纺织用抗菌材料及其应用研究进展

翟丽莎，王宗垒，周敬伊，高 冲，陈凤翔，徐卫林

(武汉纺织大学 省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室，湖北 武汉 430200)

随着全球性急性传染病疫情频繁发生[1]，尤其是新冠肺炎在全球的进一步蔓延以来，人们的个体防护意识日益增强。如何有效抑制有害细菌的生长，进而彻底消灭，已经受到了学者们越来越多的关注。纺织品作为隔离人体与外界环境最主要的防护材料，其丰富的松疏多孔结构以及大的比表面积使其极易吸附人体新陈代谢过程中所分泌的大量油脂和汗液等，为微生物的附着、滋生和大量繁殖提供了成长的温床[2-5]。有害病菌在纺织品表面大量增殖，不仅会产生臭味，也会在一些公共场合，如医院、酒店、浴室等通过间接方式传播疾病，给人类的健康带来安全隐患[6-9]。因此，开发功能性纺织品，尤其是功能性抗菌纺织品迫在眉睫。

所谓功能性抗菌纺织品，就是一种能够有效抑制或杀灭微生物，如细菌、真菌等且具有卫生保健功能的新型纺织材料，不仅可有效防止疾病的传播和感染，也可极大地降低公共环境的交叉感染风险[10-11]。目前，功能抗菌纺织品根据其应用主要分为防护用抗菌纺织品与日常用抗菌纺织品；根据其制备方式可分为2类，即具有本征抗菌活性的原纤维所制备的抗菌纺织品以及通过后整理法赋予纤维抗菌特性的抗菌纺织品[12-16]。前者包括由天然抗菌材料制备的抗菌纤维(如壳聚糖纤维)和通过纺丝过程中添加抗菌材料共混纺丝而得到的抗菌纤维，后者是后整理过程中采用抗菌整理剂整理后的抗菌纤维及制品。不管是具有本征抗菌活性的抗菌纺织品还是后整理制备的抗菌纺织品，其研制和生产的核心是开发新型抗菌材料[17-18]。所谓抗菌材料，就是对细菌和病毒等微生物具有强大的抑制和杀灭能力的新型材料。目前，已基本形成了包括天然抗菌材料、无机抗菌材料、有机小分子抗菌材料、高分子抗菌材料、纳米抗菌材料几大类，且在工业化防护品应用中均取得了极大的进展。

为进一步指导新型抗菌纺织品的开发，对目前的抗菌材料进行了归纳，并对其抗菌机制进行了详细阐述。在此基础上，着重分析了不同抗菌材料在日常用抗菌纺织品中的研究进展，比较其优劣，指出当前我国抗菌纺织品存在的问题，并从功能性、舒适性、耐服用性以及检测标准等方面展望其未来发展方向。

1 常用的抗菌材料

抗菌材料使用历史悠久，4 000年前，埃及人就想到使用植物提取液作为抗菌剂，将裹尸布浸泡于其中，用于保存木乃伊。自此以后，大量的植物材料，如桧柏、艾蒿、芦荟、薄荷和天然矿物质先后被用于制备抗菌纺织品。现代抗菌材料的研究则以二战期间Domag的研究[19]为标志。1935年，Domag等证实，用季铵盐处理后的军服，可极大地降低伤员的感染率，展现出优异的抗菌性能。

随着合成技术的提高，一系列有机材料，包括季铵盐类、吡啶类、噻吩类、卤化物类、过氧化物类、胍类、醇类、醛类、酯类、醚类、酚类、有机酸类等纷纷被合成并应用于纺织品，且取得了不错的抗菌效果，再加上纳米技术的成熟及应用，抗菌纺织品行业才拥有如今方兴未艾的局面，一系列新的产品，如日本Biosil抗菌纤维、美国的SteriPuAM纤维，也相继走进了市场。

