抗菌纖維及抗菌紡織品

1、 大腸桿菌白色葡萄球菌 個/mL抑菌率個/mL 抑菌 率 鎳鉻合金纖 維 3.010 7 95.6 8.8 107 96.9 銀纖維 2.8 107 95.9 1.04 108 96.3 銅纖維 1.6 108 76.5 8.4 108 70.0 普通棉纖維 6.3 108 0 8.3 109 -17.9 2、丙綸抗菌纖維 丙綸抗菌纖維的制造工藝如下： 抗菌劑液相合成 分離 改性復配 與丙 綸切片共混 抗菌母粒 與丙綸切片共混 紡絲 上油 牽伸 假捻加彈 包裝 3、納米抗菌滌綸 由于滌綸熔融溫度較高，對抗菌劑的選擇首先 要考慮耐高溫、不易分解、安全衛(wèi)生。 為了使納米抗菌劑能均勻分散在聚合物中，

2、除 將抗菌粉體進行表面處理外，需用共混法制成 的納米抗菌母粒進行紡絲。 4、Amicor抗菌纖維 Amicor 纖維是Courtaulds公司生產的抗菌纖維系 列。其基纖維是聚丙烯腈系纖維。產品主要有 Amicor AB （抗菌型）和Amicor AF（抗霉菌） 兩種產品。這兩種產品可分別使用。為了賦予雙 重（抗菌和抗霉）的活性，也可以作為混紡紗聯 合使用，稱為Amicor Plus。 Amicor可以和許多 其他纖維進行混紡，如棉、毛、尼龍、Tencel、 粘膠及聚酯。其中與棉混紡時紗線既有棉的吸收 能力和手感，又有Amicor產生的抗微生物保護 作用。由于Amicor中的抗菌劑是以固體顆粒

3、的 形式分散于纖維結構中，作為儲存器的顆粒將化 學品緩慢釋放出來，因此由Amicor混紡紗制成 的織物具有優(yōu)良的水洗穩(wěn)定性。 四、抗菌紡織品檢測方法振蕩燒瓶實驗 v1、實驗原理：在液體中通過長時間振蕩，增加微生物 與抗菌產品內抑菌藥物的接觸以顯示其抑菌作用。 v本試驗適用于非溶出性抗菌產品。 v抑菌率的計算 v評價規(guī)定 v試驗樣片的抑菌率與對照樣片抑菌率的差值26，即可 認定該樣片或纖維具有抗菌作用。 抑菌率= 樣品振蕩前平均菌落數 樣品振蕩后平均菌落數 樣品振蕩前平均菌落數 *100% 抗菌紡織品 v抗菌紡織品的研究與應用與人類健康密切相關,因而越來越受 到人們的重視?？咕徔椘房梢悦黠@地提

4、高產品的附加值,滿 足人們對健康環(huán)保的需求,因此市場潛力很大。 v紡織品的抗菌整理多采用主動抗菌,即通過一定方式將特殊的 抗菌物質引入紡織材料,以達到抗菌的目的。目前多采用雙胍 類、異噻唑啉酮類、有機硅季銨鹽類和酚類等溶出型有機抗 菌劑。但是,長期使用這些抗菌劑很容易產生耐藥性菌種,大 大影響了抗菌效果。相反,無機抗菌殺菌劑具有抑菌持久性、 廣譜性、高度安全性等優(yōu)點,因而其應用領域不斷擴展。金屬 離子抗菌劑是一類重要的無機抗菌劑,其中銀離子的抗菌能力 遠遠強于其他抗菌金屬離子,故銀系無機抗菌劑在抗菌紡織品 上的應用越來越廣泛。 銀系抗菌紡織品 v1 銀的抗菌性銀的抗菌性 v微量的、相對無毒的金

