防蚊虫纺织品整理及测试标准的研究进展

王 丞 王进美 魏玲玲 陈彦成 陈海通

（西安工程大学，陕西西安，710048）

随着社会的发展和人民消费水平的提高，人们对于功能性纺织品的需求不断提高，具有抗菌、隔热、变色、防水、除螨、防蛀、防紫外线、抗病毒、防电磁辐射、驱虫防蚊等[1-2］功能特性的纺织品越来越受到人们的关注，其中驱虫防蚊纺织品成为人们研究的重点领域之一。蚊子是吸血昆虫，易传播疾病，包括疟疾、登革热、脑炎、黄热病等[3］。人们必须做好安全防护，以避免蚊子叮咬传播疾病。防蚊虫纺织品就是针对蚊虫进行驱避或杀灭的一种卫生防护用纺织品，目前已经成为当下研究的热点，并且向着高端产业链发展[4］。通过查阅参考国内外驱虫防蚊等相关文献，本文介绍了防蚊整理剂（包括天然驱避剂、合成驱避剂、凝胶-溶胶氯菊酯杀虫剂），并对其优势不足进行分析，概述了防蚊虫纺织品的前沿技术（包括微胶囊法、乳液法、环糊精、纳米软膏），以及防蚊虫织物整理和测试标准，同时展望未来防蚊虫纺织品的发展趋势。

1 防蚊虫整理

防蚊虫整理通过提取天然植物精油或者化学合成剂对纤维或者织物进行特殊整理加工，为了在纺织品加工中赋予驱蚊特性，对织物进行防蚊整理剂喷洒、浸渍浸轧和垫干等程序，利用交联剂或者黏合剂进行织物固化，提高织物的驱蚊能力[5］。研究人员发现将植物精油整理在棉质织物上，在防蚊虫方面具有更高的功效；在棉质织物上采用垫干式固化法时，防蚊整理剂的耐久性更高[6］。

1.1 驱蚊剂原理

二氧化碳、乳酸、皮肤温度和水分是重要的蚊子引诱剂。蚊虫利用从人体升起的温暖潮湿的对流信号作为接近人类的向导[7］。驱蚊剂的作用大致可分为对嗅觉的作用和对触觉的作用。它能够阻止蚊虫接近驱蚊剂处理过的织物表面。驱蚊剂产生的气味分子堵塞了蚊虫的湿度感知孔，通过抑制感知水分的功能使蚊虫无法接近人类。驱蚊剂刺激触觉的作用被称为直接接触驱赶，这种驱赶在吸血前将蚊虫从人体皮肤表面驱走。人们认为驱蚊剂化学物质作用于蚊虫的周围神经系统[8-9］，当接触发生时，在驱蚊剂化学物质作用下将会引起蚊虫的神经系统紊乱。

1.2 天然驱避剂

驱避剂是指能散发出刺激气味驱赶蚊虫的负向性物质[10］。驱避剂本身虽无杀虫作用，但可有效减少蚊虫叮咬和对户外活动人员的侵袭，从而预防蚊虫媒介疾病的发生[11-12］。驱避剂不仅对蚊虫有效，还可驱避蝇、虱、蜱、蚤、螨、臭虫等病媒生物。其应用场景较广，一般用于皮肤表面或织物。

天然驱避剂主要是从一些具有驱蚊虫特性的植物根、茎、叶、花中提取出的有效驱虫成分，多为萜类的酯类、醇类和酮类等。ZHU J J 等[13］从椰子油中提取的癸酸和月桂酸是一种新型、廉价且高效的驱虫化合物，可有效对抗多种吸血节肢动物，包括蝇、蜱、臭虫和蚊子。尽管椰子脂肪酸对蝇、蚊虫和蜱表现出较强驱避性，但与N，N-二乙基-三甲基苯甲酰胺（DEET）相比，在最小有效剂量下需要相对高浓度的椰子脂肪酸，以防止黄热病蚊子叮咬。ZHANG S 等[14］分别使用多种天然驱避剂对埃及伊蚊幼虫进行测试，发现2-十一烷酮显现较高的驱避率，紧接着是猫薄荷油、癸酸、椰子油脂肪酸、癸酸甲酯、月桂酸甲酯和椰子油甲酯。

天然驱避剂具有很多优良特点，可生物降解、成本低、无毒无污染、环境友好、气味清新，但其在驱蚊的缓释持久性方面欠佳。因此，在将天然植物提取物应用于纺织品中还需要考虑多方面因素，如植物资源的开发利用、植物精油的缓释持久性、企业成本及经济效益等。

