浅谈生态抗菌非织造布yd20510
朱永号 曹万宏 贾耀芳 欣龙控股(集团)股份有限公司，国家非织造材料工程技术研究中心，海南 澄迈571924
收稿日期：2016-09-01
作者简介：朱永号，男，1988年生，助理工程师，从事非织造材料的研制及开发工作
原载：产业用纺织品2017
【摘要】主要阐述生态抗菌非织造布的研究现状及发展趋势。首先介绍天然抗菌纤维的分类及应用，然后概述生态抗菌剂的发展情况，最后对生态抗菌非织造布的制备方法做简单阐述。
【关键词】生态，抗菌，非织造布，研究现状，发展趋势
【中图分类号】TS174.1 文献标识码：A 文章编号：1004-7093(2016)12-0001-03
随着工业的迅速发展和生活水平的不断提高，越来越多的人开始更加注重生活质量和生活品质，更加专注于使用健康卫生的生活用品。目前，非织造材料已渗入我们生活的方方面面，如家居清洁、卫生护理等。抗菌非织造材料是近几年发展迅猛、市场上层出不穷的一类产品，也是当前非织造材料领域的研究热点之一。市场上的抗菌产品种类繁多，让人应接不暇。在众多的抗菌产品中，人们逐渐倾向于生态、安全、环保型抗菌非织造产品，体现了人们对卫生与健康强有力的追求态度。
目前有关生态抗菌非织造布的研究，主要针对天然抗菌纤维、生态抗菌剂及两者的相互结合而进行。
1 天然抗菌纤维
在我们身处的自然界中存在着许多具有抗菌功效的天然纤维，如麻纤维、竹纤维等。天然纤维与其他纤维相比显示出更高的安全、舒适性能，因此，由天然纤维制得的纺织品备受青睐。
1.1 甲壳素与壳聚糖纤维
甲壳素(chitin)广泛存在于低等植物菌类的细胞、海洋无脊椎动物的外壳及高等植物的细胞壁中，是一种天然生物高分子化合物。壳聚糖(chitosan)又称脱乙酰甲壳素，是甲壳素脱去N-乙酰基后得到的物质[1]，由于其高分子链端含有不饱和活性阳离子基团——氨基而呈正电性。而一般的细菌常带有负电荷，当带正电的活波氨基与带负电的细胞结合后，会使细胞中的蛋白改性，从而杀死细菌。甲壳素和壳聚糖纤维都具有优良的广谱抗菌性。自1979年Alllan提出壳聚糖具有抗菌性以来，其优良的抗菌性已成为被广泛认知的事实。大量研究表明，这两种纤维对大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌等普通菌种具有良好的抑制作用[2]。由甲壳素或壳聚糖纤维经水刺加工制成的非织造布，可用于伤口敷料等医疗领域，具有良好的安全、抗菌功效，对患者的伤口恢复能起到良好的促进作用。
1.2 竹纤维
竹纤维是一种从自然生长的竹子中提取的纤维素纤维，依据材料及工艺不同，可分为竹原纤维和竹浆纤维。竹原纤维是采用化学、物理相结合的方法制取的天然竹纤维。它的纵向有横节，表面有大量微细凹槽；其横截面为不规则的椭圆形，内有环状中腔，具有杰出的透气性、吸湿性和抗菌性。竹浆纤维是采用化学方法，经碱法水解及分段精漂工艺制得的，其制备过程与黏胶纤维相似。竹浆纤维也具有良好的吸湿、透气、抗菌等特性[3]。
竹纤维之所以具有天然抗菌、杀菌功效，是因为它含有一种特殊成分——竹醌。竹醌呈阳性，当其与阴性的细菌接触时，会破坏细菌的细胞壁，降低细菌的生存能力，从而起到抑菌、杀菌的作用[4]。国际卫生组织研究发现，导致妇科疾病产生的细菌多呈阴性，因此竹纤维可用于治疗妇科疾病，由竹纤维制成的非织造布可用于女性用卫生巾等制品。
1.3 其他天然抗菌纤维
