納米銀抗菌處理劑,納米銀抗菌粉,納米銀抗菌整理劑,防菌劑,衣料抗菌加工劑

1、 綠色抗菌整理劑 吳燁芳 姚金波 (天津工業(yè)大學(xué)材料與化工學(xué)院，天津 300160) 作者簡(jiǎn)介:吳燁芳(1980-)，女，碩士在讀，紡織化學(xué)與染整工程專業(yè) 【摘要】隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)及生活水平的提高，促使抗菌整理劑向"綠色"方向發(fā)展。為此介紹了綠色抗菌整理劑的種類和加工方法，并對(duì)抗菌整理的機(jī)理作了較詳細(xì)的闡述?！娟P(guān)鍵詞】環(huán)保;抗菌整理劑;納米技術(shù) 1 抗菌整理的重要性及發(fā)展現(xiàn)狀 隨著生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越重視生活的質(zhì)量，希望能獲得有舒適感的衣著，以及衛(wèi)生健康的居住環(huán)境。對(duì)于各種各樣的紡織品要求越來(lái)越高，特別是安全、安心、舒適、健康、衛(wèi)生、清潔等&

2、quot;綠色"觀念的形成，使紡織品的抗菌、防霉、防臭后整理加工更加受到人們的重視1。 在生活中，人們不可避免的接觸到各種各樣的細(xì)菌、真菌等微生物，這些微生物在合適的外界條件下，會(huì)迅速繁殖，并通過(guò)接觸等方式傳播疾病，影響人們的身體健康和正常的工作、學(xué)習(xí)和生活。纖維屬于多孔性材料，疊加編織后又會(huì)形成無(wú)數(shù)空隙的多層體，因此織物較容易吸附菌類?？咕砭褪鞘箍椢锞哂幸种凭惿L(zhǎng)的功能，維持衛(wèi)生的衣著生活環(huán)境，保證人體健康。 抗菌劑的應(yīng)用起源于第二次世界大戰(zhàn)期間，當(dāng)時(shí)德軍由于穿抗菌軍服而大大減少了傷員的細(xì)菌感染2。在上世紀(jì)60年代，人們大多采用有機(jī)抗菌劑生產(chǎn)抗菌紡織品；隨著1984年無(wú)機(jī)抗菌

3、劑開發(fā)成功后，抗菌整理得到快速發(fā)展，使抗菌劑不僅用于纖維及紡織品，也用于塑料、建筑材料等制品中。目前，日本在抗菌防臭方面研究最為活躍，技術(shù)領(lǐng)先，產(chǎn)品已拓展至運(yùn)動(dòng)服、地毯、醫(yī)療用品等領(lǐng)域。近年來(lái)，抗菌研究的重點(diǎn)已經(jīng)從保護(hù)紡織品免受細(xì)菌侵襲轉(zhuǎn)移到保護(hù)環(huán)境和使服用者免受細(xì)菌侵襲。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著老齡社會(huì)的到來(lái)，臥床老人和在家療養(yǎng)者逐漸增多，防止褥瘡的老人護(hù)理用品的需求也呈增加的趨勢(shì)。由于從生產(chǎn)為主的社會(huì)向生活為主的觀念轉(zhuǎn)變，開發(fā)研究有利于人體健康、有利于地球環(huán)境的產(chǎn)品，將是今后重要的課題3，因此抗菌整理日益受到人們的重視。2 抗菌機(jī)理 目前，抗菌機(jī)理4-5主要有三種：有控釋放、再生原理和障礙或阻塞

4、作用。2·1 有控釋放 織物抗細(xì)菌及真菌等整理的作用機(jī)理屬于有控釋放機(jī)理。對(duì)于致病細(xì)菌與真菌而言，整理后的織物，在一定的濕度下，會(huì)緩慢地釋放出抗菌劑，釋放量足以殺死(或抑制)細(xì)菌和真菌的繁殖，如廣譜抗微生物聚乙烯醇纖維就屬于有控制的釋放機(jī)理。聚乙烯醇纖維在酸催化劑存在下，與5-硝基呋喃基丙烯醛反應(yīng)生成一層縮醛化合物，在一定溫度下，緩慢釋放出硝基化合物，以達(dá)到殺菌作用。 除了用化學(xué)方法來(lái)產(chǎn)生有控制的釋放殺菌劑外，還可使用微膠囊技術(shù)。將有效的化學(xué)藥劑包在樹脂防護(hù)層中間，當(dāng)經(jīng)水淋或紫外線照射，樹脂層降解后，該化學(xué)藥劑便滲透到外層來(lái)。2·2 再生原理 抗菌整理機(jī)理的再生原理是在織物

