纺织品抗菌整理研究的现状与发展

王建刚，严涛海

（闽江学院，福建福州 350108）

纺织品抗菌整理研究的现状与发展

王建刚，严涛海

（闽江学院，福建福州 350108）

文章综述了抗菌纺织品的性质及加工方法，介绍了抗菌纤维的加工方法及其性质，并对抗菌整理剂的种类进行了介绍，对抗菌整理的发展进行了展望。

抗菌整理剂；抗菌纤维；现状与发展

近年来，随着科学技术的发展，纺织制品的种类也变得多种多样。现代人越来越重视功能性的纺织品，追求生活环境的清洁性和舒适性。而抗菌卫生加工则是其中发展得比较迅速、成熟的一种。织物的抗菌整理始于20世纪40年代，目前这种织物已应用于医院、宾馆、家庭的床单、被套、毛毯、餐巾、毛巾、鞋里布、沙发布、窗帘布、医用职业装、食品和服务行业的工作服、部队的服装以及绷带、纱布等。抗菌卫生整理在美国等国家称之为“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、真菌和霉菌等［1］。

1 抗菌整理的发展历史

早在4000多年前，古埃及人就采用药用植物处理包布法来保护木乃伊；第二次世界大战期间，德军穿着经过杀菌剂处理的军服，以防止伤口的二次感染。20世纪60年代末期至70年代初期大规模开发的抗菌整理纺织品，多属于溶出性抗菌剂产品，且不耐洗涤，后来，因为甲醛问题引起了皮肤炎症事故的调查。

自20世纪80年代以来，市场上出现了一些效果好、安全性高、耐洗涤的抗菌整理剂，走向抗菌卫生整理发展阶段，但也存在如下问题：（1）抗菌广谱问题，仅靠单一抗菌基团的抗菌整理剂很难具备广谱的抗菌作用；（2）耐久性问题，洗涤时抗菌织物易失去抗菌作用。

自20世纪90年代以来，抗菌卫生整理的耐久性、抗菌性有了新发展，并出现了抗菌阻燃、抗菌防污抗静电、抗菌拒水拒油等多功能产品。抗菌卫生整理产品实现了工业化生产，大量产品投放市场后受到消费者欢迎。

2 抗菌整理的发展现状

抗菌织物的生产方法主要有两种：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，具有抗菌性能优良、持久性（耐洗性）、安全性高并且使用舒适的特点。另一种方法是采用抗菌整理剂进行整理的方法，由于其工艺简单、抗菌剂选择余地大、适用性广等特点而得到广泛应用，此类抗菌纺织品在应用中也显现出许多问题，如抗菌效果持久性问题、溶出物对人体的安全性等问题。

2.1 抗菌纤维

抗菌纤维是采用物理的或化学的方法将具有能够抑制细菌生长的物质引入纤维表面及内部而成的，抗菌剂不仅在纤维上不易脱落，而且能通过纤维内部平衡扩散，保持持久的抗菌效果。目前，抗菌纤维大致分为天然抗菌纤维和人工抗菌纤维两大类。

2.1.1 天然抗菌纤维

（1）壳聚糖纤维

壳聚糖纤维是甲壳素在浓碱溶液中加热处理后脱除乙酰基得到的。壳聚糖纤维对蛋白质有高度的亲和性，透气性好，对使用者没有毒性，且对各种细菌、真菌有较好的抗菌效果［2］。壳聚糖纤维制成的医用敷料有非织造布、纱布、绷带、止血棉等，主要用于烧烫伤病人。

（2）麻纤维

麻纤维，如大麻、亚麻、罗布麻等，都具有天然抗菌和抑菌功能，属天然的绿色环保纤维。麻纤维具有一定的保健功能，制成的织物舒适、透气，具有抑菌性能，同时具有抗紫外线和防静电的功能。大麻纤维还具有防紫外线、抗静电等特性，具有抗菌、抑菌的天然保健功能。

（3）竹纤维

竹纤维具有天然的抗菌性能，其抗菌物质能与纤维素大分子很好地结合，并且具有持久的抗菌性，无毒害。竹纤维是由我国自主研发的新型纤维，以天然的竹子为原料，来源广泛，用它制做的面料具有与粘胶纤维相近的特性，并具有独特的抗菌功能。随着竹纤维产品的不断推广，愈来愈多的人意识到这种纤维的优良性能，其产品在日本、华南市场得到人们的青睐。

