新型银系织物抗菌整理剂雅洁TM

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赵正坤  闫春梅  赵福彦  赵栋 
 
（北京集研科技有限公司，100091）
（Tel：010-62816103，jiyankeji@163.com）
 
摘要：本文概述了抗菌整理剂的技术背景，对北京集研科技有限公司开发的新型抗菌整理剂雅洁^TM进行了表征,并对其于织物中的应用进行了评价，结果表明，雅洁^TM是一种以银为主要组成的抗菌整理剂，经其整理的织物抗菌性能优异，其对大肠杆菌ATCC 25922、金黄色葡萄球菌ATCC 6538和白色念珠菌ATCC10231的抗菌率均为99.9%，抗菌耐洗涤性能优秀，经标准方法洗涤50次后，其对上述三种菌种的抗菌率均超过90%，特别的，所制抗菌织物还有自清洁的效果。
 
关键词：雅洁^TM  银  抗菌剂  织物整理   抗菌广谱  耐洗涤 
 
1 技术背景
随着社会的发展和工业化进程的不断推进，生态环境遭到了严重的破坏，人类的生存环境状况不断恶化，有害微生物肆虐。通常，人们通过在日常用品本体材料中添加抗菌剂以实现其抗菌功能，以控制和预防有害微生物对人类健康的威胁。基于现在市场中抗菌制品的数量有限，更多的日常用品需要进行抗菌化整理，其中，纺织物与人们的生活息息相关，赋予其抗菌功能显得尤为重要，特别的，对于天然的棉制品，需要通过外整理的方式赋予其抗菌功能。众所周知，棉织物可以为细菌的生长提供碳源和氮源，且棉织物在使用过程中容易沾附汗水，皮脂等排泄物，而这些物质又是细菌生长的良好营养物质；同时，由于人体的温度适宜细菌的生长，若织物上带有大量的病原性细菌，这些细菌就很容易大量繁殖并侵入人体从而引起疾病。宾馆、洗浴中心等公共场所用毛巾、被单等，出入公共场所时人们穿戴的衣物等，特别的，医疗、医药、及食品等行业所使用的纺织品辅料(纱布、手术巾)、床单、工作服等均有可能成为细菌的传播媒介，造成交叉感染或细菌污染，从而降低医疗、保健的卫生水平。据卫生部组织的有134所医院参加的“全国医院感染监控系统”提供的资料，目前住院病人的医院感染率为9.7%。每年全国约有500万病人发生医院感染。在医院死亡的病人中，约有1/3至1/4直接死于医院感染。感染的病原体以金黄色葡萄球菌为主，其次为大肠杆菌、绿脓杆菌等，95%以上为条件致病菌^[1]。综上所述，人们需要对这些纺织制品，特别是棉制品进行抗菌整理，赋予其抗菌功能以保护人们的健康。
目前，单一的液体抗菌整理剂：如季铵盐类、有机胍类液体抗菌剂或者消毒液，其特点是作用迅速，但时效差，如铜离子、银离子类液体抗菌剂，又有易变色的缺陷，如锌离子类液体抗菌剂，又有抗菌效率太低的缺陷，离子类抗菌剂由于其溶出抗菌的特点，其耐水洗涤性差。基于上述因素，人们往往通过采用有机抗菌剂和无机抗菌剂复配的方式来制备抗菌整理剂。如中国专利CN 100521943C公开了一种无机/有机纳米复合抗菌剂及其纤维制品应用：将负载有银、铜、锌的沸石、玻璃等材料的无机抗菌剂与季铵盐、异噻唑啉酮类、胍类有机抗菌剂复合，经整理之织物其抗菌耐久性和广谱性能得到了提高，其快速杀菌性能优越，但其耐洗涤性能仍不理想，通过抑菌环试验会发现其抑菌环环宽甚至可达10mm,经水洗涤后抑菌环环宽大幅减小，这类抗菌整理剂中的有效成分可溶出速率太快，其抗菌耐久性能不理想，同时也意味着使用安全性的降低^[2]。
专利报道还有一类抗菌整理剂，纳米银离子抗菌整理剂和纳米银抗菌整理剂，本文作者对此做了大量的调查工作和比对试验。在多数情况下，基于银离子与棉织物有化学键连，其整理的织物的抗菌耐洗涤性能得到大大提高，不稳定的纳米银离子抗菌整理剂整理之织物经水洗涤20次后对大肠杆菌ATCC25922的抗菌率能达到90%以上，较为稳定的纳米银离子抗菌整理剂经水洗涤10次后对大肠杆菌ATCC25922的抗菌率能达到90%以上，但基于银离子的活泼性，特别是在整理液中银离子浓度较高时，在自然光照射下，整理之织物即发生不可预料的颜色变化；纳米银抗菌整理剂基于其纳米效应，可以附着于纤维表面，结合较为牢固，经该类整理剂整理之织物经水洗涤20次后，对大肠杆菌ATCC25922的抗菌率在90%以上，但纳米银抗菌整理液本身带有颜色，整理织物的范围大大受限。
目前，始终需要一种使用安全、耐变色性能优越、抗菌耐洗涤性优越的用于棉织物及化学纤维上的抗菌整理剂，要求经该抗菌整理剂整理的织物能够有效杀灭有害微生物。
北京集研科技有限公司在深入研究和技术积累的基础上，开发了一种新型的抗菌织物整理剂雅洁^TM。本文报道了该抗菌整理剂及其应用效果。雅洁^TM作为织物抗菌整理剂，具有优秀的抗菌性和优异的耐洗涤性能。
 
