新抗菌防臭纖維

關于新抗菌防臭纖維第1頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三為什么會出現(xiàn)抗菌防臭纖維呢？第2頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三

人類生存環(huán)境中存在各種各樣的細菌和霉菌．常見的包括金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、黃曲霉菌和白色念珠菌等：另有一些是對人體汗液等代謝物起作用而滋生繁殖的“臭味菌”．表皮葡萄球菌和棒狀菌常見于內(nèi)衣、內(nèi)褲，導致外衣褲異味的菌類一般是桿菌孢子和少量表皮葡萄球菌。第3頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三

在高溫高濕的環(huán)境下．這些微生物在衣物上大量繁殖時．纖維容易受到其酸性或者堿性代謝物的作用而發(fā)生降解、變色，并生成揮發(fā)性惡臭物質如醋酸、氨氣等，還容易引發(fā)人體某些皮膚病，因此，抗菌和防臭歷來是息息相關的。為滿足人們對紡織品衛(wèi)生功能的高要求，纖維制品的抗菌防臭、消臭加工也就顯得非常必要了.第4頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三抗菌防臭的方法及機理抗菌防臭纖維的制造方法新型抗菌防臭纖維抗菌防臭纖維的開發(fā)與應用第5頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三1抗菌防臭的方法及機理1．1除臭方法根據(jù)臭味的來源不同．采用的去臭方法也不同，常見的有5種：（1）感覺消臭法：主要是用強的芳香物質掩蓋臭氣或者用微及無臭的中和劑與臭氣混合．使人感覺不到臭味。（2）化學消臭法：是使惡臭分子和特定物質發(fā)生化學反應生成無臭物質這種消臭反應機理涉及到氧化、還原、分解、中和、加成、縮合及離子交換反應等.第6頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三（3）物理除臭法：利用特定物質對惡臭分子進行吸附。常用的吸附劑有活性炭、硅膠、沸石等多孔物質和一些鹽類（4）生物催化除臭法：通過利用某些微生物的生物功能來消除惡臭近年來出現(xiàn)的人工消臭法是以與生物酶類似的化學反應機理來分解臭氣物質它是簡單有效的處理方法。適用于醛、硫化氫、硫醇等多種惡臭物質.（5）光催化除臭法：由納米二氧化鈦或者納米氧化鋅等除臭劑受到陽光或者紫外線的照射而分解出來的自由基與多種有機物反應從而消除惡臭.第7頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三1．2抗菌機理（1）金屬離子接觸反應機理：這是無機抗菌劑最普遍的抗菌作用機理。金屬離子帶有正電荷．當微量金屬離子接觸到微生物的細胞膜時．與帶負電荷的細胞膜發(fā)生庫侖吸引．金屬離子穿透細胞膜進入細菌內(nèi)與細菌體內(nèi)蛋白質上的巰基、氨基等發(fā)生反應．該蛋白質活性中心被破壞．造成微生物死亡或喪失分裂增殖能力。金屬離子殺滅和抑制細菌的活性按以下順序遞減：Ag+>HgCu2+>Cd+>Cr3NiPb>C0Zn2+>Fe2十.（2）催化激活機理：銀、鈦、鋅等微量的金屬元素，能吸收環(huán)境的能量（如紫外光，激活空氣或水第8頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三中的氧），產(chǎn)生羥基自由基和活性氧離子。它們能使細菌細胞中的蛋白質、不飽和脂肪酸、糖苷等與其發(fā)生反應．破壞其正常結構．從而使其死亡或喪失繁殖能力（3）陽離子固定機理：細胞壁和細胞膜是由磷脂雙分子層組成，在中性條件下帶負電荷。因此．細菌容易被抗菌材料上的陽離子（如有機季銨鹽基團）所吸引．從而降低細菌的活動能力，抑制其呼吸功能，使其發(fā)生“接觸死亡”。另外．細菌在電場引力的作用下．細胞壁和細胞膜上的負電荷分布不均勻造成變形，發(fā)生物理性破裂，使細胞的內(nèi)臟物如水、蛋白質等滲透到體外．發(fā)生“溶菌”現(xiàn)象而死亡。第9頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三（4）細胞內(nèi)溶物損壞機理：許多有機抗菌劑屬于這種抗菌作用機理有機抗菌劑能破壞細菌的蛋白質和核酸等結構．并且對細菌的酶體系（酶形成、酶活性）等生理系統(tǒng)產(chǎn)生毀滅性的損壞．從而達到抗菌的目的.第10頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三2抗菌防臭纖維的制造方法抗菌防臭纖維一般有3種制造方法：（1）紡絲中對纖維改性即通過對纖維的改性來達到提高防臭后整理效果改性方法有物理和化學改性物理改性即將纖維紡成異型截面或者使纖維表面形成微細孔隙，從而提高消臭劑的附著性?；瘜W改性則是在纖維紡絲液中引入特定的功能基團，從而提高纖維吸附消臭劑的能力。例如中山大學的蕭耀南．曾漢民等用丙烯腈對劍麻進行改性．制得新型的劍麻基抗菌消臭纖維。第11頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三（2）纖維中摻加消臭劑即將消臭劑摻入紡絲液中，經(jīng)紡絲制取消臭纖維。無機消臭劑多采用共混紡絲法．消臭劑要制成微粉狀．同時還要添加助劑，使消臭劑微粉與基材兼容并分散均勻。為最大限度地發(fā)揮消臭功能．并使纖維能保留原有性能，可采用復合紡絲技術例如河南紡織研究院采用YZ型無機抗菌劑成功研制出以混合紡絲法生產(chǎn)的抗菌滌綸纖維，用該纖維制成的鞋墊對腳臭、腳氣具有明顯的效果第12頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三（3）復合消臭纖維，包括功能復合和結構復合。功能復合指在纖維中摻加消臭劑的同時．還加入抗菌劑，吸濕劑、阻燃劑等功能物質。結構復合是指構成纖維形態(tài)有芯鞘、并列、鑲嵌、海島結構等多種復合形式。例如13本Kuraray公司推出一種具有永久除臭功能的面料．這種面料用“ShineUp”滌綸／錦綸雙組分纖維制成。纖維芯是普通滌綸，鞘是含有光除臭劑的錦綸。它通過化學中和、光催化作用．呈現(xiàn)復合的和持久的消臭功效。第13頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三3新型抗菌防臭纖維傳統(tǒng)的用金屬離子進行處理的抗菌防臭纖維由于重金屬離子的生態(tài)毒性而越來越引起人們的重視．因此科技工作者加大了對新型抗菌防臭纖維的研發(fā)3．1納米除臭纖維納米催化殺菌劑包括納米二氧化鈦、納米二氧化硅、納米氧化鋅等此類抗菌劑最具代表性的是納米二氧化鈦．納米TiO2在陽光下尤其在紫外線照射下能自行分解出自由移動的帶負電的電子（e一）和帶正電的穴（h+）．形成空穴―電子對．第14頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三