2.1.2 人工抗菌纤维

人工抗菌纤维是原来不具备抗菌功能的纤维通过加入抗菌剂使其成为具有抗菌功能的纤维［3］。人工抗菌纤维的加工方法有共混纺丝法、复合纺丝法、接枝改性法和后整理法。

（1）共混纺丝法

共混纺丝法是将抗菌剂与原料进行共混，然后通过纺丝制得具有抗菌效果的纤维［4］。该方法一直是开发功能性纤维的主要手段，其优点是能够将抗菌剂均匀分布在纤维中，所制得的纤维抗菌性能稳定、持久［5］。

（2）复合纺丝法

复合纺丝是一种技术含量较高的纺丝技术。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通过复合纺丝组件纺制成皮芯型、并列型、镶嵌型、中空多心型等结构的抗菌纤维［6］。由复合纺丝法制得的抗菌纤维是以抗菌母粒为皮层，原料为芯层，抗菌剂只分布于纤维的皮层。因此，与共混纺丝法相比，抗菌剂的用量少，从而可以减少因抗菌剂的引入对成品纤维的物理力学性能的影响。另外，复合纺丝法可提高抗菌纤维的耐洗涤性能，但是喷丝板的加工难度大，生产成本高。

（3）接枝改性法

接枝改性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［7］。接枝改性法的特点是，制得纤维的抗菌谱广，抗菌作用强，抗菌持久性和安全性好，且抗菌基团不会从纤维中溶出，属非药物加工产品。该法是国内比较新的方法，但此法对于抗菌基团和原料纤维有较高的要求，而且技术也比较复杂，所以目前应用还不很广泛。

2.2 常见的抗菌整理剂

抗菌整理剂一般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进行化学结合，而是能通过与水接触被带走。非溶出型抗菌整理剂能与织物以化学键结合，这种整理对于穿着并反复洗涤的纺织品是耐久的。常见的抗菌剂可分为天然、有机和无机三大类［8］。

2.2.1 无机抗菌整理剂

无机抗菌剂是具有抗菌性的金属离子等无机物及其与无机载体的复合体，其耐热加工性好，是非常有发展前途的高附加值新型矿物深加工产品。由于该类抗菌剂生产技术难度相对较低，所以国内外生产厂家很多，但容易造成环境污染。无机类抗菌剂多为金属离子以及一些光催化抗菌剂和复合整理抗菌剂［9］。

（1）金属及金属盐。

无机抗菌剂的组成，主要包括载体与抗菌成分，其中载体不是抗菌成份，而是保证活性组分稳定，同时具有缓释性。抗菌成份主要是一些金属离子，如Pd、Hg、Ag、Cu、Zn等以及它们的化合物，通过与细菌中的细胞蛋白结合，使细菌变性或失活。考虑到安全性，常选用Ag。但由于Cu离子带有颜色，影响织物外观；Zn抗菌性差，其强度仅为Ag的1／1000。因此市场上商品化的绝大多数使用载银无机抗菌剂［10］。Ag＋与细菌接触后，凭借库仑引力牢固吸附在带负电荷的细胞膜上，并进一步穿透细胞壁进入细菌内部，与其中的硫基反应，破坏细胞合成酶的活性，使细胞丧失分裂增殖能力而死亡［11］。

（2）光催化型

光催化抗菌剂均为半导体化合物，但能真正起到自洁、杀菌、除臭等功能的半导体光催化剂却不多。目前研究认为锐钛矿结构的二氧化钛半导体光催化抗菌有广阔的应用前景。当吸收表面辐射光能超过其禁带宽度时，二氧化钛价带上的电子被激发，超过禁带进入导带，在价带上产生相应穴位（h＋），同时也生成电子（e－），可以破坏细胞膜，使细胞质流失，凝固病毒的蛋白质，抑制病毒的活性、捉杀除掉空气中的细菌，达到抗菌目的［12］。

2.2.2 有机抗菌整理剂

（1）季铵盐类

季铵盐抗菌剂系脂肪族类季铵盐或聚烷氧基三烷基氯化铵。通常铵盐类的阳离子化合物具有杀菌能力，尤其含12～18个碳原子的季铵盐类，常作纤维的消毒剂和杀菌剂。季铵盐化合物是最常用的抗菌剂，但由于其与纤维的结合力差，常与反应性树脂并用，以提高其耐久性。

（2）有机硅季铵盐类

有机硅季铵盐系列抗菌卫生整理剂是一类新型的阳离子表面活性剂，其分子结构可变性强，性能优良，合成简单，很有应用前景。最著名的是美国道康宁公司的DC－5700其活性成分的学名为3－（三甲氧基硅烷基）丙基二甲基十八烷基氯化物，具有耐久性、安全性好及广谱抗菌的特点，与DC－5700结构类似的商品3－（三甲氧基硅烷基）丙基二甲基十四烷基季铵盐，性能类似［13］。

