防蚊虫纺织品的研究进展yd19707
吴倩, 邹荣, 王进美 西安工程大学纺织与材料学院, 陕西西安710048
收稿日期:2011-04-02 ;修回日期:2011-04-26
作者简介:吴倩(1987-), 女, 在读硕士研究生, 研究方向为纳米材料与功能性纺织品应用, E-mai l:happyw uqi an @yahoo.cn 。
原载：纺织科技进展2011/3；16-18
【摘要】综述了防蚊虫纺织品的主要生产方法与主流防蚊虫驱避剂及杀虫剂的种类、发展现状和存在问题, 以及相关防蚊虫效果的测试方法。介绍了一些新技术在防蚊虫纺织品生产中的应用。
【关键词】防蚊虫 纺织品 驱避剂 发展 标准
【中图分类号】TS195.5 文献标识码:A 文章编号:1673-0356(2011)03 -0016 -03
自然界中的许多昆虫如蚊、蝇等会通过对人进行叮咬, 或污染食物向人类传播疾病。在亚洲、非洲和美洲, 每年因蚊虫叮咬而感染疟疾死亡的人数超过100万, 严重影响着人们的健康。防蚊虫纺织品即是对这类昆虫进行趋避或杀灭的一种卫生防护用纺织品。近年来纺织品防虫整理在国内外逐渐引起重视, 并取得了较为迅速的发展。
1 防蚊虫纺织品的生产方法
1.1 防虫整理
防虫整理就是应用蚊虫趋避剂或杀虫剂等防虫整理剂对纺织品进行特殊整理的加工, 其加工方法主要有3 种:第1 种是用驱避剂乳液或溶液浸渍衣服而成;第2 种是先将驱避剂乳液或溶液浸渍衣服, 再用高分子化合物进行表面处理, 使生成的膜将驱避剂“封”在织物纤维上;第3 种是先将驱避剂进行微囊化处理制成微囊防蚊剂, 然后借助于微囊固着剂或其他交链剂使微囊防蚊剂牢固地附着在织物纤维上。第1 种方法很有效, 但不耐水洗或雨水冲淋;后两种方法不仅很有效, 且具有耐洗性能。此外, 微囊型的织物防蚊整理剂还能与柔软等后整理剂同浴使用, 既方便又经济。
1.2 防虫纤维开发
防蚊纤维是最先由日本开发的一种可以防蚊子等虫叮咬的纤维。此类纤维主要是通过在化学纤维生产过程中混入一部分杀虫剂的主要成分而制得的。目前日本住友化学株式会社生产的OLESE T 聚乙烯单丝防虫纤维已经世界卫生组织认证, 可用于制作防止疟疾的防虫蚊帐。其主要生产方法是在高密度聚乙烯纤维喷丝过程中加入氯菊酯母粒, 氯菊酯用量占高密度聚乙烯纤维用量的2 % 。由于聚乙烯树脂内部分子间的空隙较大, 纤维中的氯菊酯会逐渐从内向外迁移, 覆盖在纤维表面;因此, 纤维经洗涤或其他类似原因表面的药物会脱落。但在太阳下晾晒4 h 左右, 纤维表面就会渗出足够的药物。将纤维织成0.4 mm×0.4 mm的网孔布, 在使用过程中昆虫接触到纤维上的药物便会被药灭[ 1] 。
2 常用防虫整理剂
理想的防蚊整理剂应满足防虫效果耐久性好,安全无害, 不易产生抗药性, 且不影响织物原有的各种性能[2]。目前主要的防蚊虫整理剂有驱避型和杀灭型两类。驱避剂按来源分可分为合成和天然型两种[3 -5]。
2.1 天然趋避剂
天然驱避剂主要是植物源的驱避剂, 是从一些具有防虫特性的植物根、茎、叶、花中提取出的有效防虫成分, 多为萜类的酯类、醇类和酮类等物。20 世纪70年代, 从植物精油中提取的萜烯成分对蚊虫具有较强的驱避活性;从赤桉精油中分离得到的一种蚊虫驱避剂, 经生物测定发现对埃及伊蚊有强烈的驱避活性。近年来美国对天然源蚊虫驱避剂进行了大量研究, 寻找到两种高驱避活性植物桑橙和假荆芥。进入21 世纪以来, 有人对印楝树种子的甲醇提取物做了驱避性活性试验, 发现其对蚊虫各生长期个体都有很强的驱避活性。
天然驱避剂具有许多优点, 如低毒或无毒, 对皮肤不会产生灼热感, 气味清新, 使用后不会有药物残留易降解, 对环境无污染等。但其在驱蚊高效性和持久性方面普遍低于合成驱避剂。
