抗菌防臭整理的方法及SCJ-2000整理剂的应用

何丽清，黄桂珍

(广东纺织职业技术学院, 广东 佛山 528041)

1 综述

抗菌防臭整理技术是一门牵涉面十分广泛的的学科，它涉及染整工程、化工、医学及微生物学等多门学科。该技术是将抗菌防臭整理剂应用于纺织品上，根据织物的用途给织物提供不同程度的的抗菌功能[1]。抗菌整理中所应用的抗菌剂有许多种类，具有不同的化学性质、使用方法、作用方式、对人类和环境的影响及在不同的纤维上表现出不同的耐久性。

随生活水平的不断提高和科学技术的进步，人们对舒适健康生活的追求越来越高，对自身的卫生保健意识日益增强，抗菌防臭、抑菌、消臭功能的纺织品受到了国内外消费者的欢迎。据Textiles Intelligence发布的一份最新功能纺织品市场调研报告显示，消费者对抗菌纺织品的需求正在迅速上升。抗菌纺织品在消除异味、防止细菌滋生和减少皮肤传染病等方面起着关键的作用。该报告估计，纺织品抗菌剂的用量将以15%的年增长率上升，成为纺织品市场上增长最快的功能添加剂之一。

纺织品中特别是家居用品因其环境适应细菌生长，所以对家居用品进行抗菌整理很重要，抗菌面料具有抑制细菌在纺织产品上繁殖的作用[1]，而经特定设计加工的抗菌面料能杀死纤维制品上的细菌。抗菌防臭整理广泛用于内衣、睡衣、运动衣、袜子、鞋衬布、婴儿尿布；医院及宾馆的床单、被单、枕套；服务行业的工作服、部队的服装及医用绷带和纱布等等。

早在4 000年前，古埃及人就采用草药浸渍处理木乃伊裹尸布，它可谓是抗菌整理的起源。第一次和第二次世界大战，抗菌整理得到了应用，在战场上使用了抗菌剂。战后，日本和美国就投入大量的人力物力去研究抗菌织物。抗菌防臭的加工产品曾经在1955年出现过，但由于技术的缺陷，这种产品很快就在市场上消失了。直到20世纪60年代到70年代，抗菌剂有了新的发展，那时所用的抗菌剂大部分是溶出型抗菌剂，它们在纺织品整理中，用量很少，效果很明显，但是耐洗性很差，所以也没有得到很好的发展。

到了上世纪80年代，抗菌整理进入了崭新的发展阶段，出现效果好、安全性高、耐洗涤的抗菌整理剂，且加工技术日渐成熟，但尚存在抗菌谱问题和耐久性问题。进入上世纪90年代，抗菌整理又有了新的发展，耐久性、抗菌性得到了解决，而且还出现了抗菌阻燃、抗菌防静电防污、抗菌拒水拒油等多功能产品[2]。

目前，日本是全世界最大的抗菌纺织品生产基地和消费市场之一。我国在抗菌纺织方面的研究起步较晚，但发展迅猛，抗菌剂的质量水平、检测方法等已达到了先进水平，最具有代表性的是北京洁尔爽高科技有限公司的抗菌卫生整理技术，该公司生产的抗菌整理剂SCJ-2000，得到了美国、日本等国家及国内权威机构的纺织、卫生检测机构的认证，如日本纺织检查协会、中国医学科学院等等。

2 抗菌整理剂的作用机理与方式

2.1 抗菌整理剂的作用机理

抗菌整理主要是通过抗菌剂使织物对微生物起到抗拒的作用。不同品种的整理剂，其抗菌机理和作用方式不同。抗菌剂主要有以下作用：一是静菌作用，在抗菌剂的作用下使微生物的个体生长繁殖受阻，从而使微生物数量增加速度降低；二是杀菌作用，杀灭微生物个体，降低体系中的微生物的绝对数量。抗菌作用是静菌作用和杀菌作用的综合作用[3]，但对于不同的微生物和不同的抗菌剂 ，这两方面的作用也有所不同。大部分的抗菌剂是通过对菌类的细胞膜、细胞核、细胞壁等生物组织的改变和破坏而达到消灭微生物的目的。常见抗菌剂的作用机理见表1。

