抗菌剂在纤维及织物上的应用yd14915
郭盟盟，孟家光 西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安710068
收稿日期：2011-09-16；修回日期：2011-09-23
作者简介：郭盟盟(1988-)，女，在读硕士研究生，主要从事新型纺织材料方面的研究，E-mail：284146120@qq.com
原载: 《纺织科技进展》，2012/1;14-16,25
【摘要】介绍了无机抗茵剂、有机抗茵剂和天然抗茵剂，及抗茵剂在纤维和织物上的应用。最后介绍了目前普遍存在的抗菌检测方法。
【关键词】无机抗茵剂；有机抗茵剂；天然抗茵剂；应用；抗茵测试
【中图分类号】TS195 文献标识码：A 文章编号：1673-0356(2012)01-0014-03
人体携带的大量微生物中多数为细菌，少数为真菌，大约为1012个，根据其与人体之间的关系分为三类：常住菌群、过路菌群及共生菌群，与人体共同构成了一个动态平衡的微生态系统[1-3]。抗菌剂作为抗菌的有效成分，在抗菌纤维及织物的研发过程中有着极其重要的作用。
1 抗菌剂
抗菌纤维及织物的抗菌方式分为溶出型与非溶出型。溶出型抗菌物质易被外界带走，试验中发现，其在培养基上样品周围扩散并形成抑菌环；非溶出型抗菌方式的纺织品耐穿着和具有缓释性，在培养基上样品周围不易形成抑菌环，而与样品接触的细菌均会被杀死，亦称吸附灭菌[4]。在抗菌纺织品使用过程中，抗菌物质的溢出会破坏人体表面的菌落的平衡，使皮肤失去抵御外来微生物侵害的屏障，降低人体免疫力，甚至诱导微生物的变异，因此纺织品不宜使用溶出型的抗菌物质 。
1．1 无机抗菌剂
(1) 银
银是无机类抗菌物质的代表，早在18世纪就已有记载使用硝酸银来治疗胃溃疡[6]。银离子的不同形态中只有Ag(I)与Ag(0)以其优良的稳定性应用于各种抗菌材料[7] 。使用银离子作为抗菌剂的后整理方法一般选择抗菌剂的悬浮液浸渍[8]、涂层或溶胶-凝胶[9]等。由于银离子本身活泼的化学性质，在光、热及紫外线条件下易还原成黑色的银单质，使纺织品变色，限制了在纺织品中的使用。目前有用银络合离子[10-11]代替银离子或者是使用变色抑制剂[12]来解决这个问题，但造价成本较高，消费者承受能力有限，市场空间受到一定的限制；采用以磷酸盐为主体的抗菌体系可有效地解决含Ag沸石抗菌剂产生的断头增多、纺丝困难、产品易变色等问题。
(2) 半导光催化物质
半导光催化物质被光催化，产生电子和穴位具有一定的氧化功能，达到抗菌的目的。1998年，帝人公司获得一项以PET纤维为基材，内含0.5～l0%，平均粒径≤0.01 µm的氧化半导体构成的光催化离子，经处理后具有抗菌功能。
1.2 有机抗菌剂
合成的有机抗菌剂品种较多，应用历史较长，以有机酸、酚、醇为主要成分，有见效快、杀菌强、来源广泛等优点，缺点是耐热性较差及会产生微生物耐药性等，主要有以下几类：
(1)季铵盐类：通过破坏细菌的细胞膜、细胞壁，使酶蛋白变性等杀灭细菌，达到抗菌的效果。
(2)胍类(PHMB)：细胞溶菌酶的作用受阻，使细胞表层结构变性，与季铵盐类相似[13]。胍类抗菌剂为聚阳离子化合物，在一般的生理环境中处于完全质子化状态，并且在较大pH值范围内保持正电性[14]，具有极强的杀灭细菌和病毒的能力及长期的抑菌作用，无腐蚀性、污染性，可降解，毒性较低，可在日常生活中广泛使用[15]。
(3)卤胺化合物：使细菌的酶蛋白、核蛋白的SH基的氧化、破坏，从而达到抗菌的效果。