5、上加一層化學(xué)整理劑，它在一定條件下將不斷地再生殺菌劑。再生作用就是在洗滌或射線照射條件下，引起共價(jià)鍵斷裂而產(chǎn)生的，因此這種模式具有無(wú)限存貯殺菌劑的能力。當(dāng)然，這種無(wú)限制也只是相對(duì)的。目前微膠囊技術(shù)就已接近這種模式，盡管在微膠囊技術(shù)中的抗菌劑的存貯不是無(wú)限制的，然而在其表面的活性是能長(zhǎng)期存在的。2·3 障礙或阻塞作用 用障礙或阻塞機(jī)理來(lái)使織物不受微生物侵害的膜有兩類: (1)惰性的物理障礙層或涂層，它是一層阻止微生物穿過(guò)織物的膜。 (2)直接有表面接觸活性的膜，能夠抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)。 使用惰性的物理障礙層或涂層作防護(hù)層，一般比直接有表面接觸活性物質(zhì)的涂層要多添加一些。3 綠色抗菌劑的種類

6、 抗菌整理劑主要可以分為無(wú)機(jī)、有機(jī)和天然三種。早期抗菌劑基本都屬于有機(jī)系列，大多是含氮、硫、氯等元素的各類復(fù)雜化合物，其主要品種有：季銨鹽類、雙胍類、醇類、酚類、醛類、有機(jī)金屬類、砒啶類、噻吩類等。該類抗菌劑短期殺菌效果好，但大多都有耐熱穩(wěn)定性差、壽命短等缺點(diǎn)6。 近十年來(lái)，綠色環(huán)保的要求越來(lái)越嚴(yán)格，抗菌劑的發(fā)展領(lǐng)域也越來(lái)越廣闊，為了突破傳統(tǒng)抗菌劑的缺陷，許多國(guó)家的研究者紛紛將目光投向有機(jī)抗菌劑的替代物無(wú)機(jī)抗菌劑7。特別是無(wú)機(jī)納米系抗菌劑具有耐熱性高、抗菌性強(qiáng)、安全可靠等特點(diǎn)，是當(dāng)前研究較廣的綠色抗菌劑。眾多實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米抗菌劑除具有抗菌效果之外，還具有低毒、易分散及較好的熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)。

7、因此，納米抗菌劑幾乎不會(huì)使人類及動(dòng)物產(chǎn)生任何慢性或急性病癥，其微量活性無(wú)機(jī)成份的釋放，也不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何影響8。 由于回歸自然和環(huán)境意識(shí)的增加，利用天然物質(zhì)提供同樣抗菌功能的想法，引起了人們的極大興趣。天然抗菌劑成為了另一種環(huán)保型整理劑，具有廣泛的開發(fā)前景。3·1無(wú)機(jī)納米抗菌劑 納米氧化鋅和納米載銀無(wú)機(jī)抗菌劑是當(dāng)前研究應(yīng)用較為活躍的綠色抗菌劑。當(dāng)氧化鋅的尺寸達(dá)到納米數(shù)量級(jí)時(shí)，與普通氧化鋅相比，展現(xiàn)出許多優(yōu)異的、特殊的性質(zhì)，如無(wú)毒和非遷移性等。由于量子尺寸效應(yīng)和具有極大的比表面積，在抗菌整理時(shí)，具有用量少、高效等優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)于開發(fā)、生產(chǎn)綠色環(huán)?？椢锞哂蟹e極的意義。 許多金屬離子具有抗菌

8、性，日本高山正彥等人曾測(cè)定一些金屬離子的抗菌能力，結(jié)果如下: AgCoNiAlZnCu=FeMnSnBaMgCa 實(shí)際上，常用的金屬離子主要是銀、銅、鋅離子。其中銀離子不僅具有很好的抗菌性，同時(shí)還具有良好的耐洗性，且對(duì)人體無(wú)毒無(wú)刺激，因而載銀無(wú)機(jī)抗菌劑作為一種綠色抗菌劑受到人們的廣泛關(guān)注。納米載銀無(wú)機(jī)抗菌劑是銀離子和鈉米級(jí)無(wú)機(jī)化合物載體的復(fù)合體，它是利用納米載體微粒表面含有許多納米級(jí)微孔的特殊結(jié)構(gòu)特征，采用離子交換的方法，將銀離子固定在諸如沸石、硅膠、膨潤(rùn)土等疏松多孔的納米載體材料的微孔中而獲得的。 無(wú)機(jī)納米氧化鋅抗菌劑的抗菌反應(yīng)條件是"綠色"的，它是通過(guò)光反應(yīng)使有機(jī)物分解