吸附溶解在TiO2表面的氧俘獲電子形成O2-，而空穴則將吸附TiO2表面的一OH和H2O．氧化成HO2，所生成的氧原子和羥基自由基有很強的化學活性．特別是原子氧能與多數(shù)有機物反應（氧化），同時能與細菌內(nèi)的有機物反應生成CO2和H2O，從而在短時間內(nèi)就能殺死細菌，消除惡臭和油污。例如．日本可樂麗公司開發(fā)的一種名為shineUp的新型光學除臭纖維就是在纖維內(nèi)加入了納米TiO2．通過化學附著反應和光觸媒反應達到雙重消臭效果第15頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三雖然納米除臭纖維具有廣譜的殺菌效果．耐熱性好，持續(xù)時間長，但其還存在一些缺點，比如若使其發(fā)揮作用必須具備兩個條件：一是必須具有紫外線照射（包括陽光中的紫外線）；二是必須有氧氣。另外其在殺菌除臭的同時．是不是會導致疾病的發(fā)生還沒有相關的報道，因此其安全性有待進一步研究。第16頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三3.2竹纖維

竹纖維是一種天然環(huán)保型綠色纖維，它是以竹子為原料經(jīng)特殊的高科技工藝處理．把竹子中的纖維素提取出來．再經(jīng)制膠、紡絲等工序制造的再生纖維素纖維.

