的抗菌整理剂SCJ.875。涤纶、耐纶和丙烯腈纤维织物,浸轧含有聚氧化烯基和≥2个自由基聚合双键的单体与 的水溶液混合后聚合(如用电子束照射),织物再在溶有的水溶液中处理,然后轧水烘干。整理后的织物具有良好的抗菌性和抗静电性与防污性。也可将织物浸轧在含有N,N一二甲基一N’一苯基一N’一(二氯氟甲基硫代)磺酰胺和聚乙二醇壬基醚的水分散体溶液中,浸轧后烘干,处理后的织物经20次洗涤仍具有优异的抗菌性。

2.5 2一(4’一噻唑基)苯并咪唑、N一(一氟二氯甲基硫)邻苯二酰胺、仅一溴代肉桂醛基一硫代)苯并咪唑和仅一溴肉桂醛等可溶于有机溶剂的化合物和烷乙烯脲、二甲基聚硅氧烷和聚氧乙烯的部分甲基取代物处理织物可获得耐久的抗菌性,不降低织物的吸水性。

2.6将苯并咪唑甲酸甲酯以盐酸水溶液溶解后,加入稳定剂如聚乙烯醇,再加入碱剂,使之成沉淀颗粒很微细的水分散液,在处理纺织品时能很好地渗透入纤维,产生抗真菌性。

2.7将含有用于腈纶纤维的溶剂(如碳酸亚乙酯)和粉粒直径小于纤维直径十分之一的杀菌性金属或其他化合物(如Ag、Cu、AgC1、Cul、Cu(OH)等)的加工液施加到织物上,然后进行热处理,使细粉扩散入纤维皮层,最后经固着处理,处理后的织物具有良好的杀菌性。

2.8采用BCA(ot一溴肉桂醛)和747(2一【3,5一甲基吡啶基】一6一羟基一4一苄基嘧啶)处理尼龙66织物,洗涤10次仍有较好的抗菌作用。

2.9腈纶或含有丙烯氰基的耐纶以硫化铜等处理具有明显的抗菌防臭、防静电效果。

2.10将具有抗菌性的无机金属盐、金属氧化物或光催化剂通过丙烯酸酯等成膜物质粘附(商业上,有人称为“植人”)到织物上,在特定条件下具有的较好的抗菌效果。但存在着手感硬、降低织物的透气性等问题。

除此之外,还有许多抗菌卫生整理的方法,如a、用一氯五氢氧化二铝或四异丙基钛酸与抗菌剂1一羟基一2一吡啶硫酮处理织物,然后烘干,以改进的奎因试验检验具有较高的抗菌率ob、通过多官能活性基将甲壳素和织物连接在一起,处理后的织物具有一定的抗菌耐洗涤性。c、对纤维素纤维进行乙酰化、苯酰化改变基质获得耐久的抗菌性。d、将抗菌化合物应用微胶囊技术结合到织物上,获得耐久的抗菌性。e、苏联学者在棉纤维上接枝共聚丙烯酸铜或1,2一二甲基一5一乙烯吡啶获得抗菌性。f、异噻唑啉酮类化合物、三氟甲基二苯基醚、四一(N一羟甲基一氨基甲酰乙基)一乙撑二胺、1一双一三氟甲基-吡啶基一3一芳基脲等也有用于抗菌卫生整理的报道。

3结语

3.1目前国内外织物抗菌卫生整理技术的研究已走到了成熟阶段,抗菌整理棉织物的抗菌谱、耐久性明显好于抗菌合成纤维。抗菌阻燃、抗菌防静电防污、抗菌拒水拒油等多功能产品,以及抗菌漂白一浴法、抗菌染色一浴法等新工艺的出现标明了抗菌整理纺织品新时代的来临。

3.2北京洁尔爽高科技有限公司的抗菌整理剂的抗菌性、耐久性和安全性等质量指标分别通过了日本纺织检查协会、日本化纤检查协会、ITS、中国医学科学院、中国预防医学科学院、中国人民解放军卫生监测中心等多家权威卫生单位的测试,并取得了抗菌整理剂多项中国发明专利,标明了中国的抗菌防臭整理剂的研制、生产已经走到领先水平。

3.3抗菌纺织品对提高我国卫生保健水平和降低公共环境交叉感染率具有重要的实用价值。应尽快建立抗菌纺织品的国家标准,以有利于抗菌产品的推广与应用。

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