麻纤维是一种具有中空特殊结构的天然抗菌纤维。这种独特的中空结构包含氧气，使厌氧细菌难以生存，因此麻纤维具有独特的抗菌功效。陈翠翠等[5]研究了草珊瑚黏胶纤维的制备。草珊瑚是一种天然抗菌植物。将草珊瑚中萃取的有效成分与黏胶共混纺丝，制成的草珊瑚黏胶纤维具备草珊瑚的天然抗菌功能。
茶纤维是一种由茶叶中提取的天然抗菌剂——茶色素、茶多酚等制得的具有抗菌、防臭功能的天然纤维。茶纤维及其制品对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌具有极好的抗菌性，并具有优良的吸湿性和良好的皮肤亲和性[6]。
天然抗菌纤维广泛存在于自然界中，并且不同类别具有不同的功效，可应用在不同的领域。天然抗菌纤维在非织造领域的应用正逐步被开发，由天然抗菌纤维制成的非织造布具有安全、抗菌和舒适性，已越来越得到人们的喜欢和关注。
2 生态抗菌剂
抗菌剂按其成分和结构属性不同可分为无机、有机和天然抗菌剂三大类。天然抗菌剂是最早被人们利用的抗菌剂，其来源广泛，通过一定的物理加工即可获得，但至今发展较慢。现今，无机和有机抗菌剂在非织造布中使用最多。
2.1 植物类天然抗菌剂[7]50-52
芦荟为百合科植物。芦荟素是药用芦荟的主要提取物，具有抑菌、抗菌等功效。近年来芦荟提取物作为抗菌剂开始用于织物，所制成的织物除了具有抗菌作用外，对人体皮肤也有一定的护理作用。
艾蒿是一种菊科多年生草本植物，其提取物具有抗菌、消炎等作用。日本已有以艾蒿做染料而制成的织物，用以制作供反应性皮炎患者穿着的衣物。
松柏油由松柏蒸馏而得到，为浅黄色油状物，其成分包括具有抗菌活性的酚类酸性油。
另外，甘草、石榴果皮、茶叶等植物中也可提取含抗菌成分的物质，用于织物的抗菌整理。
2.2 动物类天然抗菌剂
壳聚糖的分子结构中含有游离氨基，带正电荷，是天然抗菌剂中研究最多、最常用的一种生物抗菌剂。壳聚糖具有优良的生物相容性和广谱、高效的抗菌性，对一些真菌、细菌和病毒具有一定的抑制作用[8]。日本富士纺的Kytopolai曾做过研究，将5 μm以下的壳聚糖颗粒以纤维质量的0.3%～3.0%混入黏胶纺丝液中，纺制成具有抗菌功效的黏胶纤维。另有人将壳聚糖超微粒子在纺丝前混入聚丙烯腈纺丝液中，纺成具有耐久抗菌性的产品[7]52。
2.3 非溶出性有机类抗菌剂
纺织品常用的抗菌剂可分为溶出性和非溶出性两种。溶出性抗菌剂中的抗菌物质会缓慢溶出而达到抗菌效果，但会将织物及人体皮肤中的细菌一起杀死，有些皮肤表层的有益菌也被其消灭，因而会破坏人体皮肤表面微生物的生态平衡；此外，抗菌物质会慢慢渗入人体，对人体产生一定的危害。非溶出性抗菌剂中含有特殊的活性基团，可与纤维分子结构上的氨基、羟基反应结合，从而牢牢固着在纤维上，制成织物后只杀死织物内及织物中的纤维所接触的细菌，不会破坏人体皮肤表面微生物的生态平衡。
我国于2016年1月1日实施的GB/T 31713—2015《抗菌纺织品安全性 卫生要求》，对抗菌物质溶出性和非溶出性的判定标准做了规定(表1)，而且详细描述了抗菌物质的溶出性测试方法。
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表1 抗菌物质溶出性结果的判定 |
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抑菌圈宽度/mm(0,1](1,5](5,10](10,∞)抗菌物质溶出性非溶出性微溶出性中度溶出性高溶出性