表1 常用抗菌剂的作用机理

2.2 抗菌防臭整理剂的作用方式

一是传统释放型的抗菌剂，它离开纺织品后与微生物产生反应；二是非传统型抗菌剂，它以分子状态与织物结合，利用电子吸附(细胞膜的生化反应)的方式，将与它们接触的微生物杀灭。

在抗菌剂的使用过程中，释放型抗菌剂经常有些不规则的损耗，有的将释放型技术应用在纤维内，且为了延长抗菌剂的使用寿命将释放速率降低，甚至将它们加到磷酸锆层状结构或玻璃陶瓷中[4]。不管释放型抗菌剂是被混入到纤维里、放入固着剂内或简单地仅是添加到织物中，它们的功能都是相同的，即在一定的时间内，有一定量的药剂释放出来，从而起到杀死或抑制微生物繁殖的作用。

3 抗菌整理纺织品的生产方法

虽然抗菌纺织品的种类繁多，但其生产方法可以分为两种：一种是共混纺丝法，该方法的好处是无需进行后整理，成本较低；另一种是利用抗菌剂对织物进行后整理加工的方法，目前使用比较广泛的抗菌纺织品都是通过后整理的方法制成的，大约占其总量的80%。在生产实践中，可根据不同的生产方式和用途，选取不同的抗菌剂，从而制造出高性能的抗菌纺织品。

3.1 后整理法

抗菌整理加工是在纺织品整理过程中，采用浸渍、浸轧、涂层或喷涂等方法将抗菌剂施加在纤维上，并使之固着在纺织品中的一种方法。

代表性抗菌整理加工法，大致如下：

(1)以反应性树脂为媒介，使抗菌剂热固着在织物上的方法。该加工方法是用抗菌剂处理织物，在反应性树脂的媒介作用下，将抗菌剂热固着在织物中。例如，在微粉状壳聚糖水溶液中，混合可成膜的反应性树脂，用喷雾法、浸轧法或涂层法中的任何一种方法，将它附着在尼龙或涤纶纤维织物表面，于130 ～ 180 ℃热处理0.5～3 min，使抗菌剂热固着在纤维表面。用这种加工法制造的代表性商品有日本敷纺的Nonstack，郡氏的Sanityze等。

(2)抗菌剂吸附固着在纤维表面的方法。例如，在涤纶织物染色后的还原洗净或皂洗操作时，将织物浸渍在加热到50～100 ℃的0.05%(V/V)1，1-六甲撑-双[5-(4-氯苯基)双胍]二盐酸盐溶液中，处理15～60 min，脱水后经干燥工序，使抗菌剂吸附固着在纤维表面。用该加工法制造的代表性商品有Naigai的“Odoiute”，日本蚕丝染色的“Sandaulon SSN”。

(3)在有机硅系季铵盐的三甲氧基和纤维表面的羟基之间进行脱醇反应，使抗菌剂固着在纤维上的方法。该加工法是通过纤维表面的羟基和有机硅系季铵盐的三甲氧基产生共价键，将抗菌剂固着在纤维上。例如，用浸渍法和浸轧法，将有机硅系季铵盐(如Jlsun ® SCJ-877)处理棉织物表面，于80～120 ℃干燥，去除水分和甲醇(或乙醇)。在该操作中，抗菌剂成分分散在水中，使三甲氧基分解，纤维表面与抗菌剂成分中的氧原子形成共价键，同时，使有机硅反应性树脂接枝共聚，形成非常结实的薄膜，使抗菌剂热固着。用该加工法制造的代表性商品有东洋纺的Biosil，大和纺的milaklset以及仓纺的Cransil等。