竹纖維中含有天然的抗菌物質，科研人員的實驗證實竹瀝具有廣泛的抗微生物功能．用竹纖維制成的紡織品的24h抗菌率可達7l％竹纖維中的葉綠素和葉綠素銅鈉具有較好的除臭作用。經(jīng)國家棉紡織產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心和上海微生物研究所分別利用現(xiàn)代科學檢測手段對竹纖維的抗菌性進第17頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三

行了檢驗，結果證實，竹纖維制品具有優(yōu)良的抗菌、防臭、防紫外線及產(chǎn)生負離子的特性，并且其抗菌除臭性能在經(jīng)多次反復洗滌、日曬后，仍能保持其固有之勢．這是因為在竹纖維生產(chǎn)過程中．通過采用高科技生產(chǎn)技術．使得形成這些特征的成分不被破壞所以其抗菌性能明顯優(yōu)于其它產(chǎn)品。更不同于其它在后處理中加入抗菌劑等整理的織物，所以不會對人體皮膚造成任何過敏性不良反應．反而對人體具有保健作用和殺菌效果.第18頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三3．3甲殼素纖維甲殼素纖維具有天然的抑菌除臭功能甲殼素纖維是從蝦、蟹、昆蟲等甲殼動物的殼中提煉出來的，是一種可再生、可降解的資源，它對危害人體的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌等的抑菌率可達99％，能有效地保持人體肌膚干凈、干燥、無味和富有彈性。其抗菌機理如下：其一是可能在酸性條件下．殼聚糖分子中氨基轉化為銨鹽．吸附帶負電荷的細菌，破壞其細胞壁，從而阻礙其發(fā)育。其二可能是殼聚糖分解成低分子物．吸附細菌后．穿過微生物細胞壁進入到細胞內(nèi)與DNA形成第19頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三穩(wěn)定的復合物．干擾DNA聚合酶或RNA聚合酶的作用．阻礙了DNA和RNA的合成，從而抑制了細菌的繁殖。由于甲殼素纖維對人體皮膚無刺激無毒．故目前主要在醫(yī)療衛(wèi)生領域作為醫(yī)用輔料來治療各種創(chuàng)傷．它不僅能覆蓋保護創(chuàng)面，積極接收生物反應、促進傷口愈合．還能夠起到去除異味的作用由于它不污染環(huán)境，能快速消炎止血，用它制成的止血棉、繃帶和紗布，近年來已被美國國防部普遍裝備于軍隊中。第20頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三3．4“兒茶素”處理的纖維

“兒茶素”（Catechin），又稱茶多酚．它是從天然綠茶、柿子等植物中提取的精華（多酚類化合物），具有防止細菌、病毒繁殖，使其失去活性，從而具有優(yōu)越的抗菌作用兒茶素是含有多量苯酚性氫氧基（OH）的化合物（即多酚類化合物），它可以利用氫氧基中的H的還原分解作用．以及與臭氣成分中的NH、SH等附加結合等作用，達到良好的除臭目的。兒茶素作為一種天然提取物．對人體安全無毒．有優(yōu)良的抗菌除臭效能．并能夠起到延緩皮膚老化的作用．但其作為除臭劑處理纖維的工藝尚不成熟，還有待進一步研究。第21頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三3．5稀土元素處理的纖維

稀土元素是指元素周期表中第三類副族中的鈧、釩和鑭系元素的總稱，包括鈧Sc、釔Y及鑭系中的鑭La、鈰Cc、鐠Pr、釹Nd、鉅Pm、鈁Sm、銪Eu等共17個元素稀土離子的多元配合物能使織物具有耐久的抑菌性能是與稀土離子的特性分不開的稀土離子具有較高的電荷數(shù)（+3價）和較大的離子半徑（85～106nm），因而在織物的抗菌整理過程中稀土離子可能與織物中的氧、氮等配位離子形成螯合物．使抑菌劑牢固地與織物結合：與此同時．不同抑菌劑之間以稀土離子為聯(lián)結點．產(chǎn)生協(xié)同抑菌作用，致使織物具有廣譜的抑菌除臭效果。第22頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三3．6芳香纖維