2 抗菌纺织品的制备方法

抗菌纺织品的制备方法很多，但大体分为3类：1)将天然抗菌纤维直接制备成抗菌纺织品；2)将含有抗菌成分的原料经纺丝法制备成抗菌纤维，再将所制备成的抗菌纤维加工成产品；3)用抗菌剂对纺织品进行整理而得到抗菌产品，该方法是目前市场上制备抗菌纺织品的主流方法。本节将重点介绍制备抗菌纺织品的纺丝法和后整理法。

2.1 纺丝法

2.1.1 共混纺丝

共混纺丝，就是将抗菌组分和其他一些助剂与目标性高分子树脂充分混合后通过熔融纺丝方式制备出具有抗菌效果的纤维[20]，该方法主要适用于没有反应活性的侧基基团材料，如乙纶、丙纶、涤纶等。采用该方法制备的抗菌纤维，不仅其表面含有抗菌组分，而且抗菌剂均匀分布在纤维内部，可通过缓慢向外渗透达到长效、持久、稳定的抗菌效果，已部分应用于医用纺织品、服装及其工业装饰用纺织品，如地毯等。当然，共混纺丝制备抗菌纤维对抗菌剂要求较高，不仅需要其具有较高的热稳定性和安全性，也需要其与高分子树脂有良好的相容性，这在很大程度上限制了其应用。

2.1.2 复合纺丝

复合纺丝，就是将含有抗菌成分的纺丝原液与其他不含抗菌成分的纺丝原液通过特殊分配功能的喷丝头制备而成的具有特殊结构的复合纤维，如皮芯结构纤维、并列结构纤维、镶嵌结构纤维、分形结构纤维、中空多芯结构纤维等[21]。一般而言，复合纺丝均侧重于纺丝装置，甚至是新型纺丝头的设计以及纺丝成形装备的优化。所制备的复合纤维往往表层含有抗菌组分，而芯层或内层不含有抗菌组分，因此，相较于共混纺丝，其所用抗菌剂的量更少，再加上所制备纤维的特殊的结构，可赋予其优异的耐水洗性能。当然，其织造工艺相较于共混纺丝，流程更多，工艺更复杂，生产成本也明显偏高。

2.2 后整理法

后整理法，就是利用含有抗菌组分的溶液、涂料或者树脂，通过浸渍、浸轧或涂覆等手段对织物进行处理，再经高温焙烘或其他手段，使有效抗菌组分最终固定在纤维或织物上，赋予其抗菌效果的方法[22]。该方法主要适用于含有反应活性的侧基基团材料或多孔纤维材料。根据制备方法的不同，有浸渍法、表面涂层法、树脂整理法、表面接枝改性法、微胶囊法等[23]，这些方法加工简单，抗菌效果好，然而浸渍法和表面涂层法的耐摩擦和耐洗涤性能差，微胶囊法的抗菌效果持久性一般，主要用于一次性防护用品。

3 纺织用抗菌材料

3.1 天然抗菌材料

3.1.1 天然抗菌纤维

自然界存在许多对细菌有抑制作用的植物，如麻、竹、木棉等，这些植物由于其本身所含的麻甾醇、黄酮、酚类物质、蒽醌类物质、黄酮类和三萜类物质等可以与细菌细胞的细胞壁及内部蛋白质发生作用从而破坏其机能，导致细菌失活[24-27]，因此，其可经简单处理后直接用于制作抗菌纺织品。张洁等[28]采用振荡法对几种不同产地不同品种麻纤维的抗菌性能进行了研究，结果表明：产地和品种对于麻纤维的抗菌性能都有影响；不同产地的麻纤维中，安徽大麻抑菌率最高，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为50.59%和49.90%；同一产地不同品种麻纤维中，安徽大麻中的“福黄7号”因对大肠杆菌的抑菌率为57.10%，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为55.41%而居首。严小飞等[29]分别考察了海南木棉纤维和印尼木棉纤维的抗菌性能，通过高温高压处理的海南木棉纤维对大肠杆菌的抑菌率为80.07%，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为50.97%，而采用相同处理手段的印尼木棉纤维，其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为73.52%和62.65%；同时，还考察了医用酒精浸泡灭菌处理的海南木棉纤维和印尼木棉纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率，前者的抑菌率分别为97.69%和83.36%，后者的抑菌率分别为91.93%和77.72%。基于此现象推测，高温处理使木棉纤维中的黄酮失活，因此，酒精灭菌处理的木棉纤维比高温高压灭菌的木棉纤维的抗菌效果好。

