国外染整技术

抗微生物和防虫整理yd14212

摘译自英国《国际印染漂整工作者》2011,No.5;12-15

黄雅婷 译 唐昱 校

原载:印染,2011/17;49-50

抗微生物整理

细菌是从动植物中衍生出来的微生物,包括细菌、真菌、微生物真菌(如霉菌、发霉或酵母菌)。抗微生物整理旨在抑制微生物的生长或杀死微生物,但是,将纺织材料储存在一个缺少促使微生物生存和生长条件(如潮湿、温暖、食物来源)的环境中,也可以提升抗菌效果。

消费者对于健康和清洁方面生活方式和态度的改变,大大激发了全球纺织品抗微生物整理的兴趣。纺织品上的微生物会引起令人厌恶的气味(恶臭),产生褪色和纤维脆损,以及引起感染。当今,消费者期望纺织材料可提供更加卫生和健康的生活方式,提升更大的健康感,抗微生物整理因此被用于卫生整理(与抗菌处理一起)、气味控制和防腐处理。

抗菌剂可以在纤维生产成形的时候引入到再生或合成纤维中,但是更好的加工方法是在整理过程中进行抗微生物整理,特别是天然纤维及其混纺产品的抗微生物整理。Syangpeng Rweil根据Trevira公司的报告,列出了抗菌纤维的市场潜力,其中聚酯抗菌纤维的具体情况如下：

市场份额／％

家用纺织品 19

女士紧身内衣 19

袜子 18

运动服 12

纤维填充物 12

男士内衣 8

户外服装 8

功能性内衣 4

显然许多纺织品,也将从抗微生物整理中获利。

由于涉及安全性和性能方面,抗菌剂被要求向美国环保署或欧盟杀虫剂指令(BPD)登记,与此同时,现在的制造方法和最终用途要兼具安全性和性能,也将为抗菌剂的创新产生障碍。McCarthy指出BPD指令很好,但是其成本高、耗费时间,因此实际上欧洲已停止发展新的抗菌剂,但是日本和美国还在继续。

无论如何,抗菌纺织产品从2000年西欧产量3万t,全球产量10万t,在2001-2005年,年增长15％ ,使其成为纺织品市场增长最快的产品之一。运动衣、袜子、鞋里、女式内衣约占纺织品市场85％的比例。

各类可使用的抗菌剂种类包括：

· 金属和金属盐,如银、二氧化钛、氧化锌

· 季铵化合物,如3-三甲氧基丙基甲硅烷.二甲基十八烷氯化铵

· 聚六亚甲基双胍

· 三氯沙(2,4,4'-三氯-2-羟基二苯醚)

· 壳聚糖[聚-(1,4)-2-酰胺基-脱氧-D-葡萄糖)]

· 再生型N-卤胺和过氧酸

生物活性植物化合物也有使用。

根据不同的抗菌剂作用机理和耐久性、毒性和生态可接受程度,抗菌剂发挥一系列不同的作用。这些抗菌剂可按照它们是生物灭杀剂或生物抑制剂、溶出型或黏附型抗菌剂来分类。其它类型如缓释或屏障型功能抗菌剂。

现在的研究和发展聚焦在可粘附在纤维上的抗菌剂的合成上,并出现了各种不同的方法,包括：

· 带有丙烯酸酯基团的可聚合季铵盐

· 结合季铵基团的烷基三烃基氧化硅烷

· 活性阳离子染料

· 适当的交联剂

· 环糊精包合物

· 植入聚酯母体的胶囊型纳米粒子抗菌剂

树状大分子是一类低相对分子质量、高度支化的聚合物,其包含了由核心和端基组成的多官能团。高度支化的三维分子结构树状大分子,如聚酰胺一胺(PAMAM)拥有大量氨基,可用于生产高效抗菌剂。因此,可特制球形树状大分子以创造可调节中空腔,允许与不同的离子和化合物复合,起到一个装载金属纳米粒子的模板作用。

将PAMAM转变为季铵化的树状大分子,用于生产硝酸银.树状大分子化合物。将拥有氨基和硝酸银一树状大分子化合物的功能化树状大分子通过刮刀涂覆于尼龙／棉织物上,采用AATCC 147测试方法,经抗金黄色葡萄球菌测试,发现其有极强的抗菌活性。

