張振方,孔　楠,王梅珍,林　玲,萬　明

(1.浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江寧波 315211；

2.寧波市先進(jìn)紡織技術(shù)與服裝CAD重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江寧波 315211；

3.西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西西安 710048；4.蘇州科技學(xué)院數(shù)理學(xué)院，江蘇蘇州 215011)

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抗菌纖維及其在紡織中的應(yīng)用研究

張振方1,2,3,孔楠4,王梅珍1,林玲2,萬明3

(1.浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江寧波 315211；

2.寧波市先進(jìn)紡織技術(shù)與服裝CAD重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江寧波 315211；

3.西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西西安 710048；4.蘇州科技學(xué)院數(shù)理學(xué)院，江蘇蘇州 215011)

摘要：抗菌纖維及紡織品應(yīng)用前景巨大。概述了抗菌纖維的分類、測試方法及抗菌紡織品的應(yīng)用，以期對后續(xù)抗菌產(chǎn)品的研究提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：銀系抗菌纖維抗菌紡織品

0引言

微生物存在于人們生活的角角落落，有些如螨蟲、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等有害生物會影響人們正常的日常生活。抗菌纖維及紡織品則應(yīng)運(yùn)而生，所謂抗菌纖維及紡織品是指具有抑菌或殺菌、真菌或病毒等有害生物的功能性作用的纖維或織物。隨著生活水平的提高，消費(fèi)者已經(jīng)從最開始的追求保暖舒適轉(zhuǎn)化為功能性、安全、健康的消費(fèi)觀念，因此，抗菌紡織品的市場潛力巨大。本文將具體介紹抗菌纖維的種類、抗菌紡織品及其抗菌檢測方法，以期對抗菌領(lǐng)域的應(yīng)用提供指導(dǎo)。

1抗菌纖維的分類

目前，抗菌纖維主要分為天然抗菌纖維和人工抗菌纖維[1]。天然抗菌纖維是指由于纖維自身的結(jié)構(gòu)或含有的化學(xué)物質(zhì)具有抑菌或殺菌的功能性作用。人工抗菌纖維是指通過后整理將抗菌劑加入到纖維表面或內(nèi)部，抗菌劑在釋放過程中起到殺菌的作用。

1.1天然抗菌纖維

1.1.1木棉纖維

木棉纖維是具有兩端封閉的大中空結(jié)構(gòu)天然纖維，中空率一般達(dá)到84.6%以上。劉維以大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及螨蟲對木棉纖維進(jìn)行測試，結(jié)果顯示木棉纖維對大腸桿菌(革蘭氏陰性菌)具有明顯的殺菌作用，但對金黃色葡萄球菌(革蘭氏陽性菌)無明顯的殺菌作用，對于螨蟲的驅(qū)螨效果明顯，驅(qū)螨率達(dá)到87.54%。木棉纖維具有抗菌劑防螨作用的原因可能是由于纖維中含有一種天然的、苦味的物質(zhì)。嚴(yán)小飛等對木棉纖維的抗菌測試結(jié)果中表明，對大腸桿菌及金黃色葡萄球菌的抗菌率在50%以上，但依然達(dá)不到GB/T 20944.2-2007標(biāo)準(zhǔn)的要求，其分析對木棉抗菌性的原因?yàn)槟久蘩w維外壁的一種物質(zhì)。其對木棉混紡毛巾織物進(jìn)行了抗菌測試，發(fā)現(xiàn)該織物不具有抗菌作用，說明木棉混紡毛巾織物在經(jīng)過后處理及磨損過程中，外壁物質(zhì)脫落，進(jìn)一步驗(yàn)證了上述兩位研究者的結(jié)論。此外，由于木棉兩端封閉，對于厭氧性有害細(xì)菌而言，不利用細(xì)菌的生存，也許是具有抗菌作用的另外一個原因。

