李 娜 ，羅 虎

（1.中華人民共和國(guó)玉林出入境檢驗(yàn)檢疫局，廣西 玉林 537000；2.中華人民共和國(guó)欽州出入境檢驗(yàn)檢疫局，廣西 欽州 535000）

自然界中存在著大量的細(xì)菌、真菌等微生物，其存在與人類的生活密切相關(guān)。微生物不僅污染藥品、食品、衣物，還會(huì)直接危害人體健康甚至誘發(fā)大規(guī)模傳染病。紡織品在生產(chǎn)、加工和貯存過程中，由于環(huán)境溫暖潮濕，衛(wèi)生要求低，極易引起細(xì)菌污染[1]。紡織品在使用過程中，皮膚表面排除的汗液、皮脂、油垢等代謝廢物和來自外部的食物殘?jiān)矔?huì)成為有害細(xì)菌滋生的溫床。因此，在紡織品的生產(chǎn)加工過程中加入抗菌劑，提高其衛(wèi)生保健功能，可以防止織物被微生物沾污，保護(hù)人體免受有害細(xì)菌的侵害，降低公共環(huán)境的交叉感染[2]。

抗菌劑通常是指用于活組織防治微生物的藥物，具有使用濃度低，作用溫和，刺激性小，對(duì)人體無毒副作用，可抑制或妨礙細(xì)菌生長(zhǎng)、繁殖、抑制其活性，并具有一定的殺滅作用。此外，用于紡織品整理的抗菌劑還應(yīng)具備高效廣譜的抗菌能力，抗菌效果持久，耐洗滌，耐磨損，壽命長(zhǎng)；耐熱，耐日曬，不易分解失效，柔軟，透濕，舒適性好；使用安全，對(duì)人體健康無害，低污染等特點(diǎn)[3]。

通過化學(xué)鍵合、化學(xué)粘合、吸附及非極性范德華力結(jié)合等作用，可使抗菌劑固著在纖維或織物上，從而使織物獲得所需要的抗菌、抑菌、防霉等性能的加工過程，即為抗菌整理過程[4]。經(jīng)過抗菌整理的纖維或織物能有效觸殺和接觸織物的微生物，同時(shí)，減少了細(xì)菌繁殖所產(chǎn)生的臭氣，從而達(dá)到了長(zhǎng)期衛(wèi)生、安全的目的。與傳統(tǒng)的抗菌滅菌方式相比，更加方便、經(jīng)濟(jì)，有效減少了交叉感染、疾病傳播，并且免去了清洗、保潔工作，提高了人們的生活質(zhì)量。

1 抗菌劑的作用機(jī)理及種類

隨抗菌劑的品種不同，作用機(jī)理與方式也不同?？咕鷦?duì)細(xì)胞的作用機(jī)理大致包括以下3種：(1)釋放機(jī)理。經(jīng)過整理的織物在足夠的濕度下能有控制地釋放出抗菌劑，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)足以殺死或抑制細(xì)菌和真菌的生長(zhǎng)；(2)再生機(jī)理。抗菌織物在含漂白劑的水洗過程或經(jīng)紫外線照射后能再生形成有效的殺菌劑，使織物表面的抗菌劑能維持在一定濃度而具有持久抗菌性；(3)阻隔機(jī)理。通過將某種陽(yáng)離子物質(zhì)與纖維結(jié)合，在織物表面生成生物障礙體，防止微生物穿過織物，達(dá)到靜態(tài)抑菌的效果[5]。

抗菌劑的抗菌方式主要有溶出型和非溶出型2種。溶出型抗菌劑在培養(yǎng)基上向周圍擴(kuò)散并形成抑菌環(huán)，在抑菌環(huán)內(nèi)的細(xì)菌均會(huì)被殺滅并不再生長(zhǎng)，達(dá)到抗菌效果；而后者在其周圍不會(huì)形成抑菌環(huán)，而主要靠抗菌劑直接與細(xì)菌接觸，凡是能與抗菌劑接觸到的細(xì)菌都會(huì)被吸附殺滅，使其無法存活繁殖，這種方式又稱為吸附殺菌[6]。