1.3 合成驱避剂

合成驱避剂为人工合成的具有驱避蚊虫作用的活性化学物质，包括有机酯类、芳香醇类、不饱和醛酮类、胺类和酰胺类等。

（1）避蚊胺是一种略带黄色的油，不溶于水，溶于有机溶剂[15］。它是许多驱蚊产品中最常见的活性成分。目前含有它的产品以各种液体、洗剂、喷雾剂和浸渍织物的形式提供给消费者。本品适用于皮肤或衣服上，可防止蚊虫叮咬。然而，最近研究表明，在一项蚊虫行为测试中，避蚊胺在没有体味引诱剂的情况下表现出较强的驱避活性[16］。虽然它被认为是最广泛使用的驱蚊剂，但同时存在一些健康风险，如避蚊胺可通过皮肤和胃肠道快速进入人体，容易引起神经系统疾病等。

（2）羟哌酯是一种无色液体，是一种有效驱蚊剂，与避蚊胺的功效相似，但使用起来舒适，不易被蚊子叮咬使皮肤受刺激[17-18］。羟哌酯的实际作用机制尚不清楚，由于它对蚊虫的味觉和嗅觉有害，因此会阻止蚊虫接触和叮咬。但同时它也会给人体带来危害，当以50 mg/cm2给药时，在使用含量20%的羟哌酯制剂产品后，观察到人体刺激反应表现为意识不清、昏迷、头疼、喉咙疼、呼吸道感染、中毒反应等[19］。

1.4 杀虫剂

杀虫剂是指用以防治害虫的化学制剂。包括有机杀虫剂（有机氯、有机磷、有机硫制剂和氨基甲酸酯类与拟除虫菊酯类），无机杀虫剂（无机砷、无机氟、无机硫制剂），植物性杀虫剂，矿物油杀虫剂，微生物杀虫剂。杀虫剂主要是通过触杀或熏蒸作用来杀灭害虫，包括蚊子、蝇、蜱等[20］。氯菊酯是一种合成杀虫剂，通常用于处理衣服、蚊帐、野营用具和军装。它也是对人类毒性最小的杀虫剂之一，被广泛用于服装、农业和制药等。MONICA A 等[21］用一种基于氯菊酯的溶胶-凝胶溶液技术制备工业上可行的耐用杀虫纺织品。先将棉织物放入含有氯菊酯的溶胶-凝胶溶液中，然后利用挤压辊将硅氧化物涂层填充在棉织物上并进行固化炉固化成形。考察溶胶-凝胶工艺参数，如硅氧化物、氯菊酯含量、配比等对杀虫活性和棉织物性能的影响，结果表明，含有氯菊酯的溶胶-凝胶溶液和硅氧化物涂层的应用使纺织品在不改变其柔韧性和柔软性的情况下具有很高的杀虫效率。同时在对氯菊酯含量接近500 mg/m2的棉织物进行耐洗牢度评估时发现，即使经过50 次洗涤，仍能保持良好的杀虫效果。

杀虫剂在自然环境中化学性质稳定，不易降解，易在土壤及生物体内累积，严重改变生态系统均衡，大部分对人体有害，还会被集中存留在生态食物链中。在今后的发展中需要注意兼顾环境及人体健康。

2 防蚊虫纺织品新技术

2.1 微胶囊

微胶囊技术是指用天然或者合成的高分子材料将固体颗粒、液体、气体作为芯料物质包覆，形成一种具有半透明或者密封囊膜的微型密闭的胶囊。它能够保护芯材不受外界环境影响，同时遮蔽气味、颜色，降低芯材活性成分挥发、控制芯材持续释放[22］。芯材被微胶囊壁材封装，通过胶囊壁缓慢释放延长芯材的使用时间，它被称为控制释放机制或扩散机制。

壳聚糖具有天然无毒的特性，常被用作微胶囊的壳材料。然而，传统的壳聚糖微胶囊大多是单室囊壁，功能单一。ZHUO C 等[23］研究首先采用单凝聚法制备壳聚糖微胶囊，然后将光致变色纳米胶囊覆盖到壳聚糖微胶囊上，得到壳聚糖复合微胶囊。将复合微胶囊应用于织物中具有良好的光致变色和抗菌防蚊性能。通过调节纳米胶囊在壳聚糖微胶囊上的覆盖密度，可以调节其变色和抗菌防蚊性能。