1.1.2殼聚糖纖維

殼聚糖是直鏈大分子，分子取向度好，具有良好的成纖維性，殼聚糖纖維對蛋白質(zhì)具有很好的親和性，無毒性，但對各種細(xì)菌、真菌有較好的抗菌效果[2]。所謂的殼聚糖纖維是甲殼素在濃堿溶液中加熱處理后脫除乙?；玫降?。對于殼聚糖纖維的抗菌機(jī)理可大致歸結(jié)[3]如下：

(1)殼聚糖對細(xì)胞會有直接損傷或者胞外干擾作用；

(2)殼聚糖作為信號物質(zhì)發(fā)揮作用或者在細(xì)胞內(nèi)對細(xì)胞代謝的干擾作用。殼聚糖可進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)與胞內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸等物質(zhì)相互作用，抑制細(xì)菌生長，干擾細(xì)胞正常代謝。

殼聚糖纖維及其紡織品的應(yīng)用主要針對于醫(yī)用敷料，例如止血棉、紗布等，可針對燒燙傷病人，一方面由于殼聚糖織物的抗菌作用，一方面殼聚糖織物透氣透水性很好[4]。

1.1.3麻纖維

具有抗菌作用的麻纖維包括大麻纖維、亞麻和羅布麻纖維。大麻纖維的抗菌大致可歸結(jié)為兩方面：a.大麻纖維含有大麻酚類物質(zhì)，該物質(zhì)是大麻纖維具有抗菌性的原因。b.大麻是中空纖維，富含氧氣，使得厭氧細(xì)菌較難生存，這類似于木棉纖維。呂銳等以金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、大腸埃希菌和白色念珠菌對羅布麻纖維進(jìn)行抗菌性測試，抑菌率分別為47.7%、69.0%、56.6%和40.1%，證明羅布麻具有良好的抗菌性。劉廣平等[5]采用定性和定量兩種方法分別對再生麻纖維、漂白整理后的再生麻纖維及染色后的純紡織物進(jìn)行了抗菌性試驗(yàn)，表明再生麻纖維的抗菌能力有限，需要在較長時間內(nèi)發(fā)揮抗菌作用，但對不同的菌種有選擇性抗菌作用。

1.1.4竹纖維

竹纖維是一直以來的研究熱點(diǎn)，竹纖維表面有微溝槽，具有良好的吸濕透氣性，加上其具有持久高效的抑菌殺菌作用，開發(fā)了適應(yīng)于市場多種紡織品。竹纖維之所以具有抗菌作用，孫居娟[6]認(rèn)為竹原纖維含有α位酚羥基和β位酚羥基的蒽醌化合物，這是一種橘紅色結(jié)晶物，溶于熱水、丙酮等有機(jī)試劑中。竹漿黏膠纖維是一種再生纖維素纖維，其不利于細(xì)菌的生存，對金黃色葡萄球菌的抑菌率達(dá)70%以上，但對白色念珠菌并無任何作用[7]。

1.1.5炭化棉纖維[8]

炭化棉纖維是在真空狀態(tài)下將棉布加熱到800—1000℃，蒸發(fā)掉所有水分。其纖維的PH值達(dá)到1.9至3，正是由于這種纖維的強(qiáng)烈的酸性，對纖維的殺傷力極強(qiáng)，但這種纖維應(yīng)用于服用織物的可能性則較小。