1．3 天然抗菌剂
天然抗菌剂很多是提取自天然中草药，具有天然抗菌性能，对人体危害较小，加工过程严格控制添加剂的加入，防止造成天然抗菌物质的损失。
(1) 大黄
通过大黄直接上染羊毛针织物试样的研究表明，大黄对金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌具有很强的抗菌作用，对大肠杆菌和肺炎杆菌的抗菌作用不如对金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌强，1O次水洗后，抗菌作用均下降，对大肠杆菌的抗菌作用下降较多。
(2) 黄连
通过黄连直接上染羊毛针织物试样的研究表明，黄连作为对痢疾等消化系统疾病有效的药品，对大肠杆菌、绿脓杆菌都有较好的抗菌作用，对金黄色葡萄球菌的抗菌效果略差，水洗10次后，抗菌性能均下降较多，只剩30%的抗菌作用[6]。
(3) 黄芩
通过黄芩直接上染羊毛针织物试样的研究表明，黄芩对金黄色葡萄球菌和肺炎杆菌具有很好的抗菌性，而对大肠杆菌和绿脓杆菌的抗菌性较差，水洗10次后抗菌性下降，对金黄色葡萄球菌的抗菌作用仍然很强，但对于大肠杆菌和绿脓杆菌抗菌性都降低很多。
(4) JL茶、紫胶、没食子、茜草
使用儿茶、紫胶、没食子和茜草等对织物进行染色，对染色后的织物进行大肠杆菌、枯草杆菌、克雷伯氏肺炎菌、变形杆菌以及绿脓杆菌等抗菌性试验。结果表明，没食子的抗菌效果最好，对所有菌种均具有良好的抗菌效果；儿茶可以抑制绿脓杆菌外的所有菌种，茜草则可以有效地抑制克雷伯氏细菌；而紫胶对所选菌种则没有抑菌性[16-17]。
(5) 姜黄素
医学上具有降血脂、抗肿瘤、抗炎、抗病原微生物、影响心血管系统、利胆等功效。使用姜黄素对羊毛进行染色后进行抗菌性能测试发现，较好的抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，且耐久性较好，30次水洗后仍能达到80%抗菌性[18]。
2 抗菌纤维
抗菌纤维有人工合成和天然抗菌纤维两种，人工合成的抗菌纤维是在化学纤维的基础之上通过各种不同的方式添加抗菌物质得到的，天然抗菌纤维是指植物本身具有的抗菌性能，在纺织加工过程中得以保存下来。
2.1 人工抗菌纤维
通过不同的加工方法将本身不具有抗菌性能的化学纤维与抗菌物质结合在一起得到的具有抗菌性能的纤维。
(1)共混熔融纺丝法
抗菌剂和分散剂等与纤维基体树脂混合通过熔融纺丝得到抗菌纤维的一种纺丝方式。上海市合成纤维研究所与上海合纤抗菌新材料有限公司通过这种方法成功开发出抗菌PET、抗菌PP、抗菌PA、抗菌PE／PP复合等各种长短丝和抗菌PP纺黏法非织造布等7个大类50多种产品。
(2)共混湿法纺丝法
通过这种方法生产的聚丙烯腈系抗菌纤维的开发相当活跃，它对抗菌剂的选择范围也相当广泛。抗菌粘胶纤维已有产业化的报道，其采用抗菌剂类型较多，近年报道的有Mg、Cu、Zn化合物、季铵盐以及Tri-closan等[3]。
(3) 接枝法
日本蚕毛染色公司的圣达伦SS-N纤维，通过染色方法使丙烯腈纤维的-CN基与CugSs形成配位键。
(4) 离子交换法
通过离子交换反应而使纤维表面上置换上一层具有抗菌性的金属离子，如银离子等。
(6) 复合纺丝法
即抗菌物质与原料通过复合纺丝法制成皮芯结构的纤维，有并列型、芯鞘型、中空多芯型等多种不同结构。
2．2 天然抗菌纤维
很多植物具有天然抗菌性，使用它们或将它们进行一定的处理后，将其制成的可纺纤维具有一定的抗菌性能。