2.2 合成趋避剂
合成驱避剂主要包括有机酯类, 芳香醇类, 不饱和醛酮类, 胺类和酰胺类等。1929 年驱蚊油DMP(邻苯二甲酸二甲酯)研制成功;1937 年驱蚊酮获得专利;1939 年驱蚊醇(2-乙基-1 , 3-二醇)面市;1956 年美国发现了具有优良广谱性的驱避剂DEET(N , Ndiethyl-m-to luamide ,N , N-二乙基间甲苯甲酰胺)。
目前可用于皮肤及织物处理的合成驱避剂有如下5种:
(1)DEET 其中文别名“避蚊胺”, 不溶于水, 溶于醇、醚、异丙醇、氯仿、二硫化碳、酒精、苯、丙烯乙二醇、棉籽油、酮类和石油提取物等有机溶剂, 微溶于石油醚和甘油, 其使用量为5 %～100 %[ 6]。有关DEE T 的确切作用机理目前还不清楚, 有可能是其能阻塞昆虫的触角或使皮肤润滑, 也有可能是在皮肤上形成了隔离层, 阻碍昆虫叮咬或停留。但近年来研究人员发现DEET 会引起神经系统疾病, 脑病和皮肤病等。因此DEET 已被列入慎用, 泰国和我国台湾地区已列入禁用。
(2)Picaridin(KBR 3023 , 羟乙基哌啶羧酸异丁酯)为无色液体, 25 ℃时的蒸汽压5.87×106 Pa , 沸点296℃, 凝固点-170℃。
(3)Oil of Lemon Eucalyptus(柠檬桉叶油)/PMD(paramenthane-3 , 8-dio , 1 对-孟烷-3 , 8-二醇, 柠檬桉叶油提取物), 具有强烈的柠檬芳香味, 有类似香茅油的草香, 无色至淡黄色透明油状液体。
(4)IR3535 [ 3-(N-buty l-N-acety l)*aminopropionic acid-ethylester , 中文别名伊默宁)] 为酯类化合物, 与酰胺类驱避剂相比其香气宜人, 对皮肤无刺激,已逐渐成为研究热点。IR3535 的结构类似丙氨酸, 毒性和环境危害性均小于DEET , 具有对皮肤和黏膜无毒副作用、无过敏性及无皮肤渗透性等优点, 使用非常安全。IR3535 已在欧洲使用了20 年, 1999 年在美国上市。
仅用于织物处理的合成驱避剂有二氯苯醚菊酯(Permethrin 又称氯菊酯, 中文别名百灭宁), 溶于丙酮、乙醇、乙醚和二甲苯等有机溶剂, 在25 ℃水中的溶解度为10.05 ～ 10.09 mg/kg ;对酸性介质和光线较稳定, 在碱性介质中能水解。其相对密度为1.214 (25℃), 折光率为1.562 7(25℃)。
(5)环糊精 它是由淀粉经发酵降解而制成的。环糊精分子具有环状构形并具有疏水性内腔, 可储存气体和非极性有机物。由于环糊精分子的内腔是非极性的, 因此非极性分子或具有非极性基团的分子都可在基中储存。所有已知的蚊虫信息素都涉及具有非极性部分的有机分子, 因此能与环糊精形成复合物, 从而使具有持久固着环糊精的纺织品有了被动防蚁的作用, 能大幅度降低人体周围空气中的信息素总量[ 7] 。
2.3 杀虫剂
杀虫剂主要是通过触杀, 胃毒或熏蒸作用来杀灭害虫。除虫菊酯是从除虫菊中提取出的两种酯类中的一种, 可用作杀虫剂。而拟除虫菊酯是近40 年才迅速发展起来的一类不挥发烃类化合物, 它是模拟天然除虫菊素的化学结构而人工合成的一类新型杀虫剂。具有快速击倒、杀虫谱广、药效高等特点, 对昆虫有驱避作用, 对人体毒性低, 易生物降解, 且生物降解后不产生有毒残留物。但也存在着大部分品种对鱼类毒性高, 对天敌选择性差, 无内吸传导作用等缺点。除虫菊酯化合物中最适宜用于织物防蚊虫整理的是胺菊酯(Te tramethrin)。纯胺菊酯为白色晶体, 不溶于水, 溶于有机溶剂, 对昆虫的击倒作用极快, 常温下贮存3 年品质不变。