2 抗菌织物试样的制备
2.1原材料与仪器
纳米无机抗菌剂Ａ（自制），其它助剂，去离子水，普通棉织物，混纺织物（65%-67%涤纶和33%-35%的棉），腈纶织物，涤纶织物；
分析天平，磁力搅拌器，超声波振荡器，辊压机。
使用D/max-rA转靶多晶体X射线衍射仪分析（日本Rigaku出品），其条件如下：铜靶（Cu Ka）、X射线波长1.5406nm、扫描范围为10-90°、扫描速率为0.02度/秒。对本文所述纳米无机抗菌剂Ａ进行X射线衍射分析，其结果见图1，该图出现了银的特征吸收峰。

图1纳米无机抗菌剂Ａ的XRD图
2.2制备方法
按配方比例准确称取上述原材料分别装入烧杯中，使用磁力搅拌器充分搅拌后，超声分散制成抗菌整理剂雅洁^TM；用去离子水将雅洁^TM稀释50倍制成整理工作液；采用浸轧法制备抗菌织物样品（浴比１：10；轧压带液率75%）；晾干或烘干（80~100℃）。

 
3 测试方法
3.1 抗菌性能测试标准
抑菌环试验（定性）：GB/T 20944.1-2007 《纺织品 抗菌性能的评价 第1部分：琼脂扩散法》。
吸收法试验（定量）：GB/T 20944.2-2007《纺织品 抗菌性能的评价 第2部分：吸收法》，JIS L 1902 -《2002 纺织制品抗菌活性和效率的测试》，卫生部消毒技术规范（2002年版）2.1.8。
3.2洗涤试验
洗涤试验参照FZ/T 73023-2006《抗菌针织品 附录C 抗菌织物试样洗涤试验方法》的洗涤程序。

 
4  雅洁^TM在织物上的应用和性能评价
4.1抑菌环结果
参照抑菌环试验方法，并选用大肠杆菌ATCC 25922进行抑菌试验。不同未洗涤样品与抑菌环直径的关系见表1。
表1 不同抗菌织物试样与抑菌环直径的关系

抗菌织物类型	纯棉	混纺	腈纶	涤纶
三组平行样片 抑菌环环宽/mm	0.5 0.1 0	0.1 0.3 0.1	0.1 0.3 0.1	0.1 0 0.1
平均环宽/mm	0.2	0.2	0.2	0.1
试样下长菌情况	无	无	无	无

   
从表1可看出，抗菌织物试样抗菌效果好。参照FZ/T 73023-2006抗菌针织品判定方法，抑菌环宽超过1mm，抗菌棉织物样品为溶出性抗菌，由于附着在该织物上的抗菌有效成分的量是固定的，随着抗菌有效成分的不断溶出，其抗菌性能会逐渐衰竭。本文所述抗菌棉织物试样抑菌环宽小于1mm，为非溶出型抗菌，其使用安全性更高，同时其抗菌耐久性能也得到大幅度提高。采用国内上海沪正纳米科技有限公司提供的AGS-F-150和北京崇高纳米科技有限公司提供的安迪美-CAG，按照提供之整理工艺制备抗菌棉织物，通过抑菌环试验发现其抑菌环宽度均超过3mm，而采用季铵盐类有机抗菌剂的抑菌环宽超过8mm。
 