1.2人工抗菌纖維

1.2.1納米銀抗菌纖維

納米銀抗菌纖維發(fā)揮抗菌性是依靠不斷釋放的納米銀顆粒，其抗菌織物的常用合成方法是添加法和后加工法。添加法是將納米銀添加到纖維內(nèi)部，其抗菌效果耐洗滌、抗菌效力持久。有人[9]用銀鏡反應(yīng)和壓力差作用制備中空載銀纖維，銀離子存在于纖維的內(nèi)壁上，但由于中空纖維的特殊結(jié)構(gòu)，在釋放時，銀離子只能從纖維的頭尾端口釋放。后加工法制得的纖維不耐洗，其抗菌性隨著洗滌次數(shù)和使用時間的增多而逐漸減弱，在產(chǎn)業(yè)用及服用中不適宜，屬于一次性抗菌制品。關(guān)于納米銀的抗菌機(jī)制，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為由于超細(xì)狀態(tài)的銀表面積極大，在水或水介質(zhì)中會發(fā)生電離，但電離出的銀離子與細(xì)菌的一些成分或血漿中的蛋白質(zhì)結(jié)合，或與氯離子反應(yīng)生成沉淀，抗菌能力下降。納米銀因?yàn)榫哂袕V譜強(qiáng)效，滲透性強(qiáng)，且具有促進(jìn)愈合傷口的作用，減少傷疤的生成。但納米銀存在著生物安全性方面的威脅。納米銀由于直徑較小，可通過呼吸道、皮膚等途徑進(jìn)入到人體，此外，納米銀具有吸入毒性和經(jīng)口毒性，大鼠實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在吸入納米銀后，大鼠出現(xiàn)了肺功能的改變。由于納米原子具有很強(qiáng)的吸附能力和化學(xué)活性，因此納米銀具有細(xì)胞毒性[10]。因此，雖然納米銀抗菌纖維具有良好的殺菌作用，但其生物安全性問題一直存在并在短期內(nèi)得不到解決，因此納米銀抗菌紡織品的開發(fā)與研發(fā)受到了一定的限制。

1.2.2有機(jī)抗菌劑抗菌纖維

所謂有機(jī)抗菌劑抗菌纖維就是將微量的有機(jī)抗菌劑在不改變纖維的基本性能的前提下添加進(jìn)纖維里，有機(jī)抗菌劑在國外的研究較成熟，殺菌快而強(qiáng)，價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，以季銨鹽類、有機(jī)金屬類等為代表物。據(jù)研究[11]，其抗菌機(jī)理主要是與細(xì)菌的細(xì)胞膜表面的陰離子結(jié)合，破壞細(xì)胞膜的正常運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)，進(jìn)而達(dá)到抗菌抑菌的作用。但有機(jī)抗菌劑存在著有毒，耐熱性差、易產(chǎn)生微生物耐藥性等問題。

2抗菌的測試方法

2.1定性測試方法

定性測試方法主要有暈圈法(瓊脂平皿法)、抗微生物性實(shí)驗(yàn)法、紡織材料抗霉菌和抗腐爛性能的評定和GB/T 20944.1-2007等。定性測試方法不能準(zhǔn)確地得出抗菌率，只能定性得到抗菌效果，但費(fèi)用低且速度快。

2.2半定量實(shí)驗(yàn)法

對于半定量測試中應(yīng)用較多的平行劃線法，這種方法可用來確定具有可擴(kuò)散抗菌劑的紡織品的抗菌性能，它的優(yōu)點(diǎn)之一是取代了繁瑣的AATCC-100,是對紡織材料抗菌性能的半定量分析。

2.3定量測試

紡織品準(zhǔn)確的抗菌性能的測試主要采用定量檢測，一般包括燒瓶振蕩法和吸收法。所謂的燒瓶振蕩法是將紡織材料或纖維在菌液中振蕩，使得紡織材料與菌液中的抗菌劑充分接觸，從而根據(jù)細(xì)菌數(shù)量的變化得到抗菌效果。振蕩法一般適用于非溶出型紡織材料，且操作復(fù)雜。另外一種是吸收法，其對溶出或非溶出都適用，測試結(jié)果精確，主要是將菌液分別處理試樣和對照樣，之后記錄洗滌后的活菌數(shù)，通過前后對比活菌數(shù)量計(jì)算其抗菌效果。根據(jù)定量測試方法分類主要有：菌數(shù)測定法、定量實(shí)驗(yàn)法、固著性抗菌劑抗菌性的動態(tài)測試法、GB/T 20944.2-2007以及FZ/T02021-92等方法。