(1) 麻纤维
麻纤维是从各种麻类植物取得的纤维，有文章按照AATCC 6538对亚麻、苎麻纤维进行抗菌测试，都具有较好的抗菌性和杀菌作用。
(2) 竹纤维
通过抑菌环与AATCC 100对竹浆纤维及其织物的抗菌性进行研究，结果显示未经处理过的竹浆纤维具有良好的抗菌效果，但竹浆织物及经过95%酒精处理过的纤维则失去了抗菌性[19]。
(3) 甲壳素与壳聚糖纤维
壳聚糖是线性高分子，将其溶解于适当溶剂中制成的纤维具有永久抗菌性能，其纯纺织物的抑菌率可达99%，混纺织物的抑菌率也能达到75%左右[20]。实验表明，使用壳聚糖与柠檬酸混合整理的棉织物(柠檬酸既是壳聚糖的溶剂又是交联剂)经过30次共5个月的试穿试验，抗菌效果明显，人体感觉舒适，无不良反应[21]，并且在相同条件下经壳聚糖整理后的丝织物要比棉织物的抗菌性能高[22]。
(4) 炭化棉杀菌纤维
在真空状态下将棉布加热到800-1000℃，能够完全蒸发棉花内所含的水分，纤维的pH值为1.9～3，呈强酸性，有很强的杀菌效果[23]。
(5) 海藻纤维
海藻纤维具有高吸收性、易去除性、高透氧性、凝胶阻塞性、良好的生物降解性和相容性等适合用于纺织领域的特性，通过湿法纺丝形成的固态海藻酸钙纤维长丝可以制成非织造布用于医用领域 。
3 抗菌织物
使用抗菌纤维织造或者是对已经织造成的织物进行后整理得到抗菌织物，一般有以下四种方法：
3.1 表面涂层法
将抗菌剂与涂层剂配成溶液对织物进行涂层处理，使抗菌剂固着在织物表面。常用抗菌剂有磺胺药类、呋喃药类及有机硅季铵盐类药剂等，前两类多用于处理棉麻等纤维，后一类可使用与化纤织物及各种天然纤维。
3.2 树脂整理法
将抗菌剂溶解在树脂中配成乳化液，将织物在乳化液中充分浸渍，再通过轧、烘使树脂能够附着于织物表面使其具有抗菌性能。
3．3 微胶囊法
将抗菌剂制成微胶囊，再用高分子粘合剂或涂层对织物进行处理，优点在于不会破坏植物的天然药性，对于使用天然抗菌物质作为抗菌剂是个很好的选择。
3．4 天然染料对织物染色法
使用天然抗菌植物制成的染料，在提取及染色过程中不破坏其抗菌物质，通过浸染或轧染等整理方法，使织物不仅获得优良的上染效果，同时赋予织物抗菌性能。
4 抗菌性能测试
抗菌纺织品的抗菌性能检测常用的方法有扩散法(晕圈法)、奎因法、定时暴露法、烧瓶振荡法、浸渍法及MIC法等[25-26]。其中扩散法(晕圈法)属于定性检测，奎因法、定时暴露法(AATCC 100法)、烧瓶振荡法、浸渍法及MIC法属于定量检测。常用的检测标准有AATCC 90、AATCC 100、AATCC 147、JIS L1902、FZ／T 73023、GB／T 20944、IS0 20743。
不同的检测方法得到的结果也可能不同，目前市场上许多公司跟随潮流推出了一系列的抗菌产品，在推销与广告中捏造、夸大其抗菌性能，误导消费者，声称具有抗菌性能，并具有较高的售价，但缺少相关的检测证明，因此规范检测与监测标准，对消费者的财产和人身安全负责也是今后的工作重点。
5 结语
(1)在抗菌纤维及织物的加工生产过程中，注意绿色环保问题，选择安全环保的抗菌剂及加工方式达到最佳的抗菌性能是今后研究的重点方向。
(2)天然物质本身具有很好的抗菌性能，但目前用于抗菌纤维或抗菌织物时存在缺陷和不足，更多的关注天然抗菌材料在纺织方面的应用是未来研究的一个重要方向。
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