9、來(lái)達(dá)到抗菌效果的。在陽(yáng)光尤其是紫外線的照射下，粒子中的價(jià)帶電子被激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶，形成光生電子-孔穴對(duì)，并在空間電荷層的電場(chǎng)作用下，發(fā)生有效分離。這種粒子光催化對(duì)細(xì)菌的作用表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面光生電子及光生孔穴與細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)組分反應(yīng)而導(dǎo)致細(xì)胞死亡9；另一方面，光生電子或光生孔穴與水或空氣中的氧反應(yīng)，生成·OH，O-2·HO2· ，H2O2等活性氧類10。這些氧化能力極強(qiáng)的活性氧類進(jìn)攻細(xì)胞內(nèi)組分，與之發(fā)生生化反應(yīng)而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。近年來(lái)，日本東京大學(xué)的一些研究人員還發(fā)現(xiàn)這些有光作用的粒子還有分解毒素的作用11，而一般的抗菌劑只有殺菌作用。李群等12在其文中也介紹了納

10、米ZnO在紡織品上的優(yōu)良特性，其抗菌性能高效顯著。 另外，其加工過(guò)程也是安全可靠的。目前，應(yīng)用納米技術(shù)開發(fā)抗菌紡織品主要有添加法和后整理法13。添加法是將納米材料如TiO2、ZnO等加入紡絲液中，使之生產(chǎn)出具有抗菌性能的合成纖維。其優(yōu)點(diǎn)在于納米粉體均勻分散在纖維內(nèi)部，因而耐久性好，抗菌功效能夠穩(wěn)定存在14。以棉為代表的天然纖維由于無(wú)法在生產(chǎn)過(guò)程中添加功能性材料，只能采取后整理的辦法。通過(guò)浸軋、涂層等方法將納米粉體處理到織物上，從而使織物獲得抗菌性。3·2 天然抗菌劑隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和對(duì)"綠色"紡織品的渴望，天然抗菌劑越來(lái)越引起人們的關(guān)注。天然抗菌劑中，從動(dòng)物

11、中提取的主要有甲殼質(zhì)、殼聚糖和昆蟲抗菌性蛋由質(zhì)等，從植物中提取的主要有檜柏、艾篙、蘆薈等，還有從礦物中提取的抗菌劑。在天然抗菌劑中應(yīng)用較為廣泛的為殼聚糖，殼聚糖主要來(lái)源于蟹殼、蝦殼、貝殼和昆蟲的外皮以及真菌和酶等的細(xì)胞壁，其資源豐富、生物可降解、吸收性能好、安全無(wú)毒，因此，對(duì)此類抗菌劑的應(yīng)用研究十分活躍15。朱平等16將殼聚糖和多元羧酸混合后對(duì)棉織物進(jìn)行整理，測(cè)試結(jié)果表明，棉織物獲得抗菌免燙等多種功能。殼聚糖來(lái)源于自然界，屬于"綠色"整理劑。陳建勇等17采用羥甲基化和醚化等方法制備了改性殼聚糖，羥甲基殼聚糖和羥乙基醚殼聚糖分別對(duì)真絲綢和棉織物進(jìn)行整理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)整理后

12、的織物具有較好的抗菌性和吸濕、保濕性能，從而表明了改性殼聚糖也可作為"綠色"紡織品整理劑。目前提出的殼聚糖的抗菌整理機(jī)理大致有兩種18：a.殼聚糖的氨基陽(yáng)離子與構(gòu)成微生物細(xì)胞壁的唾液酸磷脂等陰離子相互吸引，其結(jié)果束縛了微生物的自由度，阻礙其代謝和繁殖；b.大量低分子量的殼聚糖侵入微生物細(xì)胞內(nèi)，阻礙微生物的遺傳密碼由DNA向RNA復(fù)制，由此阻礙微生物的繁 殖。殼聚糖對(duì)大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌和綠膿桿菌等均有抑制能力。另外，甲殼質(zhì)也有較多的應(yīng)用，將甲殼質(zhì)粉加入到化纖絲中，或?qū)⒓讱べ|(zhì)纖維與其它纖維混紡，生產(chǎn)出具有抗菌保健功效的紡織品19。因其不含化學(xué)藥劑和金屬成份，可作

13、為高檔綠色抗菌紡織品。4 4           結(jié)束語(yǔ)進(jìn)入21世紀(jì)，尤其是近幾年來(lái)，綠色消費(fèi)觀念的不斷興起20，促進(jìn)了適應(yīng)環(huán)保要求的抗菌整理劑的發(fā)展，使越來(lái)越多的產(chǎn)品在其加工、應(yīng)用及功能消失后均不會(huì)對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境造成危害。由于天然抗菌劑資源豐富、生物可降解、吸收性能好，而無(wú)機(jī)納米抗菌劑用量少、高效、安全無(wú)毒，因此，開發(fā)環(huán)境友好的無(wú)機(jī)納米抗菌劑和天然抗菌劑，將會(huì)成為綠色抗菌劑的研究主題。 5 參考文獻(xiàn)1 陳一飛，紡織品抗菌防霉防臭后整理加工J江蘇絲綢， 2003(5)；21-25

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