(4)用喷溅法将金属附着在纤维表面的方法。自1852年Grrove发现喷溅现象以来，它就用于制作薄膜。喷溅法有二极直流喷溅法、高频喷溅法、磁控管喷溅法、反应性喷溅法。例如用洗涤剂充分洗净涤纶塔夫绸后干燥，然后将试样装在磁控管装置的圆筒容器内，开始将真空装置内的压力减小至1×10-3Pa后，在直流电压100～1 000 V下放电30 min，去除附着在目标物(银、铜)表面上的杂质。接着，将圆筒转动速度设定为10 r/min，用18 ℃冷却水循环，在控制目标物温度上升的同时，进行规定时间(12～120 s)喷溅。用该加工法制造的产品目前尚未商品化。

3.2 纤维改性法

由于化学纤维可以为纤维改性提供十分广阔的天地，人们开始逐渐把纺织品抗菌处理的视角转向纤维改性以获取具有持久抗菌效果的纺织品。随着化学纤维的迅速发展，抗菌纤维在纤维消费领域中逐渐占主导地位，各种纯化纤或者化纤与天然纤维的混纺产品已成为各类纺织品的主角[5]。国际上自上世纪80年代开始出现通过化学纤维的高分子结构改性和共混改性的方法制取抗菌纤维的方法，其中以共混方式为主。

共混纺丝法是将抗菌剂和分散剂等助剂与纤维基体树脂混合，通过熔融纺丝生产抗菌纤维。采用该法，抗菌剂要经过与基体树脂熔融混合、纺丝、拉伸等工序，要求抗菌剂耐温性能好，粒径足够小。

在纺丝过程中，将抗菌剂掺加到聚合物中混合纺丝，对于湿纺而言，即将合适的整理剂经有机溶剂溶解后加入到纺丝原液中。而熔纺则是将整理剂制成抗菌母粒，再与原料共混后熔融纺丝，此类抗菌剂要求耐高温，且对于聚合物有良好的分散性和相容性。

早期用于化纤共混纺丝的抗菌剂一般均为含金属离子的复合物，其中有不少抗菌剂含重金属离子。近年来，随着人们环保意识的增强，重金属离子对人体的生态毒性问題已逐渐被重视，抗菌效果好但毒性较大的含重金属离子的抗菌剂已逐渐被淘汰，取而代之的是含有金属离子的复合物。目前所用的是对人体无害的金属氧化物、盐或在负载物及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。这种抗菌剂有广谱抗菌效果，对人体无害，而且热稳定性好，有利于共混纺丝。据报道通过这种方法制得的抗菌纤维的抗菌率仅达70%～80%，抗菌效果不理想。到了上世纪90年代，我国成功研制出具有永久性的抗菌剂。

除了共混纺丝法，对纤维进行改性还可采用复合纺丝法和化学接枝改性法[6]。复合纺丝法是利用含有抗菌成分的纤维与其他纤维或者不含抗菌成分的纤维复合纺丝，制成并列型、芯鞘型、镶嵌型、中空多心型等结构的抗菌纤维。化学接枝法是通过对纤维表面进行改性处理，进而通过配位化学键或其他类型的化学键结合具有抗菌作用的基团，使纤维具有抗菌性能的一种加工方法,即利用化学改性技术。

4 抗菌防臭整理剂的应用

抗菌防臭整理剂SCJ-2000是一种永久型非溶出性抗菌卫生整理剂,它具有良好的安全性、广谱高效的抗菌性和优异的耐洗涤性，对织物的白度、色光、强力、手感和透气性无不良影响。其价格低廉，使用方便，适用于棉、麻、丝、毛、涤纶、锦纶、腈纶、黏纤等织物的抗菌卫生整理。如生产具有抗菌、防臭、防霉功能的床单、内衣、毛巾、袜子、地毯、无纺布、鞋用布、室内装饰用品及空气过滤材料等。