尽管天然抗菌纤维材料具有一定的抗菌性能，但不同材料间抗菌性能差别很大，再加上其本身所存在的弹性差、抗皱性和耐磨性差、有刺痒感等问题使市场和消费者接受程度一般，这在一定程度上极大地限制着天然植物纤维在抗菌纺织品中的应用，甚至影响着新品种的开发，因此，需要推动天然纤维材料的科技创新，提升时尚创意能力。

3.1.2 天然植物类抗菌剂

自然界中许多植物体内也含有种类繁多的有效抗菌组分。人类在长期的生产实践中通过不断总结，已形成了大量总结性的经典著作，如《肘后备急方》《本草纲目》等。当前，许多科学家纷纷从医学古籍中获取灵感，制得大量的天然抗菌组分，如桧柏提取物、艾蒿精油、芦荟胶、薄荷、大蒜等，通过其所含的挥发油、有机酸、生物碱、黄酮类、醌类、鞣质等化合物，破坏细菌的细胞壁和细胞膜，抑制能量供给、细菌核酸和蛋白质的合成等，从而造成细菌死亡。基于上述抗菌原理，许多科技工作者和技术人员将天然植物抗菌剂用于抗菌纺织品的研发[30-32]。Aghamohamadi等[33]将芦荟粉溶于乙酸溶液中，再加入乙酸酐和硫酸，沉淀得到醋酸芦荟。然后将芦荟和醋酸芦荟与聚乙烯基吡咯烷酮溶液混合均匀，再通过静电纺丝法制备不同浓度的芦荟/聚乙烯基吡咯烷酮和醋酸芦荟/聚乙烯基吡咯烷酮纤维，经葡萄球菌、白色念珠菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌的细菌培养测试均显示无细菌和微生物菌落存在，表现出优异的抗菌性能。Duan等[34]利用甜菜碱(Bet)对棉织物进行功能整理，Bet修饰的棉织物展现出良好的抗菌效果，其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别达到了99.0%和99.3%。由于甜菜碱与棉纤维中的—OH通过酯化作用键合，使改性后的棉织物具有优异的耐洗涤性，在洗涤20次后，其抑菌率仍然能够达到91.5%。然而，天然抗菌组分成分复杂，极难分离，围绕其相关的基础研究推进缓慢，急需相关基础研究和应用研究的协同推进。

3.1.3 天然动物类抗菌剂

当前，天然动物类抗菌整理剂主要集中在壳聚糖、甲壳素类材料的研发和应用方面。由于这些材料具有带正电荷的氨基，可与带负电荷的细菌表面结合，进而阻碍细菌的生物合成，造成细菌死亡，抑制细菌繁殖[35]。Bhuiyan等[36]用不同质量分数的壳聚糖(0.25%, 0.5%, 1.0%和1.5%)对棉织物进行处理，并考察其服用性能和抗菌性能。相较于纯棉织物，壳聚糖改性的棉织物表面更粗糙。即使用1%的壳聚糖溶液改性，织物表面的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌也明显减少，表现出优异的抗菌性能。同时，由于壳聚糖的附着，棉织物的耐磨性和折皱回复性能也有一定程度的改善。Benltoufa等[37]通过对棉织物表面进行化学活化，形成阳离子或阴离子活性位点，再将其置于壳聚糖溶液中，制备了系列壳聚糖改性棉织物，考察了所制备棉织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌活性。结果表明，尽管壳聚糖改性棉织物对大肠杆菌的抑制无效果，但对金黄色葡萄球菌的抑菌效果显著提高，表现出抑菌选择性。除此以外，壳聚糖改性棉织物的基本力学性能和柔软特性略有降低。然而，抗菌壳聚糖或甲壳素产品，在实际生活中并没有得到普遍应用，除了成本昂贵外，壳聚糖或甲壳素整理的产品普遍存在手感发硬的现象，以牺牲织物的舒适性为代价。