所謂芳香纖維是與嗅覺有關的纖維．從技術上看它可以包括發(fā)出香味的纖維和去除異昧的纖維兩類.為了延長香味的持久性．我們采用了熔化的聚酯熔體和芳香油混合再擠壓成形方法．這樣就提高了香味的持久性。然而．由于適合這種工藝的香料的濃度和種類可變性很小．所以能使用這種技術方法的纖維是有限的。為了解決這些問題．人們研究發(fā)現(xiàn)，把芳香物質微膠囊化是一種行之有效的辦法。當纖維內(nèi)混微膠囊化的香料后．香味就能夠在較長的時間內(nèi)連續(xù)釋放：或當微第23頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三

膠囊被破壞時．香味立即揮發(fā)出來，從而達到去除臭味的目的。隨著芳香纖維投放市場所顯示的巨大潛力．國內(nèi)外都加緊了對它的研究．李克兢，汪家琛等研制出一種基于微膠囊技術的抗菌芳香型內(nèi)衣：最近天津工業(yè)大學功能纖維研究所也研制出一種具有芳香氣味的復合型纖維．其香氣留存時間長，纖維手感柔軟，物理性能較好，無毒、無皮膚刺激，可與各種合成纖維和天然纖維按適當比例混合，適用于各種紡織品及各種無紡織物。第24頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三3．7負離子紡織品除臭

負離子功能紡織品由日本最先研發(fā)成功．它集釋放負離子功能、遠紅外線輻射、抗菌、抑菌、除臭、去異味、抗電磁輻射等多種功能于一體．是一種高科技產(chǎn)品該產(chǎn)品的形成是依賴在纖維生產(chǎn)過程中或在織物染整加工過程中添加了一種純天然礦物添加劑（例如電氣石），其主要成分為一種典型的極性晶體結構的負離子素。第25頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三負離子添加劑除臭去異味和抗菌抑菌的機理是：（1）由于有害氣體、、細菌及人體產(chǎn)生的異味均帶有正電荷．而負離子能中和包覆帶有正電荷的有害氣體直到無電荷后沉降。同時添加劑每個晶體顆粒周圍都形成一個電場．具有0．06mA微電流能對細菌等有機物進行分解，使其成為無害（或低害）物質。（2）由于負離子材料周圍有104-107v／M的強電場，可殺死細菌或抑制其分裂增生，使其失去繁殖條件，同時遠紅外線輻射能也可使電磁波能量起到抗菌效果。第26頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三

4抗菌防臭纖維的應用功能纖維在醫(yī)用領域的應用方面成長很快，92-97年世界銷售額年增長了6-10%，97年達1370億美元，2000年達到了2000億美元，美國這類產(chǎn)品90年產(chǎn)值為321億美元，2000年達到了760億美元，增長了2.4倍。

目前較為成熟且已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的抗菌纖維有兩大類：一是以含納米級含銀沸石抗菌材料的合成纖維為代表的無機抗菌系抗菌纖維，這類纖維對人體安全無害、耐久性好。二是以有機抗菌劑通過共混方式開發(fā)的AMF系列抗菌纖維。這類抗菌纖維采用對人體安全無害、耐久性好。

第27頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三二是以有機抗菌劑通過共混方式開發(fā)的AMF系列抗菌纖維。這類抗菌纖維采用對人體安全無害的有機抗菌劑，對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、霉菌和癬菌具有廣譜的抗菌效果，抗菌率高、耐久性好。

1、銷售及價格

抗菌紡織品如抗菌防臭纖維、吸濕排汗纖維、遠紅外線纖維等都是目前或者未來市場上主力銷售產(chǎn)品，此類產(chǎn)品的價格將比一般的織品價格高出30%，市場將會對于此類的產(chǎn)品擴大需求。

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2、開發(fā)潛力

抗菌功能成為生化紡織品發(fā)展最為迅速的項目?？咕徔椘贩N類繁多，據(jù)統(tǒng)計，全球整個抗菌劑市場每年成長率約為10-12%。其中天然抗菌劑的比率占整個抗菌劑的比率為10%左右。目前全球抗菌劑市場規(guī)模約120億美元，其中美國抗菌劑市場約為30億美元。