4.1 应用方法

4.1.1 浸渍工艺

4.1.1.1 工艺流程

织物→漂染→浸渍抗菌剂(浴比1∶10 SCJ-2000, 柔软剂，50～70℃, 30～40 min ) →脱水→烘干

4.1.1.2 工艺处方

SCJ-2000 30～40 g/L

柔软剂 适量

4.1.1.3 工艺配方

SCJ-2000 5%

柔软剂 适量

4.1.1.4 化料操作

首先向浸渍槽内加入清水(浴比1∶10),再加入5%(owf) SCJ-2000 ，搅拌，最后加入柔软剂。

4.1.2 浸轧工艺

4.1.2.1 工艺流程

织物→漂染→烘干→浸轧抗菌溶液 (轧液率80%)→烘干(80～110 ℃)→拉幅(150 ℃, 30 s)

4.1.2.2 工艺配方

以轧液率80%为例。

SCJ-2000 50 g/L

柔软剂 适量

4.1.2.3 化料操作

以按照4.1.2.2工艺配方配制100 L溶液为例。

首先在化料桶内加入大约80 L水，接着加入5 Kg SCJ- 2000 ，再加入适量柔软剂，最后加水至100 L，搅拌均匀。

4.2 抗菌效果检测

抗菌效果检测结果见表2。

表2 抗菌检测表

4.3 结果讨论

抗菌防臭整理剂SCJ-2000带有多个高活性基团，可分别与纤维上的-OH、-NH-形成牢固的共价键, 抗菌剂和织物合为一体，使抗菌处理后的织物具有优异的耐洗涤性。SCJ-2000带有的抗菌基团作用于细菌的细胞膜，使细胞膜缺损，通透性增加，细胞内的胞浆物外漏，也可阻碍细菌蛋白质的合成，造成菌体内核蛋白体的耗尽，从而导致细菌死亡。SCJ-2000带有的抗菌基团还选择性地作用于真菌细胞膜的麦角固醇，使细胞膜通透性改变,导致细胞内的重要物质流失，从而使真菌死亡。

经中国人民解放军卫生监测中心、中国疾病预防控制中心、日本纺织检查协会、日本化纤检查协会、ITS等多家权威单位测试和应用证明:经SCJ-2000 抗菌整理后的织物具有高效的抗菌、防臭、防霉、止痒作用,对接触织物的MRSA、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)、肺炎杆菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、枯草杆菌、蜡状芽胞杆菌、白色念珠菌、絮状表皮癣菌、石膏样毛癣菌、红色毛癣菌、青霉菌、黑曲霉菌等有害菌具有优异的抗菌作用；高度耐干洗和水洗；对皮肤无刺激性、无过敏反应，无毒，无致畸性，无致突变性，无潜在致癌性，不含甲醛和重金属离子等有害物质，符合环保要求；能有效地预防疾病通过织物传染，对防治脚癣、股癣、湿疹、疖痈、汗臭、脚臭、皮肤骚痒有显著效果。专家认为SCJ抗菌整理布可有效地预防皮肤病和性病的传染，应开发系列产品，扩大应用范围。

5 结论

随着抗菌整理技术特别是纺织品抗菌整理技术的日益成熟，抗菌整理工艺已成为纺织品常规后整理工艺。由于环境的污染越来越严重，而人们对生活质量的要求越来越高，人们的健康意识不断加强，因而抗菌防臭整理将成为人们关注的焦点，将得到更广泛的应用和更好发展。在品种繁多的抗菌防臭整理剂中，抗菌防臭整理剂SCJ-2000是性价比优越的一种，在市场上得到了大量的运用。

[1]商成杰.抗菌卫生整理的研究[J].产业用纺织品, 1987 (6): 1-9.

[2]邹承淑, 商成杰.抗菌整理织物的改良Quinn氏测试法[J].印染, 1994 (7): 33-35.

[3]林俊娇, 刘宏喜.抗菌整理技术的应用实践[J].上海纺织科技, 2005, 33(1): 38.

[4]朱亚伟, 任学宏, 胡韵.纺织品抗菌后整理加工现状[J].印染助剂, 2005, 22(1):10-14.

[5]李俊英.聚硅氧烷季铵盐抗菌整理剂的合成及应用[J].日用化学工业, 2003,33(4):249-251.

[6]何丽清.AEM5700抗菌防臭加工生产工艺[J].染整技术,2008(7): 19-20.