3.2 有机合成抗菌整理剂

有机合成抗菌整理剂是欧美等国家率先开发的新型抗菌材料，因其抑菌效率高、广谱抗菌、可大规模生产等优势而快速打入市场。目前，有机抗菌组分品种繁多，根据分子结构可大致分为季铵盐类、吡啶类、噻吩类、卤化物类、过氧化物类、胍类、醇类、醛类、酯类、醚类、酚类、有机酸类等，而季铵盐类及卤胺类的研究最多。本节将重点介绍季铵盐类及卤胺类抗菌整理剂在纺织品中应用进展。

3.2.1 季铵盐类

季铵盐材料，通式为R4NX，其中4个烃基R可以相同，也可不同，X多是卤素负离子(F、Cl、Br、I)，也可是酸根(如HSO4、RCOO等)，被广泛应用于杀菌剂，尤其是Gemini季铵盐，其杀菌效果更优越。季铵盐类抗菌剂的抗菌机制主要是通过高分子链带正电荷，而细胞壁表面带负电荷，二者相互吸引，使得大分子链进入细胞壁，进而破坏细胞膜，导致细菌失活[38]。李丽等[39]以添加不同链长季铵盐抗菌剂的聚丙烯腈为目标聚合物，通过静电纺丝法制备一系列直径约为200 nm、紧密均一、孔隙小的纳米抗菌纤维滤膜，该薄膜对悬浮颗粒物有较好的去除效果，去除率可达98.2%。同时，由于长链季铵盐对细菌的静电靶向和亲疏水的协同作用，对革兰氏阳性菌和阴性菌均表现出较好的杀菌性，1 h左右可实现100%的抗菌效果。Zhang等[40]使用聚乙二醇(PEG)、聚丁二醇(PTMG)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、赖氨酸及双胺季铵盐(GQAS)为原料，同时采用乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)作为抗菌薄膜的交联剂，制备了交联水性聚氨酯(CPTMGPU)薄膜，并测试了CPTMGPU薄膜的抗菌性能，所制备的薄膜材料不仅可抑制薄膜表面的细菌，还会影响材料周围的金黄色葡萄球菌的生长，99.99%的细菌在6 h内死亡。即使在水中浸泡150 d后，薄膜上仍然没有检测出细菌存在，具有长效抗菌效果。Fan等[41]成功合成了3种不同烷基链长度的季铵盐，再向这3种季铵盐中加入等量的聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)，并混合均匀。将制备的混合溶液分别使用静电纺丝和溶液浇铸法制备了抗菌纳米纤维膜以及普通膜材料，并研究其对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌效果。结果表明，聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)和季铵盐静电纺纤维膜在30 min内就能全部灭活接种的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，且其烷基链越长，灭菌效果越好，全部灭杀时间越短。

尽管季铵盐类物质被广泛应用于抗菌产品的开发，但其耐热温度低，受热分解后易产生氮氧化物、氯化物等有毒物质。随着环保要求的进一步提高以及公共意识的增强，开发绿色环保、易生物降解且不含烷基酚聚氧乙烯醚类化合物APEO和甲醛的新型季铵盐材料必将是行业未来发展的必然趋势。

3.2.2 卤胺类

卤胺类抗菌整理剂是另一种绿色环保高效的新型抗菌剂，具有持久高效、广谱抗菌、可再生、无毒无污染等优势[37]。卤胺类材料由于其含有N—X键，当与水分子作用时，该键发生断裂，同时由于细胞表面带负电，卤素原子可通过静电吸附作用进一步进入细胞内部，从而抑制细胞酶活性，导致细菌死亡。钱逢宜等[42]将棉织物浸泡于卤胺化合物GHAPA和无氟疏水剂REPELLAN FF的混合液中，再经轧烘使其附着于棉织物表面。经测试，改性棉织物的静态水接触角为(136±3)°，在30 min内可使金黄色葡萄球菌和大肠杆菌全部失活，具有优异的疏水性和抗菌性。Luo等[43]使用5，5-二甲基乙内酰脲(DMH)和甲基丙烯酰氯合成了含有盐胺基团的甲基丙烯酸酯单体3-甲基丙烯氧基-5,5-二甲基乙内酰脲(MH)，然后采用喷雾聚合法，在棉织物上制备了聚[1-甲基-1-(4,4-二甲基-2,5-二氧咪唑啉烷-羰基)乙烯](PMH)抗菌涂层。改性后棉织物的抑菌率大于99.78%，经30次洗涤后其抑菌率仍然保持在99.00%以上，表现出高效抗菌的特征。