2.2 乳液法

乳液法是由两种互不相容液体在乳化剂的作用下形成热力学稳定，外观透明或半透明的液体分散体系。一种是分散相，另一种则是连续相[24］。在大多数防蚊虫纺织品应用中，乳液是以水包油形式制备的，油作为分散相，水作为连续相。乳化剂是一种用于制备乳液的物质，可赋予乳液动力学稳定性。研究发现，从不同植物的根、茎叶、果实、种子中提取的精油具有驱虫特性，由于植物精油易挥发，将其与乳化剂和亲水性物质混合搅拌均匀形成水包油的乳液混合物，提高植物精油的稳定性、保质期和缓释性能[25］。

为克服蚊虫的抗药性和提高驱蚊剂缓释性能，BALAJI A P 等[26］采用聚乙二醇（PEG）乳液法制定了一种高效的、具有水分散性的纳米级驱蚊剂——二乙基苯乙酰胺（DEPA）配方，该配方是由质量分数9%的PEG、12.14%的二氯甲烷和6.47%的DEPA 作为分散相，连续相由0.4%的吐温20和0.4%的大豆卵磷脂组成；在800 r/min磁力搅拌下将连续相加入到分散相搅拌30 min，形成纳米DEPA 乳液。通过对脑炎病媒三带喙库蚊进行驱避质量浓度测定，评估其功效。结果发现，对三带喙库蚊三龄幼虫的中位驱避质量浓度为0.052 mg/L。对喂食蔗糖的两至三天的雌性成蚊的中位驱避质量浓度为3.471 mg/L。通过组织病理学和生物化学研究进一步表明，即使在最低接触质量浓度下，纳米DEPA 仍能发挥更好的功效。因此，它将成为控制病媒扩散、减少驱蚊剂量的有效方案。

2.3 环糊精

环糊精是由属于杆菌所产生的环糊精糖苷转移酶与淀粉作用生成的环状低聚糖化合物，含有6 个~12 个葡萄糖单元，以α-1，4 葡萄糖苷键相连接而成[27］。环糊精分子具有环状构形及疏水性内腔，疏水性内腔可以存储非极性的有机物质。环糊精能与驱蚊剂形成复杂包合的环状寡糖，可以通过与聚羧酸如1，2，3，4-丁烷四羧酸或柠檬酸形成酯键而固定在棉织物表面。研究结果表明，将氯菊酯和生物丙烯菊酯等杀虫剂引入环糊精的大分子结构中，由于环糊精含量的增加，其疏水性内腔储存的杀虫剂在整理织物中的含量提高，织物驱蚊活性进一步提升[28-30］。

环糊精无毒，并可生物降解，用作整理剂时，可以制备各种功能性织物，如释香、除臭、抗菌织物等。随着研究的深入、工艺的日益成熟，环糊精在纺织品功能性整理方面的应用将更加广泛。

2.4 纳米软膏

纳米粒子被认为是纳米软膏技术的基本组成部分。近年来，生物合成的金纳米粒子被认为是一种兼容、无毒、生态友好的整理制剂，纳米粒子根据特定的特征，如尺寸、分布和形态，表现出更高显著活性、降低毒性和持续释放的新特性。研究人员用各种合成的纳米粒子和植物提取物相结合制备纳米软膏，用于驱避携带媒介疾病的蚊虫等[31-34］。

SUNDARARAJAN B 等[35］以艾蒿叶提取物为原料，制备了一种与生物金纳米颗粒相结合的纳米软膏基质。对制备的纳米软膏进行了傅里叶变换红外光谱表征，并通过扫描电镜对纳米软膏的形貌进行了表征，测试纳米软膏在不同质量浓度下的驱避活性。结果表明，纳米软膏质量浓度的增加延长了保护时间。研究结果为人工合成驱避剂和杀虫剂提供了一种选择。其可能是一种环保、更安全的纳米生物纺织品整理制剂。

3 防蚊虫织物整理技术

目前，防蚊整理工艺主要有2 种：浸渍工艺和浸轧工艺[36］。

浸 渍 工 艺：浸 渍（1∶10）→脱 水（带 液 率25%~30%）→烘干（80 ℃~100 ℃，1 min~3 min）→烘焙（120 ℃~130 ℃，1 min）。浸渍工艺是将织物浸泡于防蚊整理剂中的整理方法，其工艺流程操作简单，防蚊效果有效，但多次水洗后效果不佳。

浸轧工艺：配制整理液（防蚊微胶囊 10 g/L，交联剂AF6100 40 g/L）→浸轧（预浸渍30 min，二浸二轧，轧液率80%）→预烘（70 ℃，5 min）→烘焙（100 ℃，3 min）→自然晾干（防蚊织物）。