5、屬具有殺滅病原體和防止它們增殖的 “微量作用效應”。在所有金屬中,銀最具微量生物活性。銀 的使用最早可以追溯到18世紀使用硝酸銀治療胃潰瘍。19世 紀第1次確定了銀離子的抗菌活性,到了20世紀20年代,膠體 銀由于可以有效地處理傷口而被美國食品藥品署(FDA)認可。 與其他抗菌劑相比,銀系抗菌劑具有抗菌性能高(見表1) ,不易 產生抗藥性的特點,具有很高的安全性。在溫暖潮濕的環(huán)境里, 銀離子具有非常高的生物抗菌活性。同時,銀系抗菌劑還具有 很多優(yōu)點,如對皮膚沒有刺激性,不影響紡織品的服用性能,因 此銀系抗菌劑適合于抗菌功能紡織品的制備 表1 用于紡織品的不同抗菌劑性能比較 v注: + 表示有效

6、; + + + 表示高效; - 表示無效。測定方法不同,不同 抗菌劑間無法進行比較。 抗菌劑格蘭氏陽 性菌 格蘭氏 陰性菌 真菌抗藥性皮膚吸 收 毒性 三氯生 +-+ 有有很少到 無毒 銀系 + 未報道輕微很少到 無毒 季銨鹽 +- 有有中等到 高 殼聚糖 + 未報道未報道生物降 解 聚己縮 胍 + 未報道無很少到 無毒 銅系 + 有無和劑量 相關 2 銀的安全性銀的安全性 v我國民間很早就認識到銀有抗菌作用,并記述了銀的毒性, 明代醫(yī)學家李時珍在本草綱目中對銀的性質有所記 述:“生銀、味辛、寒、無毒”。從生理學上講,銀不屬于人 體必需的微量元素,但由于食物和飲水的攝取或者職業(yè)的 原因,人體內

7、仍然可以檢測到銀的存在(質量濃度 300g/L,但 至今未發(fā)現明顯的毒副作用。Wysor 采用口服或皮下注射 的方法將1050mg/kg的磺胺嘧啶銀(含30 %銀,相當于70kg 的人使用22g的銀)用于小鼠,連續(xù)實驗1個月后,受試動物無 死亡,體重無減輕,沒有行為改變和腹瀉;組織切片分析發(fā)現, 受試動物無明顯病變。 v與人體皮膚直接接觸的醫(yī)用纖維中含有的金屬銀和銀離子, 受汗液、皮脂和組織分泌液的激活而積累在皮膚的表面, 其中一些會形成硫化銀穿過皮膚的表層而沉淀在皮膚中。 雖然高溫和高濕環(huán)境將加速皮膚和黏膜對銀的吸收,但由 此造成的銀吸收遠遠低于使用1 % 磺胺嘧啶銀軟膏病人所 吸收的量。

8、3 不同價態(tài)銀的抗菌性能不同價態(tài)銀的抗菌性能 v大量研究表明,不同價態(tài)的銀均具有殺菌效 果,但隨著價態(tài)的變化,其殺菌機制有所不同。 總體來說,高價態(tài)離子的還原勢極高,能夠導 致原子氧產生的能力也相應的較大,從而極 大地提高了抗菌性能。銀具有3 種氧化 態(tài):Ag()、Ag()和Ag(),不同形態(tài)銀的 抗菌性能的順序為12-14: Ag4O4Ag() Ag()Ag()Ag(0)。表2中列出了銀單 質和不同形態(tài)化合物離子化能力的定性比 較。 表表2 用于抗菌材料的銀系化合物用于抗菌材料的銀系化合物 vAg4O4是由2個Ag()和2個Ag()與4個O2-緊 密結合構成的一種具有活躍電子的分子晶體。由