尽管卤胺类材料具有良好的抗菌效果，但由于卤胺类物质中往往存在N—Cl键，非常不稳定，在紫外光照射下极易分解成盐酸等，从而导致织物变硬发黄，在一定程度上也限制其进一步发展。

大多有机抗菌剂在加工和使用过程中总会存在一些缺点，如耐温性差、加工性能不好、成本高昂、来源稀缺，有一定毒性等，而且有机抗菌剂也能促使细菌进化进而产生抗性，这些缺陷极大地限制了新型抗菌纺织品的发展。

3.3 无机抗菌整理剂

无机抗菌整理剂是20世纪80年代中期发展起来的一类新型抗菌材料，主要有2类：第1类是金属型，以Ag的研究居多，其与细菌细胞内酶蛋白的巯基(—SH)和氨基(—NH2)等活性组分发生反应，导致酶蛋白失活，阻止细胞能量传递和呼吸代谢；第2类是具有光响应性金属氧化物型，这类抗菌剂会产生羟基自由基和活性氧离子，阻碍细胞增殖，抑制或杀灭细菌。当然，纳米技术的出现使抗菌材料及其产品的研发突飞猛进，取得了极大进展。通过将无机抗菌材料与纳米技术结合起来，制备系列金属及氧化物纳米粒子，实现材料抗菌性能的整体提升。

3.3.1 金属型抗菌材料

金属型抗菌剂主要是将一些具有抗菌活性的金属，如铜、锌、银等离子及其化合物负载于沸石系、硅胶系等多孔材料表面，再经后整理将其作用于纤维或织物，由于金属离子带正电荷，与细菌细胞中蛋白质作用，破坏细菌蛋白结构和酶的活性，进而破坏细胞机能，从而达到杀菌的效果[44-48]。Meng等[49]通过在蚕丝织物表面逐层组装聚丙烯酸(PAA)/聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)，使蚕丝织物表面完全覆盖一层聚合膜，再将其作为三维基底，在蚕丝织物表面原位合成Ag，并考察材料的抗菌性能。由于PAA/PDDA膜的存在，极大地增加了蚕丝纤维表面Ag的密度。改性的蚕丝纤维可有效杀灭周围的目标性大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，形成明显的抑菌圈，平均直径约为1.5 cm。同时，PAA/PDDA膜可有效保护合成的Ag，延长Ag的释放，即使在120 h后仍可释放出Ag，提升蚕丝的抗菌时间。刘菁等[50]采用磷酸三钠对沸石粉进行预处理后，使用AgNO3溶液制备了载银沸石抗菌剂，并测试其对大肠杆菌的抗菌性。当AgNO3的浓度为0.05 mol/L时，所制备的载银沸石抗菌剂抗菌效果最好，抑菌率可达91%。