3 防蚊虫纺织品新技术
3.1 微胶囊技术
微胶囊技术是指将固体颗粒、液体微滴或气体作为胶囊的芯料, 在其外部形成一层连续包裹层的生产技术。微胶囊具有保护物质免受环境影响, 屏蔽味道、颜色、气味, 改变物质密度、体积、状态或表面性能, 隔离活性成分, 降低挥发性和毒性, 控制可持续释放等多种作用。因此利用微胶囊技术包裹防蚊虫趋避剂或杀虫剂, 可有效控制其有效成分的释放速率, 达到缓释目的, 从而延长产品的使用时间。
由美国国际香料和香精(IFF)公司提供的灵敏感知技术(SPT)微胶囊, 内含天然有机酯植物油, 有明显驱蚊效果。天然有机酯植物油是一种对昆虫有效的神经麻痹剂, 可使昆虫丧失搜寻叮咬目标的能力。根据相关权威研究机构测试, 这种微胶囊整理剂可使蚊虫叮咬频率从50 次/min 降低到近乎零[ 8] 。
3.2 纳米树脂粘合技术
美国北卡Burling to n 实验室新推出的采用氯菊酯驱虫剂整理剂No Fly Zone , 可耐久地粘合于织物上。它利用纳米树脂粘合专利技术使氯菊酯交联到涤纶、尼龙、棉、毛或Nomex 纤维上, 从而保证了整理织物可耐药50 次的家庭水洗[ 9] 。
4 防蚊虫纺织品测试标准
目前还没有专门针对防蚊虫整理织物的系列完整测试标准, 无法对防蚊虫整理后的织物直接进行效果测试, 所以只能借鉴其他相关标准进行测评。属国际通用的相关标准有如下两种:
(1)国际农药分析协作委员会(CIPAC)2005 年讨论的测定拟除虫菊酯防虫蚊帐表面浓度和释放性的方法, 可以进行化学检测。
(2)世界卫生组织杀虫剂评估委员会(WHOPES)的推荐标准WHO/CDS/WHOPES/GCDPP/2005 可以测定长效防虫蚊帐布耐洗性和防蚊有效性。在国内主要借鉴和参照三个由农业部起草的标准[ 10 -12] , 分别是:
(1)GB13917.1 -1992《农村登记卫生用杀虫剂室内药效试验方法喷射剂的室内药效的测定方法》;
(2)GB / T 17322.10 -1998《农药登记卫生用杀虫剂的室内药效评价驱避剂》;
(3)GB 13917.3 -1992《农药登记卫生用杀虫剂室内药效试验方法小型烟雾剂及烟雾片的室内药效测试方法》。
这些标准只能对防蚊整理剂或原料进行效果测试, 无法直接对防蚊整理后的织物进行效果测试, 且对防蚊整理织物的耐洗牢度等各项参数及整理后服装面料应用性能的变化无相关要求。另外, 这三个测试标准的适用范围也各有差异, GB 13917.1 -1992 适用于喷射剂的药效测定, GB / T 17322.10 -1998 适用于驱避剂的药效评价, GB 13917.3 -1992 适用于小型烟雾及烟雾片的药效评价。
5 结语
防蚊虫纺织品发展至今, 采用人工合成的驱避剂已成为了市场的主流产品, 其防蚊虫效果较好, 但对人体的危害性副作用也不容小觑。同时由于植物源的天然驱避剂有良好的生物相容性和可降解性, 也成为了未来发展的主要趋势。建立完整的防蚊虫纺织品测试评价标准, 对推动此类功能性产品的迅速发展同样迫切。
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[10] GB 13917 .1 -1992 , 农村登记卫生用杀虫剂室内药效试验方法喷射剂的室内药效的测定方法[ S] .
[11] GB / T 17322 .10 -1998 , 农药登记卫生用杀虫剂的室内药效评价驱避剂[ S] .
[12] GB 13917.3 -1992 , 农药登记卫生用杀虫剂室内药效试验方法小型烟雾剂及烟雾片的室内药效测试方法[ S] .