季铵盐和有机硅季铵盐系列是最近研究比较多、使用比较广的一种抗菌剂。季铵盐带正电荷，而细菌通常带负电荷，当季铵盐抗菌剂与细菌接触时，前者的阳离子吸附带负电荷的细菌，抑制细菌的呼吸功能，使细菌死亡。有机硅季铵盐抗菌剂是一类新型的阳离子表面活性剂，通过硅醇与纤维上的羟基(—OH)偶联结合，形成较稳定的结构，具有较好的安全性和耐久性。目前有机硅季铵盐抗菌剂的品种较多，如日本东洋纺的Biosil、日清纺的Peachfresh及美国Dow Corning的DC-5700等，都具有安全、耐久、广谱抗菌的特点[9]。
3 生态抗菌非织造布的制备方法
生态抗菌非织造布的制备主要有两种方法。一种是原料直接加工法，采用天然抗菌纤维为原料，通过水刺、针刺等工艺制成生态抗菌非织造布；或者将生态抗菌剂添加到纺丝液中制得人工抗菌纤维，进而制得生态抗菌非织造布。另一种是后处理加工法，利用生态抗菌剂对非织造布进行后整理加工而制成生态抗菌非织造布，是比较常用的一种方法。
3.1 人工抗菌纤维的制备
在原来不具有抗菌功能的纤维中，通过一定方式加入抗菌剂而制得的抗菌纤维，称为人工抗菌纤维。人工抗菌纤维的制备方法：一是共混纺丝法，将生态抗菌剂与纺丝液共混，然后通过纺丝制得具有抗菌效果的纤维；二是复合纺丝法，利用含有抗菌成分的纤维原液与不含抗菌成分的纤维原液，通过一个具有特殊分配系统的喷丝组件，纺制成具有特殊结构和抗菌效果的复合纤维；三是接枝改性法，通过物理或化学方法对纤维表面进行改性，改性纤维可与抗菌剂中的活性基团通过化学键结合，将抗菌剂牢牢固着在纤维表面，从而制得具有抗菌功能的纤维[10]。
3.2 后整理加工法
后整理加工法是在非织造布的后期加工过程中，采用特定的方式、方法，将抗菌剂附着在纤维或非织造布的表面，从而赋予其抗菌功效。后整理加工法因抗菌剂种类、非织造布表面和纤维特性不同而不同，主要有：
(1) 浸渍和浸轧法：将待处理样品置于由抗菌剂等组成的水溶液或乳液中，经浸轧或浸渍，达到一定时间后取出、烘干。
(2) 涂层法：将抗菌剂与树脂混合，通过树脂的黏合作用将抗菌剂固着在非织造布上。
(3) 喷洒法：用喷雾的方法将抗菌剂喷洒在非织造布上。
4 展望
当今，生态化、绿色化、环保化是纺织品发展的大趋势，也是非织造行业的大趋势。非织造布被大量应用于卫生用品及医疗用品中。随着人们对健康、安全、环保理念的日益重视，安全、绿色、生态抗菌非织造布的研究与开发将是非织造布领域的重要课题。
参考文献：
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[2] 徐超武.新型绿色保健纤维-甲壳素/壳聚糖纤维[J].四川丝绸,2004(4):16-18.
[3] 周衡书,邓力斌.竹原纤维产品抗菌整理与性能研究[J].纺织科技进展,2005(5):12-15.
[4]刘伟时.抗菌纤维的发展及抗菌纺织品的应用[J].化纤与纺织技术,2011,40(3):22-27.
[5] 陈翠翠.草珊瑚黏胶纤维的制备及其性能的研究[D].青岛:青岛大学,2011.
[6] 任蓉,黄亚辉.新型含茶抗菌纤维的加工技术研究[J].广东茶业,2016(2):17-19.
[7] 李辉芹,巩继贤.天然抗菌整理剂[J].纺织导报,2002(2):50-52,54.
[8] 李杨,杨国平,钱金栿.天然生物抗菌剂的研究概况[J].中国民族民间医药,2011,20(21):34-36.
[9] 杨栋梁.纤维用抗菌防臭整理剂[J].印染,2001,27(3):47-52.
[10]王建刚,严涛海.纺织品抗菌整理研究的现状与发展[J].山东纺织科技,2012,53(3):42-45.