3.3.2 金属氧化物型抗菌材料

许多金属氧化物、如ZnO、ZrO2、TiO2等，由于其良好的光响应特性，在外界光刺激下，会产生具有强氧化性的活性自由基，这些活性自由基会使细菌体内各种代谢蛋白酶失去活性，从而达到抗菌的目的[51-52]。Doumbia等[53]采用熔融纺丝法制备了聚乳酸(PLA)/氧化锌(ZnO)复合长丝，并结合针织技术制备了系列抗菌针织纺织品，将改性纺织品及未改性纺织品灭菌处理后，在37 ℃下接种金黄色葡萄球菌和肺炎克雷伯氏菌，8 h后考察细菌数量，通过不同样品细菌数量对数差值A考察改性纺织品的抗菌活性。当PLA溶液中ZnO的质量分数为1%时，A=0.3，当PLA溶液中ZnO的质量分数为3%时，A=3.1，ZnO质量分数的增加显著提高了该针织物的抗菌性能。Rildfa等[54]制备了不同比例的TiO2-SiO2/壳聚糖粉体，采用浸渍-自旋涂覆法对棉织物进行整理，再使用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对棉织物表面进行修饰。采用该途径制备的棉织物，其静态水接触角WCAs为90°，表现出一定的疏水性，且TiO2-SiO2/壳聚糖和HDTMS共同改性的棉织物的抑菌圈直径为10.41 mm，远大于未用HDTMS修饰的棉织物和纯棉织物的抗菌性能。这类具有光响应特性的金属氧化物型抗菌剂由于其具有即时高效广泛的杀菌性、良好的化学稳定性、并且不会对人体产生危害，符合目前绿色环保的发展趋势，具有极大的应用及发展潜力。

3.3.3 金属基纳米抗菌材料

当材料无限小至纳米量级(1～100 nm)时，由于其特殊的表面/界面、小尺寸、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应，展现出与其宏观体性能，如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等完全不一样的特性[55-56]。纳米材料的这种特性，为新型抗菌纺织品的开发带来了无限的可能，也不断引领研究热潮。Rilda等[56]通过煅烧制备了ZnO-TiO2纳米棒，并用己二酸为交联剂，将ZnO-TiO2纳米棒均匀分布于棉纤维表面，制备了ZnO-TiO2复合棉纤维。所制备的ZnO-TiO2复合棉纤维抑菌区直径在20 mm左右，且对铜绿假单胞菌有一定的抑菌活性。Xu等[57]通过巯基乙酸与纤维素的酯化反应将铜纳米粒子共价连接到棉织物上来改善棉织物的抗菌性能。采用该方法修饰的棉织物1 h后对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到99%以上，而不含铜纳米粒子的巯基乙酸改性棉织物的抑菌率低于10%。同时，还考察了所制备棉织物的耐水洗性能和抗磨损性能，经测试发现：改性棉织物的抑菌率在经50次水洗后仍然可达到96%；经600次磨损循环试验后，改性后的棉织物仍可达到90% 以上的抑菌率，展现出优异的抗菌效果。姜兴茂等[58]以AgNO3、Cu(NO3)2·3H2O、APTES的混合溶液为原料，采用气溶胶法，制备了负载Ag、Cu双金属的SiO2纳米颗粒，负载量为50%。通过对比负载Ag、Cu双金属粒子的SiO2纳米颗粒与仅负载Ag或Cu的SiO2纳米颗粒的时间-杀菌曲线发现，双金属纳米粒子的抑菌性优于单金属粒子，证明了Ag、Cu粒子存在协调抗菌作用。然而，尽管无机纳米粒子在测试时表现出优异的抗菌性能，但其表面不存在有机基团，很难与纤维表面形成牢固化学键作用，在外力作用下极易被剥落而使纤维失去抗菌效果。即使采用一些方法对纳米粒子进行表面改性，也会因颗粒表面被有机物包裹，阻碍其直接作用于细菌表面，从而对其抗菌性能产生影响。最重要的是，金属纳米粒子有一定的细胞毒性，给生物体的健康带来安全隐患，尽管有大量的文章被报道，但目前为止并没有对应的产品，因此，金属型纳米材料抗菌剂的开发和利用任重而道远。