3抗菌紡織品的開發(fā)

3.1抗菌紡織品的處理方式

開發(fā)抗菌產(chǎn)品的制備方法一般有纖維改性和織物后整理。纖維改性是指在紡絲液的高聚物里添加銀系抗菌劑，紡絲成型并加工成為織物?？椢锖笳韯t是對成型織物進(jìn)行抗菌處理，一般是涂層或浸漬的方式，這種方式的紡織品的抗菌效果持久性差。

表1　抗菌紡織品的處理方式

(1)纖維改性主要是針對化纖而言，對天然纖維則沒有應(yīng)用，主要有接枝法、離子交換法、濕紡方法、熔融共混紡絲法、復(fù)合紡絲法[12]等。

(2)后整理加工是通過化學(xué)結(jié)合的方法將抗菌液或樹脂整理在織物上，利用皮膚與織物的直接接觸作用發(fā)揮抗菌作用，主要包括表面涂層法、樹脂整理法、微膠囊法。倪昭玉等制備了復(fù)合芳香微膠囊并以浸漬法整理在絲巾上，絲巾獲得了良好的芳香氣味，抗菌效果明顯。

3.2抗菌紡織品的應(yīng)用

目前抗菌紡織品的領(lǐng)域正在逐漸擴(kuò)大，其應(yīng)用領(lǐng)域主要包括以下幾個方面：

3.2.1醫(yī)用紡織品

利用抗菌紡織品應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可大大減少細(xì)菌的滋生及病人的痊愈，如手術(shù)縫合線、口罩、手術(shù)手套等。以摻沸石/棉(65/35)制得的抗菌織物在洗滌50次后對肺炎桿菌的抗菌率達(dá)70%以上。

3.2.2家用紡織品

家居紡織品由于溫濕度、氧氣等環(huán)境條件良好，容易滋生螨蟲和細(xì)菌等，因此，家用抗菌紡織品的開發(fā)顯得很有意義。前述已提到木棉纖維具有抗菌防螨作用，但某公司開發(fā)的木棉混紡毛巾經(jīng)測試則不具有抗菌作用。浙江三弘集團(tuán)與東華大學(xué)聯(lián)合開發(fā)木棉絮料用于家紡產(chǎn)品，經(jīng)測試其絮料的抗菌防螨效果較好。此外，在床墊的抗菌防螨產(chǎn)品開發(fā)中也得到了很多成果，張振方[13]等在論文中綜述了很多抗菌防螨床墊的發(fā)明及實(shí)用專利。

3.2.3產(chǎn)業(yè)用紡織品

在過濾布、汽車內(nèi)飾等產(chǎn)業(yè)用紡織品中也已經(jīng)開始實(shí)用抗菌紡織品。例如在汽車內(nèi)飾中使用抗菌座椅及內(nèi)飾，可大大減少車內(nèi)細(xì)菌的滋生，這對于戶外房車愛好者是很重要的；通過整理使過濾布具有抗菌性也開始使用，具有抗菌作用的過濾布可大大減少過濾物的細(xì)菌等有害菌的生存，有利于節(jié)約成本。

4結(jié)束語

目前對于抗菌纖維及紡織品的開發(fā)是多樣化的，但以銀系抗菌為例，其生物安全性有待于解決，此外，應(yīng)盡量采用不會產(chǎn)生二次抗菌污染的抗菌處理方法。天然抗菌纖維及其紡織品的開發(fā)有難度但應(yīng)該受到重視。

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中圖分類號：TS102

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-5580(2016)01-0164-04

通訊作者：萬明(1963-)，男，教授，碩士生導(dǎo)師。

收稿日期：2015-11-03

第一作者：張振方(1990-)，男，碩士研究生，研究方向：紡織工程。