（3）胍类（PHMB）

在医药应用的双胍类消毒剂中，选择在水中溶解度小的而对纤维吸附能力高的品种，就可用于开发抗菌纤维的抗菌剂。PHMB（聚六甲撑基双胍）对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、真菌酵母菌都有广谱抗菌作用，目前产品已经市售。PHMB的阳荷性可以通过酸碱中和反应使其牢固地与纤维素相结合。PHMB成功地运用于棉、羊毛及棉／羊毛的混纺织物。在PHMB盐酸盐中引进三甲氧基甲硅丙基即可制得PHGS。棉织物用1%的PHGS处理后，能杀死100%的细菌，且耐水洗。此外由于PHMB良好的耐热稳定性，可将其添加到熔融纺丝液中制成抗菌合成纤维。

（4）卤胺化合物

卤胺化合物抗菌剂是一种新型的抗菌剂。卤胺化合物是指含有N－X键（X可以为Cl或Br）的化合物，它可以由含胺、酰胺或者酰亚胺基团的化合物经氧化剂如次卤酸盐作用后得到。该类型的化合物中的N－X键在水分子的作用下分解缓慢，释放出具有氧化作用的卤正离子，同时化合物中的N－X键被还原成为N－H键。由于N－Br键不稳定，容易分解，因此实际使用中常用氯胺化合物。氯正离子具有氧化作用，可以杀死病菌等微生物。杀死病菌后，化合物经次氯酸盐溶液漂洗后，其中的N－H键又可以被氧化为N－Cl键，重新获得杀菌功能。但目前我国开发研究还比较少，距工业化生产应用更远［14］。

2.2.3 天然抗菌整理剂

随着人们环保意识的增强和对“绿色”纺织品的渴望，天然抗菌剂越来越引起人们的关注。天然抗菌剂中，从动物中提取的主要有甲壳质、壳聚糖和昆虫抗菌性蛋由质等，从植物中提取的主要有桧柏、艾篙、芦荟等，还有从矿物中提取的抗菌剂。在天然抗菌剂中应用较为广泛的为壳聚糖，壳聚糖主要来源于蟹壳、虾壳、贝壳和昆虫的外皮以及真菌和酶等的细胞壁，其资源丰富、生物可降解、吸收性能好、安全无毒。将壳聚糖和多元羧酸混合后对棉织物进行整理，测试结果表明，棉织物获得抗菌免烫等多种功能［15］。

3 研究展望

自20世纪80年代以来，在全球范围内掀起的开发功能性纤维热潮中，抗菌纤维的发展较快，新产品接连涌现，技术推陈出新，应用日益扩大，产业化程度不断提高。抗菌纤维及其制品具有较为可观的发展前景，其应用领域正在逐渐向三个主要方向深入：医疗卫生和保健防护用品领域、服装服饰和家用纺织品领域、产业用纺织品领域。其发展的重点是抗菌医疗保健产品开发的系列化和专业化、提高抗菌服装和家用纺织品的舒适性以及大力开拓抗菌纤维及其制品在产业领域的应用［16］。

抗菌纤维的抗菌活性来源于纤维分子链上的特有活性基团或在纤维中引入具有抗菌活性的抗菌剂。由于人们对纤维制品的功能要求越来越全面，因此，各类抗菌纤维的制备都应与其他功能相结合。目前，制备的抗菌纤维普遍抗菌范围不广、耐持久性差，需解决抗菌剂的复配、亲水性等问题。另外，基于环保考虑，应采用不会产生二次污染的抗菌剂，如天然抗菌剂（壳聚糖类）等［17］。在抗菌纤维的加工中，需要处理好抗菌剂与纤维的相容性（分散稳定性），以提高抗菌剂的耐洗涤性能。总之，抗菌纤维的研究应朝着抗菌范围更广、抗菌持久性好、功能更齐全的方向发展。

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Status Quo and Development of Textile Antibacterial Finishing

WangJiangang，YanTaohai
（Minjiang University，Fuzhou 350108，China）

The properties and prcessing method of antibacterial fabrics were summarized.The processing method and properties of antibacterial fibers were introduced，as well as the types of antibacterial finishing agent.The development of antibacterial finishing was prospected.

antibacterial finishing agent；antibacterial fiber；status quo and develop ment

TS195.5＋8

A

1009－3028（2012）03－0042－04

2012－04－17

福建省教育厅科技项目（JB10128）、福建省教育厅科技项目（JA10220S）、闽江学院科技项目（YKQ08003）

王建刚（1961—），男，吉林九台人，教授。