目前市場(chǎng)上使用的紡織品抗菌劑主要有有機(jī)抗菌劑、無機(jī)抗菌劑和天然抗菌劑3大類。無機(jī)抗菌劑主要用于制造抗菌等功能纖維，近年來也有研究將其應(yīng)用于織物的后整理；有機(jī)和天然產(chǎn)物抗菌劑既可用于制造功能纖維，也可用于織物后整理。

有機(jī)類是使用最早的抗菌劑，也是目前織物用抗菌劑的主體，多為傳統(tǒng)抗菌劑, 以有機(jī)酸、酚、醇為主要成分, 以破壞細(xì)胞膜、使蛋白質(zhì)變性代謝受阻等為抗菌機(jī)理。其優(yōu)點(diǎn)是殺菌力強(qiáng)、效果持久、來源豐富；缺點(diǎn)是毒性大, 會(huì)產(chǎn)生微生物耐藥性，耐熱性較差, 易于遷移等[7]。按其化學(xué)結(jié)構(gòu)特征，可分為季銨鹽類、苯類、脲類、胍類、雜環(huán)類、有機(jī)金屬類等。季銨鹽類抗菌劑可作用于細(xì)菌細(xì)胞的表層，破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜。作用方式有兩種：一種是抗菌劑的陽(yáng)離子吸引帶負(fù)電荷的細(xì)菌細(xì)胞壁，長(zhǎng)鏈烷基接觸到細(xì)菌細(xì)胞壁的另一側(cè)，由于抗菌劑的陽(yáng)離子吸引帶負(fù)電荷的細(xì)菌細(xì)胞壁，其長(zhǎng)鏈烷基破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁而殺死細(xì)菌；二是抗菌劑的陽(yáng)離子吸引帶負(fù)電荷的細(xì)菌細(xì)胞壁，長(zhǎng)鏈烷基接觸細(xì)菌另一側(cè)，由于受抗菌劑陽(yáng)離子的吸引，負(fù)電荷減少，繼而細(xì)胞壁破裂，內(nèi)溶物滲出而死。有機(jī)硅季銨鹽系列抗菌衛(wèi)生整理劑是一類新型的陽(yáng)離子表面活性劑, 其分子結(jié)構(gòu)可變性強(qiáng),性能優(yōu)良，合成簡(jiǎn)單，很有應(yīng)用前景[8]。苯酚類抗菌劑較穩(wěn)定,抑菌能力強(qiáng),但大多有氣味,殺菌能力有限,對(duì)皮膚有一定刺激性,容易變色。脲類和胍類抗菌劑的特點(diǎn)是廣譜抗菌，對(duì)真菌的抑制效果很好，低毒安全，是很有前途的抗菌劑，可用于開發(fā)醫(yī)用抗菌纖維的抗菌劑。而雜環(huán)類抗菌劑則對(duì)錦綸織物有強(qiáng)的吸附力和柔軟作用。有機(jī)金屬化合物主要是有機(jī)鋅、有機(jī)銅、有機(jī)鈦等化合物，采用接枝共聚的方式應(yīng)用于纖維中[8~9]。

無機(jī)類抗菌劑與有機(jī)類、天然類抗菌劑相比,具有長(zhǎng)效、不產(chǎn)生耐藥性、無毒副作用等優(yōu)點(diǎn), 特別是其突出的緩釋性和良好的耐熱性，多為金屬離子以及一些光催化抗菌劑和復(fù)合整理抗菌劑。無機(jī)抗菌劑的組成，主要包括載體與抗菌成分，其中載體不是抗菌成分,而是保證活性組分穩(wěn)定，同時(shí)具有緩釋性[10]。抗菌成分主要是一些金屬離子，如Pd、Hg、Ag、Cu、Zn等以及它們的化合物，通過與細(xì)菌中的細(xì)胞蛋白結(jié)合，使細(xì)菌變性或失活?？紤]到安全性，常選用Ag、Cu、Zn。但由于Cu離子帶有顏色，影響織物外觀；Zn抗菌性差，其強(qiáng)度僅為Ag的1 /1000。因此市場(chǎng)上商品化的絕大多數(shù)使用載銀無機(jī)抗菌劑。光催化抗菌劑均為半導(dǎo)體化合物，其抗菌機(jī)理為：當(dāng)吸收表面輻射光能超過其禁帶寬度時(shí)，二氧化鈦價(jià)帶上的電子被激發(fā)，超過禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶，在價(jià)帶上產(chǎn)生相應(yīng)穴（h+），同時(shí)也生成電子（e-）。此時(shí)e-和h+存在兩種可能性：一是e-和h+復(fù)合,將所吸收的光以熱和光的形式釋放,無法利用所吸收的光能；二是e-和h+分離將所吸收的光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能, 內(nèi)部電子被激發(fā)形成活性氧類的超氧化物和羥基原子團(tuán)，具有很強(qiáng)的氧化功能，可以破壞細(xì)胞膜，使細(xì)胞質(zhì)流失，凝固病毒的蛋白質(zhì)，抑制病毒的活性、撲捉殺除空氣中的細(xì)菌，達(dá)到抗菌目的。復(fù)合型抗菌劑具有光催化抗菌和金屬離子活性抗菌的復(fù)合抗菌作用，典型代表是氧化鋅晶須復(fù)合抗菌劑，其抗菌機(jī)理與以上兩者相類似[11~12]。