4.2抗菌率测试结果
采用本文3.1所述洗涤方法洗涤抗菌织物样品，参照GB/T 20944.2-2007 《纺织品 抗菌性能的评价 第2部分：吸收法》进行抗菌测试，不同类型织物洗涤50次后其对大肠杆菌ATCC 25922、金黄色葡萄球菌ATCC 6538和白色念珠菌ATCC10231的抗菌率的关系见表2，所制抗菌棉织物对大肠杆菌ATCC 25922的抗菌率与洗涤次数的关系见表3。
表2 抗菌棉织物试样抗菌耐洗涤性能

织物类型	纯棉	混纺	腈纶	涤纶
大肠杆菌 ATCC 25922	99.9%	99.9%	99.9％	99.8%
金黄色葡萄球菌ATCC 6538	99.9%	99.9%	99.9%	99.9%
白色念珠菌ATCC10231	99.9%	99.9%	99.9%	99.9%

 
表3抗菌棉织物试样抗菌耐洗涤性能

洗涤次数	0次	30次	50次	70次	100次
大肠杆菌 ATCC 25922	99.9%	99.9%	99.9％	99.8%	96.2%

从表2与表3可看出，由雅洁^TM制备的抗菌织物样品耐洗涤性能优秀，采用国内上海沪正纳米科技有限公司提供的AGS-F-150和北京崇高纳米科技有限公司提供的安迪美-CAG，按照提供之整理工艺制备抗菌棉织物，前者洗涤10次后对大肠杆菌ATCC 25922的抗菌率为99.9%，后者洗涤20次后对大肠杆菌ATCC 25922的抗菌率为99.9%，所制涤纶样品洗涤20次后对大肠杆菌ATCC 25922的抗菌率为0%。
4.3 自清洁效果
由雅洁^TM制备的抗菌棉织物样品还有一个显著的特征，雅洁^TM在棉织物纤维的表面能形成一层疏水性的纳米粒子膜，表现为荷叶效应，灰尘等污物或污水不易附着，具有自清洁的效果，见图2。

图2 抗菌棉织物疏水图（左：未整理棉织物，右：抗菌棉织物）
采用美国FEI公司生产的场发射扫描电镜 ESEM XL-30对织物纤维进行电镜分析，结果见图3，结果显示经整理棉织物的表面富集大量的纳米至微米级颗粒，组成上文所述纳米粒子膜，呈现荷叶效应。

图3织物抗菌整理前后SEM图（左：未整理棉织物，右：抗菌棉织物）
 
采用上海尖端光电科技有限公司提供的JC2000A型接触角测量仪对去离子水在覆有纳米粒子膜的棉织物表面的接触角进行测量，结果显示其接触角大于90度。

5小结
随着人们对生活品质的不断追求，抗菌纺织品的开发研究具有重要的意义。随着纳米科技的发展，其应用越来越广泛，将纳米技术应用于织物的抗菌整理也是目前研究的一个热点。表4列出了部分用于纺织品后整理的抗菌整理剂产品^[3]。
表4 部分银系抗菌后整理剂

生产厂	产品	应用	性能
Ciba Thomson Dohmen Rudolf 日清纺	IrgaGuard B 5000/5120 Ultra-Fresh Spilpure DOCAIR RUCO-BAC AGP Ag Fresh	涤纶、锦纶 棉、涤纶、锦纶等 棉 棉 棉	持久、高温加工不分解 耐50次水洗 高效持久 耐50次水洗 持久

从抗菌效果、持久性和自清洁效果来看， 雅洁^TM可以起到延长被整理棉织物的清洗周期，起到节水的效果，具有低碳环保的特点，有广泛的社会经济效应。
 
参考文献
1. 何瑾馨等，CHMA医用广谱抗菌耐洗涤织物的应用性能测试及临床应用，中国纺织大学学报，1998（1）：27.
2. 李毕忠等，中国专利CN 100521943C,一种无机/有机纳米复合抗菌剂及其纤维制品应用.
3. 邢彦军等，银系抗菌纺织品的研究进展，纺织学报2008，29（4）：127－133.