9、于在同一個分子內存在著Ag+/Ag3+ ,使電位不平 衡, Ag4O4 具有潛在的電子躍遷的能力和向更穩(wěn) 定狀態(tài)變化的趨勢。Ag4O4與病毒、細菌、真菌 和原生動物等生物體的膜和衣殼上的特定蛋白表 面裸露的-N基(-NH-,-NH2)和-S基(S-S,-SH)具有 親和性,可以發(fā)生熱力學吸附并觸發(fā)氧化還原反應 和由反應產生的Ag2+ 的螯合反應,從而致使蛋白 質構象改變, 最終導致病原體死亡。Ag()和 Ag()具有比Ag()更強的殺菌能力,但其殺菌機 制目前還未見詳細報道。一般認為是Ag()和 Ag()的強氧化性使其擁有殺菌能力。Ag()的 殺菌速度平均要比Ag()快240倍,殺菌效果是 A

10、g()的200倍。 v在這些銀的形態(tài)中,只有Ag()和Ag(0)最穩(wěn)定,并 且已經應用于各種抗菌材料。Ag()中使用最多 的是硝酸銀和磺酸嘧啶銀。硝酸銀是非常優(yōu)異的 抗菌劑,其抗菌性能比很多其他抗菌劑(包括磺酸嘧 啶銀)要好,特別是在消除抗性品系的金黃色葡萄球 菌、肺炎球菌以及綠膿桿菌上效果更好。但硝酸 銀的用量不能超過1% ,否則與活組織細胞接觸時 會引起細胞電解質鈉和鉀的流失?；撬徉奏ゃy避 免了硝酸銀的很多缺點,同時廣譜抗菌。雖然磺酸 嘧啶銀在水中的溶解度較小,但它與體液作用釋放 銀離子的能力并不差。當磺酸嘧啶銀質量濃度達 到50 mg/L時,95 %的人體傷口中細菌種類都可以 有效地消除

11、,然而銀離子極易與生物體中的氯離子 產生氯化銀沉淀,進而誘發(fā)人體過敏反應產生。 銀系抗菌紡織品的制備銀系抗菌紡織品的制備 v目前銀系抗菌紡織品的制備方法主要有纖維 改性法和織物后整理法。纖維改性法首先在 成纖高聚物中添加合適的抗菌劑填料,然后進 行濕法或熔融紡絲,再加工制成抗菌織物;織物 后整理則是通過在織物表面涂層或浸漬抗菌 劑的方式,使紡織材料表面形成抗菌層。每種 方法都有各自的優(yōu)缺點,生產中可根據不同的 需求采用相應的加工方法,見表3。 v目前抗菌紡織品的生產主要以纖維改性為主。該 法是將抗菌劑的超細粉末作為添加劑進行紡絲,此 時抗菌劑進入到纖維的內部,故耐洗滌性能好,抗菌 效果持續(xù)時間

12、長,但纖維改性法對抗菌劑的要求較 高,抗菌劑必須在水、堿和酸里的溶解度極低,化學 穩(wěn)定性好,耐強酸、堿和氧化劑,熱穩(wěn)定性好,因此 目前抗菌添加劑多為載銀陶瓷顆粒或者載銀沸石。 在加工過程中,要求添加的抗菌劑必須與纖維本體 有良好的相容性和分散性,同時抗菌劑顆粒細小,粒 徑分布范圍窄,不能影響紡絲;添加劑的加入不能夠 影響纖維的物理性能,包括纖維的強力和伸長。纖 維改性方法大多只適用于合成纖維,除納米銀抗菌 劑外無法對棉、麻、毛、絲等天然纖維進行抗菌 加工。 v表5 列出了部分抗菌纖維及抗菌紡織品?？?物后整理的方法主要針對天然纖維或者天然 纖維與其他纖維混紡的紡織品,一般使用抗菌 劑的懸浮液浸