通过将生物催化剂封闭在载体(如聚合物母体)中,人们抽出了基于固定特殊的酶活性的生物活性纺织品,并将其施加在纺织品上。由此,开发了具有抗菌、防污、生物过滤、防护功能

的生物活性纺织品。

美国Quick-Med公司最近宣布,美国环保署已经批准了其专利——stay Fresh抗菌技术的注册申请,Stay Fresh技术适用于大多数纺织品,包括服装、室内家具陈设、汽车装饰材料和地毯。这是建立在第一个可实行将活性部分和过氧化氢粘附在纺织品上的商业技术。

荷兰拓纳化学公司介绍了一种新颖的卫生整理方法,它利用了一种生物技术而不是灭杀技术。TANA Biotic DC整理包含了益生菌(Actipro Probitic)物质,其由天然原料,即微生物组成,可采用天然粘土技术粘附在织物上。益生菌(Pwbitic)的组分在欧洲食品安全机构(EFSA)的安全资格认定(QPS)名单上有列出。

这个新颖的方法通过竞争性排斥,以阻止活性细菌生长。益生菌干扰了纺织品上可获得的食物源,不直接与致病菌反应。在整个纺织品表面Actipro微生物群落的高效性可迅速消灭食物源。该整理剂可通过泡沫或浸轧整理应用于地毯,或浸轧整理用于纺织品,有效对抗房间灰尘中的螨虫在床垫被套上的生长。

对于纺织品抗菌剂的环境特性问题,特别是含银整理剂继续备受争议。目前美国和欧洲对纳米银都在进行调查研究。在欧洲,位于德国伯宁海姆的海恩斯坦研究院携手16家来自研究院、行业、监管机构的合作伙伴,从事一项重要的研究项目,以调查环境中的纳米银粒子的性能、行踪、作用。

早期研究报道,抗菌织物上的纳米银粒子会释放到各种人工汗液配方中。然而,在对纺丝时引入银的聚酯纤维抗菌T恤和含银抗菌整理T恤皮肤菌群和微气候的影响的研究中,并未检测到任何对皮肤菌群的危害,如皮肤细菌总量和种类并无变化。因此,海恩斯坦研究院的研究人员给出了抗菌纺织品是安全的结论。

然而,关于纳米银粒子效果的其它研究工作证明,其对植物生长以及存在于土壤中的细菌有负面影响。显然,更多的关于抗菌剂对环境的影响的研究工作还在继续。

防虫整理

咬虫,如舌蝇,可向人类和牲口传播其携带的致命疾病。寄生锥体虫通过舌蝇传播,可引起非洲动物锥虫病,在非洲又称那加那病。其它种类舌蝇中相应的寄生虫,则会引起人类非洲锥虫病(非洲昏睡病)。据报道,非洲每年发生此类病例约为300 000例。不幸的是,药物疗法依靠老的药物,很难服用,且会引起体虚的副作用。

目前使用的最有效的防虫剂是DEET(避蚊胺,N,N-二乙基间甲苯甲酰胺),其带有难闻的气味。令人担忧的是,其可能存在影响人的健康和环境问题。有证据表明,蚊子讨厌DEET,因为它们的气味感应器觉得DEET的味道很难闻。为确定新结构的潜在防虫剂,位于弗罗里达州的美国政府农业研究所的研究者使用一个人工神经网络,去分析美国农业部提供的一个大而复杂的,拥有40 000种防虫剂结构的资料库。

已经研究过两类组分的分子结构类似于DEET的防虫剂,N-酰基哌啶和羧酰胺。对羧酰胺(E)-N-环己基-N-乙烷基-2-乙烯酰胺的研究表明,其具有比DEET更持久的驱虫能力。研究还在继续,希望将来有更新的防虫剂可以应用到纺织材料上。

世界卫生组织的2010年全球疟疾评估报告显示,疟疾病例,从2000年的2.33亿例上升到2005年的2.44亿例,但2009年下降到2.25亿例。因疟疾导致的死亡病例从2000年的985 000例下降到2009年的781 000例。这些数据显示了研究进展的希望。但是,在2010年疟疾项目的全球基金资金控制在l8亿美元,由于缺乏资金来源,这个数字还在下跌,然而估计2010年总计花费将高于60亿美元。