3.4 新型抗菌材料石墨烯

作为二维层状材料，石墨烯因其优异的光学、电学、力学、热学特性，在传感器、新能源电池、储氢材料、航空航天、感光元件、复合材料、生物医学等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的新材料[59-60]。不仅如此，石墨烯还可通过破坏细菌细胞膜完整性，影响细胞膜通透性来抑菌，因此石墨烯也具有很好的抗菌效果[61]。高晶等[62]使用SiO2、TiO2、还原氧化石墨烯改性涤纶/棉织物，并对织物的抗菌性能进行了测试，发现改性涤纶/棉织物的细菌残余量小于1%,远远低于未改性涤纶/棉织物(98%)和未添加氧化石墨烯的改性涤纶/棉织物(5%),证明了SiO2、TiO2、还原氧化石墨烯改性涤纶/棉织物的抗菌效果。蒋佳佳等[63]使用柠檬酸钠和硼氢化钠还原氧化石墨烯-硝酸银混合溶液制得氧化石墨烯/纳米银复合材料，通过平板涂布法对其抗菌效果进行测试。结果表明，当氧化石墨烯/纳米银复合材料质量浓度为1 mg/mL时，平板上无菌落产生，表明具有很好的抗菌效果。Zhao等[64]采用直接吸附法、辐射诱导交联和化学交联法制备了氧化石墨烯基抗菌棉织物。所制备的氧化石墨烯基棉织物具有较强的抗菌性能，可灭活98%的细菌；同时，由于氧化石墨烯表面的羧基会与棉织物之间形成强氢键，因此制备的抗菌棉纺织品具有一定的耐洗涤性，经测试，织物经洗涤100次后仍可杀灭90%的细菌。目前石墨烯材料作用于生物体的细胞毒性检测表明其毒性微弱，并且可通过化学改性抑制其诱发生物毒性，因此，作为一种新型抗菌材料，石墨烯由于其高效性及安全性在抗菌纺织品开发方面具有巨大的发展潜力。

4 抗菌纺织品存在的问题及发展方向

抗菌纺织品，尤其是日常用抗菌纺织品是化学、生物、医学、纺织品加工等多学科交叉的产物，其核心是：1)开发出具有高效安全的抗菌整理剂；2)开展安全性相关评价；3)解决抗菌整理剂与纤维制品的结合牢度及其对纤维制品舒适性和服用性能的影响。虽然近年来抗菌纺织品发展迅速，相关研究日趋多样，一系列新型产品也相继面世，与之而来的新型抗菌剂、抗菌纤维及织物的性能、抗菌性能检测方法也取得了长足进步，但依旧存在一些亟待解决的问题，主要包括：抗菌整理剂的选择性和高效性、抗菌纺织品的安全性以及抗菌纺织品检测标准的滞后性和规范性。

4.1 抗菌整理剂的选择性和高效性

随着人们对抗菌产品的需求越来越大，市场上的产品导向已陆续出现一些危险的苗头，即过分强调抗菌产品的抗菌效果。研究显示：人体皮肤表层是由常驻细菌(有益菌种，一定程度上可使人体免受致病细菌的侵袭)、过路细菌(致病菌种和非致病菌种)、共生菌群(与常驻细菌共生的菌种)三大类组成，它们和皮肤间共同组成了完整的微生态系统[65-66]，维持着人类身体健康。一旦这种平衡被打破，不仅致病菌种会侵入人体，导致人体产生中毒性休克、化脓、心内膜炎等疾病，非致病菌种也会因新陈代谢等问题使织物在视觉、触觉、嗅觉上对人体产生影响，成为安全隐患。目前，市场上的抗菌纺织品，很大程度上依赖于抗菌整理剂的抗菌效果，然而存在于皮肤微生态系统中的细菌、真菌、霉菌，其细胞结构差异很大，单一的抗菌整理剂很难实现高效抗菌的目的，即使有少量的广谱抗菌材料，如ZnO，其在抑制或杀灭过路细菌的同时，对皮肤表面的常驻细菌和共生细菌也产生了抑制和杀灭效果，长此以往，皮肤表面的微生物菌种都被消灭，其微生态系统也会遭受到毁灭性破坏，给人体健康带来严重的安全隐患。

除此以外，抗菌整理剂的高效性也极大制约着新型抗菌纺织品的开发。抗菌整理剂的抗菌效果越好，抗菌整理剂的浓度越低，其在长期使用过程中对人体皮肤或身体的危害性越小，因此，开发安全性好、选择性高以及具有更优异抗菌效果的新型抗菌整理剂是未来研究的重点和热点。