浸轧工艺是将织物以先浸后轧的方式，将防蚊微胶囊和交联剂相结合，其工艺流程分为预处理、浸轧、预烘、烘焙、晾干几个阶段。其优点在于具有一定的缓释效果且耐水洗性能得到了提高，但因浸轧过程使织物上所能黏附的防蚊虫微胶囊数量有限，达不到预期效果，一般采用较少。

4 防蚊虫测试标准

目前，国内防蚊虫测试相关标准主要有GB/T 13917.1—2009《农药登记用卫生杀虫剂室内药效试验及评价 第1 部分：喷射剂》，适用于喷射剂和经用水或油稀释后使用的卫生杀虫剂产品对害虫蚊、蝇、蜚蠊、蚂蚁、跳蚤进行喷雾或滞留喷洒的药效测定及评价；GB/T 13917.9—2009《农药登记用卫生杀虫剂室内药效试验及评价 第9 部分：驱避剂》，适用于驱避剂在农药登记时对刺叮骚扰性卫生害虫蚊的驱避效果的药效测定及评价。试虫为白纹伊蚊,羽化后3 天~5 天未吸血的雌性成虫，根据驱避剂对测试人员的有效保护时间进行药效评价；GB/T 13917.3—2009《农药登记用卫生杀虫剂室内药效试验及评价 第3 部分：烟剂及烟片》，适用于烟剂及烟片对害虫蚊、蝇、蜚蠊进行烟雾处理的药效测定及评价；NY/T 1151.4—2012《农药登记卫生用杀虫剂室内药效试验及评价 第4 部分：驱蚊帐》，适用于驱蚊帐在农药登记对蚊虫进行药效测定及评价；GB/T 31711—2015《卫生杀虫剂现场药效测定与评价 杀蚊幼剂》,适用于杀灭蚊幼虫制剂的模拟现场和现场试验及评价；NY/T 1151.6—2016《农药登记用卫生杀虫剂室内药效试验及评价 第6 部分：服装面料用驱避剂》，适用于驱避剂处理过的成品服装面料的驱避效果评价，也可用于驱避剂即时处理服装面料的驱避效果评价；GB/T 39513—2020《卫生杀虫剂现场药效测定与评价 驱避剂》,适用于蚊虫和其他吸血双翅目昆虫驱避剂的野外现场药效测定与评价。但是这些标准只能对于防蚊整理剂等原材料进行效果测试，防蚊整理后的织物则无法测试。

国家质检总局发布的GB/T 30126—2013《纺织品防蚊性能的检测和评价》，规定了采用蚊虫攻击力测试、驱避法和强迫接触法测定纺织品防蚊性能以及纺织品防蚊虫整理耐久性，并且对防蚊效果的击倒率、杀灭率和驱避率的评价等级进行了规范[37-39]。该标准适用于机织物、针织物、非织造布等纺织品。

5 结语

近年来，由于新型纺织材料的飞速发展，具有驱蚊抗菌等附加值的纺织和服装等产品不断涌现，形成了一个重要的纺织高新技术产业链。其中驱蚊纺织品有助于预防蚊虫传播的病媒疾病，如疟疾和登革热。通过喷洒、浸渍浸轧等方式在纺织品和服装上添加防蚊虫整理剂，可广泛用于军用纺织品、户外服装以及帐篷等产业用纺织品，此外还可用于窗帘、袜子、衣料等夏季用纺织品。研究人员使用天然植物精油提取物或合成驱蚊剂对纺织品进行加工处理，虽然天然植物精油织物整理剂气味清新、安全环保，但在实际应用中存在诸多问题，如驱蚊持久性能差、织物水洗多次防蚊效果不佳、产量低、生产成本高等，还有合成驱避剂的防蚊抗药性能差，对人体产生危害，不宜大量使用。目前市场上主要采用微胶囊包裹和交联剂等技术对纺织品进行防蚊整理，从而达到持久缓释的效果。随着科学技术的不断发展，我们也期待新型安全无毒、驱避灭杀率高、防蚊效果持久、透气性好、柔软舒适的纺织品不断地完善成熟。

我们还应当更多地研究蚊虫抗药性机理，在确保驱蚊剂、整理剂安全无毒等技术性能的同时，实现高效和持久缓释的驱虫特性，并兼具环保性。在防蚊虫测试标准和效果的评价体系中，研发人员也应当不断完善相关检测和评价方法，解决标准规范化等问题。