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據(jù)估計，全球紡織品使用的抗菌劑，約占整個抗菌劑市場的10%，而抗菌劑成本占紡織品售價5-10%。日本抗菌劑市場約120億日元，而其紡織品市場約8000億日元。日本是全世界抗菌紡織品最大的市場，其規(guī)模超過美國與歐洲。加拿大抗菌紡織品市場約3.5億加幣。一般認為，在未來8年內(nèi)，全球抗菌紡織品市場的年增長率約10%，而健康、天然、環(huán)保已經(jīng)是眾所公認新世紀紡織工業(yè)的發(fā)展趨勢，此市場將持續(xù)蓬勃發(fā)展。

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3、開發(fā)與應用情杜邦公司--防螨特衛(wèi)強Tvvek纖維材料

美國杜邦公司研制生產(chǎn)的特衛(wèi)強Tvvek纖維材料，具有永久防螨功能。特衛(wèi)強的防螨效果可以說達到極至，不僅100%防螨，而且對已經(jīng)存在其內(nèi)部的活體螨蟲還具有殺傷力。這是由它獨特的微孔結構決定的，其微孔結構足以防止直徑大于1.5微米的顆粒通過。而塵螨以人的皮屑為食，其身體大小在300微米左右，其糞便在10-40微米之間，因此，這些塵螨及排泄物所含的誘發(fā)哮喘、皮炎、或鼻炎的致過敏物質，是不能穿過杜幫特衛(wèi)強纖維材料的。特衛(wèi)強柔軟、堅韌、防水、透氣、是制作功能性防螨枕芯、被芯、席夢思保護床墊襯里的上佳材料，并不影響床上用品的舒適性。第31頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三

美國Foss公司--抗菌纖維

美國纖維及非織造布商Foss公司的Fos-Shield技術部開發(fā)出一種抗菌纖維，將含銀無機沸石AgION嵌入其紡前染色聚酯Fossfiber雙組分纖維。含AgION的Fossfiber適合有抗菌防護要求的所有紡織品用途。該纖維可有效防止各種引起臭味的有害細菌和霉菌。Foss產(chǎn)品面向醫(yī)療、保健、旅游等市場，該公司目前還通過推出抗菌清潔布Fosshield進入市場。該非織造布可用于家庭中所有需要清潔的非織造物的表面，干、濕用皆可，有、無清潔劑都行。擦布可用幾星期，并可多次清洗，甚至可漂白，都不影響抗菌性。

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實驗表明，AgION能消滅99.99%的傳染性和引起臭味的細菌，并且由于是無機物質及非藥物抗菌素起作用，細菌不會產(chǎn)生抗體。Fossfiber中的雙組分纖維為特殊設計，使AgION只在皮中，對有害細菌接觸面最優(yōu)化。該纖維即使在極其嚴酷生產(chǎn)條件下，含解沸石也非常穩(wěn)定?？赡?00℃高溫，PH在3-10時具有穩(wěn)定性。含AgION的Fossfiber還可添加其他添加劑或與其他纖維混紡，形成具有阻燃、防紫外線、防導電、防污和導濕性等性能。第33頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三

Kosa公司--抗微生物Imbue纖維

Kosa公司的Imbue纖維，是一種抗微生物纖維。是在聚酯絲中嵌入銀基陶瓷添加劑，添加劑使絲的內(nèi)部或表面不生細菌，酶菌及真菌。因此防止了相關的臭味及變色。由于抗菌劑是加入聚合物母體中而非局部應用，因此抗菌性永久，不會被洗掉。添加劑已獲美國環(huán)保局及FDA批準。該品種絲有不同規(guī)格，產(chǎn)品用途廣泛。第34頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三

Acords公司--Amicor抗菌纖維

英國纖維巨頭Acords公司在1998年推出了Amicor抗菌纖維，它采用內(nèi)置式設計，如同在纖維內(nèi)部有個抗菌劑倉庫，通過濃度梯度的作用原理抗菌劑源源不斷地溶到纖維表面，此類抗菌纖維制成紡織品可以經(jīng)受200次以上的洗滌而不降低其抗菌性能?？咕鷦┦菑V泛用于牙膏和瀨水中的抗菌劑，對人體無害，是一種抑制有害細菌繁殖的藥劑，對人體安全