4.2 抗菌纺织品的安全性

4.3 抗菌纺织品的服用性能和耐久性

随着科技的进步，抗菌整理剂加工技术也日趋成熟，并上市了一批抗菌效果优异、安全性高的新型抗菌整理剂。然而对于无机抗菌剂而言，其表面不存在有机基团，难以与纤维发生化学反应产生牢固结合，在外力作用下极容易剥落而导致功能丧失，耐洗涤性差，即使对抗菌整理剂表面进行改性，也会因抗菌剂表面被有机物包裹从而对其抗菌性能产生影响。更重要的是，通过后整理技术赋予织物优异抗菌性能的新型抗菌纺织品，其服用性能明显下降,因此，如何在不牺牲纤维或织物原有性能的同时实现纤维或织物抗菌性能和安全性的根本性改善，制备具有永久抗菌效果的新型抗菌纺织品依旧是亟待解决的问题。

4.4 检测标准的滞后性和规范性

对于抗菌纺织品而言，尤其是日常用抗菌纺织品而言，无论是国际标准还是我国标准，均没有一个行之有效的、统一的、公认的抗菌评价体系。尽管我国在抗菌纺织品标准和规范化方面取得了长足发展，但我国标准与国际标准在评价参考指标、实验参数等方面存在一些明显的差异，而且给定的抗菌性能指标单一，这在一定程度上严重阻碍了我国抗菌纺织品走出国门，也使其很难真正意义上在国际抗菌纺织品市场上占有一席之地；因此，在有效合理借鉴国外标准的基础上，应加强新型抗菌剂的开发和认证，进一步完善我国抗菌纺织品评价标准体系，指导规范我国功能纺织品市场提升产品国际竞争力。在此基础上，建立并健全抗菌纺织品的产品质量监督体系和管理体系，推进抗菌纺织品产业的健康发展。

虽然相较于美国、日本等纺织强国，我国抗菌织物研究发展较晚，但经过近40年的发展，尤其是21世纪以来急剧增加的抗菌纺织品需求，使我国抗菌纺织品发展迅速，然而一味地追求抗菌性并不是制备抗菌纺织品的最终目的，未来更多的研究方向应为制备可达到抗菌性、安全性、服用性能、耐久性等各方面均衡的纺织品。

5 结束语

科技的迅速发展和人们生活水平的显著改善，使功能性纤维及制品需求越来越大，抗菌纺织品因其优异的抗菌效果受到了消费者广泛青睐。虽然现有的抗菌材料种类繁多且发展迅速，但现有的抗菌整理剂，无论是天然抗菌整理剂还是合成抗菌剂，都存在明显的短板，其产业发展也遇到了瓶颈；因此，通过原始创新打破制约其发展的瓶颈越来越迫切。本文通过对当前不同种类的抗菌整理剂进行综述分析发现：1)天然抗菌材料虽然安全有效，但天然抗菌纤维存在服用性能差、不同纤维材料的抗菌效果具有明显差异等问题，同时，天然类抗菌剂提取繁琐、持久性效果欠佳；2)有机合成抗菌整理剂尽管抗菌效率高、具有广谱抗菌效果，但其耐温性、加工性普遍不理想，且有一定毒性，亦能促使细菌进化进而产生抗性；3)无机抗菌整理剂虽然实现了抗菌材料性能的整体提升，但也同样存在与基材键合不牢固，容易脱落，导致服用性能差、功能难以持久等问题。

未来的抗菌纺织品可在以下几方面开展深入系统的研究：1)将有机材料与无机材料结合起来，制备复合型抗菌材料，充分发挥不同组分之间的协同抗菌作用，实现抗菌的高效性和全面性；2)开发新型抗菌剂，以使其在实现高效持久抗菌的同时，解决微生物产生的耐药性以及安全性等问题；3)开发功能抗菌产品时，通过方法创新和技术创新，实现纤维制品功能性和舒适性的协调统一。

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