13、漬、涂層或者溶膠凝膠等方法, 使抗菌劑能夠附著在織物上以獲得抗菌效果。 后整理方法得到的抗菌織物其纖維內部并沒 有抗菌劑,因此耐洗滌性和長效性都較差。后 整理方法加工處理方便,對抗菌劑的要求相對 較少,但要求使用的抗菌整理劑在加工方法上 能夠采用常規(guī)的紡織品加工工藝。表6列出部 分用于紡織品后整理的抗菌整理劑產品。 續(xù) v人們對抗菌紡織品的要求越來越高。銀系抗 菌劑依靠其高效、廣譜和無抗藥性的特點,越 來越成為抗菌整理的首選,以銀為抗菌劑的功 能紡織品正日益成為產品熱點,然而目前銀系 抗菌劑的種類少,易氧化變色的缺點還有待克 服,未來仍需進一步研究開發(fā)抗菌性能更好、 穩(wěn)定性高、廉價的新型銀系抗

14、菌劑及整理方 法。 大腸桿菌白色葡萄球菌 個/mL抑菌率個/mL 抑菌 率 鎳鉻合金纖 維 3.010 7 95.6 8.8 107 96.9 銀纖維 2.8 107 95.9 1.04 108 96.3 銅纖維 1.6 108 76.5 8.4 108 70.0 普通棉纖維 6.3 108 0 8.3 109 -17.9 4、Amicor抗菌纖維 Amicor 纖維是Courtaulds公司生產的抗菌纖維系 列。其基纖維是聚丙烯腈系纖維。產品主要有 Amicor AB （抗菌型）和Amicor AF（抗霉菌） 兩種產品。這兩種產品可分別使用。為了賦予雙 重（抗菌和抗霉）的活性，也可以作為混紡

15、紗聯 合使用，稱為Amicor Plus。 Amicor可以和許多 其他纖維進行混紡，如棉、毛、尼龍、Tencel、 粘膠及聚酯。其中與棉混紡時紗線既有棉的吸收 能力和手感，又有Amicor產生的抗微生物保護 作用。由于Amicor中的抗菌劑是以固體顆粒的 形式分散于纖維結構中，作為儲存器的顆粒將化 學品緩慢釋放出來，因此由Amicor混紡紗制成 的織物具有優(yōu)良的水洗穩(wěn)定性。 v目前對銀的攝入和銀在人體中新陳代謝的研究還較少,只 有少數關于磺胺嘧啶銀的臨床研究。自引入市場以來,磺 胺嘧啶銀已經在臨床上使用了幾十年,病人每天最多可使 用30g(含銀9.06g)。研究表明在使用磺胺嘧啶銀時,10

16、% 的銀會被人體吸收,而高度血管化的傷口吸收更高。使用 磺胺嘧啶銀的病人體內血銀質量濃度可高達300g/L,但 至今未發(fā)現明顯的毒副作用。Wysor 采用口服或皮下注射 的方法將1050mg/kg的磺胺嘧啶銀(含30 %銀,相當于70kg 的人使用22g的銀)用于小鼠,連續(xù)實驗1個月后,受試動物無 死亡,體重無減輕,沒有行為改變和腹瀉;組織切片分析發(fā)現, 受試動物無明顯病變。 v與人體皮膚直接接觸的醫(yī)用纖維中含有的金屬銀和銀離子, 受汗液、皮脂和組織分泌液的激活而積累在皮膚的表面, 其中一些會形成硫化銀穿過皮膚的表層而沉淀在皮膚中。 雖然高溫和高濕環(huán)境將加速皮膚和黏膜對銀的吸收,但由 此造成的銀吸收遠遠低于使用1 % 磺胺嘧啶銀軟膏病人所 吸收的量。 銀系抗菌紡織品的制備銀系抗菌紡織品的制備 v目前銀系抗菌紡織品的制備方法主要有纖維 改性法和織物后整理法。纖維改性法首先在 成纖高聚物中添加合適的抗菌劑填料,然后進 行濕法或熔融紡絲,再加工制成抗菌織物;織物 后整理則是通過在織物表面涂層或浸漬抗菌 劑的方式,使紡織材料表面形成抗菌層。每種 方法都有各自的優(yōu)缺點,生產中可根據不同的 需求采用相應的加工方法,見表3。 v目前抗菌紡織品的生產主要以纖維改性為主。該 法是將抗菌劑的超細粉末作為添加劑進