天然抗菌劑主要來自于天然物質(zhì)的提取物，可從天然動(dòng)植物中提取或直接使用，生產(chǎn)和使用過程中，對(duì)環(huán)境污染小，生物相容性小，但耐熱性差，在160~180℃時(shí)即可碳化分解，因此縮小了其使用范圍[13]。近年來，由于人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)和綠色紡織品的流行，天然抗菌劑越來越受到人們的關(guān)注。目前研究較多的主要有動(dòng)物類的甲殼質(zhì)和殼聚糖，及植物類的檜柏油、艾蒿、蘆薈等[14]。甲殼質(zhì)和殼聚糖及其衍生物具有抗菌活性，其分子中的氨基酸可吸附細(xì)菌，和細(xì)胞壁表面的陰離子成分結(jié)合，阻礙細(xì)胞壁的生物合成，阻止細(xì)胞壁內(nèi)外物質(zhì)的輸送，從而達(dá)到抗菌效果。其分子式如圖1所示。

圖1 甲殼素和殼聚糖的分子式

植物類提取物通常是液體，常利用微膠囊技術(shù)整理紡織品。該技術(shù)是將一種或幾種抗菌提取物的活性成分包裹在微膠囊中，再利用樹脂固著在纖維上。當(dāng)纖維中的膠囊和皮膚接觸摩擦?xí)r就會(huì)爆裂開，散發(fā)出抗菌物質(zhì)，從而發(fā)揮作用。目前使用最多的是檜柏油，此外還有艾蒿、甘草、茶葉、蕺菜、蘆薈、蜂膠等[15]，此外，還有微生物的發(fā)酵物及昆蟲抗菌性蛋白質(zhì)。前者可作用于細(xì)菌細(xì)胞核蛋白的子單位上，阻礙間核糖核酸的密碼因子和特核糖核酸反密碼因子的相互作用，使其合成異常蛋白質(zhì)而致死。后者是利用昆蟲體內(nèi)分離出的抗菌性的蛋白質(zhì)作為抗菌劑而起到抗菌效果，目前還沒有實(shí)際應(yīng)用的報(bào)道，但其具有廣闊的應(yīng)用前景。

2 抗菌加工方法

目前紡織品抗菌加工方法主要有兩種，即功能纖維法和后整理法。前者又包括共混紡絲法和復(fù)合紡絲法[16]。

共混紡絲法是將抗菌劑和分散劑等助劑與纖維基體樹脂混合，通過熔融紡絲的方式生產(chǎn)抗菌纖維，該法主要是針對(duì)一些沒有反應(yīng)性側(cè)基的纖維，如滌綸、丙綸等。該法工藝簡(jiǎn)便、成本低、安全性高，制得的纖維可使抗菌劑均勻分散其中，并可慢慢向外滲透，抗菌效果持久，織物手感好。但要求抗菌劑有較高的耐熱性和安全性，且對(duì)聚合物有良好的分散性和相容性。通過該方法可獲得永久性抗菌纖維，為后續(xù)各種抗菌紡織品的開發(fā)提供了廣闊的發(fā)展空間。復(fù)合紡絲法是利用含有抗菌成分的纖維與其他纖維或者不含有抗菌成分的纖維復(fù)合紡絲，制成并列型、芯鞘型、鑲嵌型、中中多心型等結(jié)構(gòu)的抗菌纖維。該法使抗菌纖維成為復(fù)合纖維中的一個(gè)并列成分，或?qū)⑵鋼降嚼w維的表層，既節(jié)省了原料，又利于保持纖維的基本性能，該方法也同樣要經(jīng)過熔融、紡絲過程，與共混紡絲類似。