全球疟疾控制计划中一个重要的部分是,过去3年问通过推广杀虫剂浸泡蚊帐(ITNs)取得了巨大的进展。到2010年底,超过2.89亿个ITNs蚊帐被送往撒哈拉以南的非洲地区。这将使面临疟疾风险的7.65亿人中约76％的人受益。评估报告建议,到2010年年中,42％ 的非洲家庭至少拥有一顶ITN蚊帐,超过35％ 的孩子在ITN蚊帐中睡觉,但该数据仍低于世界卫生组织80％的目标。然而,因为ITN蚊帐的耐久性使用周期预计仅为3年,巨大的挑战依旧存在。挑战在于生产足够新的ITN蚊帐,同时确保尽快发放到人们,特别是非洲人民手中。

现在对蚊子气味感应器的深入研究表明,人体发散出的挥发组分,如汗水会吸引蚊子,而其它一些分子可以干扰蚊子定位的寄主的能力。两种化合物6-甲基-5-庚烯和香叶基丙酮可产生这种干扰。在毫微克范围内,其对人而言是无味的,且具有镇定效果,这使其成为个人防蚊的潜在替代品。

美国Insect Shield技术是一个重要的用于户外品牌的基于苄氯菊酯的防蚊技术。它提供无味的防虫功效,且效果持久,可耐连续暴露在阳光和雨水中6个月,70次水洗后,被证明仍可驱赶蚊子、壁虱、苍蝇和跳蚤。

Schoeller(舒乐公司)介绍了一种全新的基于3XDRY速干技术的Inzectic织物整理技术。一个特殊的黏合系统被用于将防虫剂固着于织物表面。防虫剂只施加在服装外表面,因此不会与皮肤接触,其黏合剂赋予产品耐水洗性。Inzeetie同样具有高防水性和可将水分快速由织物内部排出到织物外部蒸发,促进凉爽功能。

Krishnaveni证明,用7％和14％的N,N-二乙基苯甲酰胺处理棉织物,可提供100％ 的防虫效果。在其它的研究中,印度人使用天然产品,如雏菊花萃取液,与Sandotex IR Liq和Pfintofix Binder IR(科莱恩公司)一起浸轧染色棉织物,120℃烘干,以改善整理效果的耐久性。雏菊花萃取液是一种杀虫菊杀虫剂,有望将其用于床上用品、床罩、枕套和其它家纺产品。

其它产品,如Daiwa化学的Aninsen CLC-3600,是一个含有甲苯酰胺成分的阴离子剂,可以微胶囊形式应用。其它Daiwa试剂包括Aninsen CBL(抗螨虫整理),Evasten CBK(抗螨虫、抗菌、防臭整理剂),Amolden MTS(阴离子抗菌剂),Amolden BIG(阳离子抗菌剂),Bloden PBT-35(阴离子抗真菌整理)。防虫微胶囊和树脂一起使用可赋予耐洗性,这也是最近专利申请的主要项目。

Hayes、Gerhardt和Wadsworth对耐久性杀虫剂整理的蚊帐相关的问题进行了详细研究。不同的拟除虫菊酯可被用于防虫整理,但是要获得相当的效力等级,需要不同的用量。拟除虫菊酯,如入-三氟氯氰菊酯、溴氰菊酯、 -氯氰菊酯和苄氯菊酯一般要求依次达每平方米蚊帐网类织物20、25、40和500 mg的用量。此外,这些拟除虫菊酯cybuthrin和醚菊酯也被世界卫生组织同意用作防疟疾蚊帐整理剂。

英国作家翰罗·金斯(John Ruskin)的著名语录：生命之外别无财富。这名话在疟疾这件事上使笔者也产生了同样的共鸣。6年前,笔者父亲在印度染上了疟疾,3 d内即转为昏迷。那时没有ITNs蚊帐,唯有印度医生的医术救他的生命。纺织学会的拉丁名言“命悬一线”。在那些疟疾横行之地,真的是命悬ITN蚊帐,因此纺织行业在与疟疾的斗争中可以继续发挥重要的作用。