后整理法是指用含抗菌劑的溶液或樹脂對(duì)織物進(jìn)行浸漬、浸軋或涂覆處理，通過高溫焙烘或其他方法蒸發(fā)，使織物上沉淀一層不溶或微溶的抗菌劑的過程，一般在染整加工最后階段進(jìn)行。有以下幾種方式：在反應(yīng)性樹脂或成膜物質(zhì)的媒介作用下，用噴霧法、浸軋法或涂層法使抗菌劑附著在織物表面；纖維上的官能團(tuán)與抗菌劑上的活性基團(tuán)反應(yīng)，形成牢固的化學(xué)鍵；用噴濺法將金屬附著在纖維表面。

4 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代以來，抗菌加工整理技術(shù)有了較快發(fā)展，出現(xiàn)了抗菌阻燃、抗菌防螨、抗菌防污防靜電、抗菌拒水拒油等多功能產(chǎn)品，還出現(xiàn)了抗菌漂白一浴法、抗菌染色一浴法等新工藝。美歐國(guó)家的抗菌產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，多為有機(jī)抗菌劑，并受到消費(fèi)者歡迎。美國(guó)對(duì)抗菌整理劑的生產(chǎn)控制很嚴(yán)，故其抗菌劑種類少且價(jià)格高。日本的抗菌劑生產(chǎn)廠家較多，但產(chǎn)品多以有機(jī)硅季銨鹽、甲殼素、二苯醚芳香族鹵化物或復(fù)合物為主，是全球抗菌紡織品最大的市場(chǎng)[17]。我國(guó)在抗菌劑方面的研究起步晚，但發(fā)展快，目前在產(chǎn)品質(zhì)量、檢測(cè)方法都已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，產(chǎn)品的抗菌性、持久性及安全性都得到了國(guó)際范圍的認(rèn)可，很多產(chǎn)品在日本等國(guó)家享有較高聲譽(yù)。

雖然目前抗菌劑的加工技術(shù)日趨成熟，并出現(xiàn)了效果好、安全性高的產(chǎn)品，但仍有問題亟需解決。如抗菌譜問題，由于細(xì)菌、真菌、霉菌具有不同的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，因此單一抗菌集團(tuán)的抗菌劑很難具有廣譜的作用；由于抗菌劑本身沒有和纖維牢固結(jié)合的基團(tuán)，不具有良好的耐洗性。且目前國(guó)內(nèi)抗菌產(chǎn)品的質(zhì)量體系不夠健全，缺乏相關(guān)的質(zhì)量監(jiān)督部門，消費(fèi)者也無法從外觀上鑒別紡織品抗菌性能的好壞。因此，建立健全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督和管理體系，使紡織品抗菌整理得到健康發(fā)展，具有重要意義。

目前市場(chǎng)上應(yīng)用的抗菌材料多以有機(jī)抗菌劑為主，但其效果一般較差，僅防霉菌作用較強(qiáng)，且耐熱性、穩(wěn)定性差，而無機(jī)抗菌劑卻無此缺陷，因此具有持久性、耐熱性和高安全性的無機(jī)抗菌劑將會(huì)有良好的發(fā)展前景。從抗菌效果和持久性來看，抗菌纖維織物都優(yōu)于后整理織物，所以開發(fā)新型的具有永久抗菌效果的抗菌纖維是紡織品研究的新趨勢(shì)[8]。未來幾年內(nèi)，全球抗菌紡織品市場(chǎng)將增長(zhǎng)10%，而健康、天然、環(huán)保已經(jīng)是21世紀(jì)紡織工業(yè)的發(fā)展方向[18]。

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