长效防蚊抑螨抑菌多功能新面料的研发yd20726

董勤霞1,2，马仁和1,2，林世芬2，颜怀谦3，陈日成3 1．宁波申洲针织有限公司，浙江宁波315800；2．宁波大千纺织品有限公司．浙江宁波315800；3．上海环谷新材料科技发展有限公司．上海200237

收稿日期2016年12月14 日

作者简介：董勤霞(1956-)，女，总工程师。主要从事创新技术管理，纺织新材料、新纤维、新技术、新工艺和新产品的研究开发及高新技术成果转化与实施工作。

原载：针织工业2017/4；33-38

摘要：随着人们户外运动的增加和健康意识的增强，长效防蚊抑螨抑菌多功能面料，已成为人们亟需的新产品。文中阐述了新产品设计开发思路及研究内容，研究了防蚊驱蚊、抑螨防螨、抗茵抑茵单项整理工艺及多功能一体化的理论依据和新产品生产的可能性．并给出开发长效多功能、耐洗次数高的工艺技术及新面料的各项测试结果。实践结果表明．新产品对金黄葡萄球菌抑茵率>95.0％ ，大肠杆菌抑菌率>96.0％，螨虫驱避率>85.0％，蚊虫驱避率>66.0％。

关键词：长效；防蚊；抑螨；抑茵；多功能；耐洗；新面料

中图分类号：TS 190 文献标志码：B 文章编号：1000-4033(2017)04-0033-06

当今户外运动、登山旅行、休闲自由行已经成为人们健康生活的一种习惯。然而，在这些野外活动中．蚊叮虫咬是不可避免的。医学研究表明．蚊虫叮咬不但会引起人体皮肤的红肿和刺痒。还是传播流行性乙型脑炎和疟疾等疾病的主要渠道之一 曾经以高热、休克、出血、血小板减少为主要特征的登革出血热。死亡率极高．致死率在15％～50％ 。蚊子也是传播疟疾的高手．这种疾病与艾滋病、肺结核一样凶险，死亡率也较高。每年蚊子会向全球1亿多人体传播的疾病还有乙脑、基孔肯雅热疾病等，因此开发具有长效防蚊驱蚊功能的新产品非常迫切。

尘螨是一种对人体健康十分有害的生物，是一种啃食性的自生螨，以粉末性物质为食，如动物皮屑、面粉、棉籽饼、真菌等。它能传播病毒、细菌，可引起支气管哮喘、鼻炎、皮炎、毛囊炎、疥癣等多种疾病 据资料介绍，有60％ 哮喘病人对尘螨会产生过敏反应，约80％的儿童哮喘起因于尘螨过敏屋尘中的住家细菌和螨类广泛分布于有人群生活的地方，是强烈的变应原，可引起人体的全身性变应。包括变应性哮喘、变应性鼻球结膜炎、特殊反应性湿疹、皮炎、变应性荨麻疹等，螨性变应占各该病种的80％左右 据估计50％ 80％的哮喘都是由尘螨引起的，它还能引起多种湿疹、干草热、花粉热及其他过敏性疾病 致喘蛋白是尘螨肠内分泌的消化液，效力十分强烈目前，因尘螨过敏而导致的疾病没有好的治疗方法，只能进行预防控制尘螨的数量 因此，有必要开发具有防螨、抑螨、抗菌、抑菌、安全健康为一体多功能性的新产品。

1 新产品设计理念及开发思路

1.1 设计理念

随着人们对蚊虫、螨虫等生物危害认识的提高，新产品开发的理念是：既注重产品的外在质量、实用美观，更趋向于关注安全、卫生和多功能性 从筛选吸湿导湿的异形纤维、防蚊防螨的聚酯纤维、抑菌抗菌的功能纤维原料开始，到纤维的混纺比、纺纱、面料的织物组织结构设计、织造工艺制定、染色、后整理工艺制定，以及涉及到的助剂、功能整理剂等进行系统性关键技术攻关，协同多元化研究才能更好地开发单品或多功能的长效防蚊防螨抑菌针织新面料。

1.2 开发思路及研究内容

选用加入防蚊载体的防蚊聚酯纤维材料，研究合理的纱线混纺比和纺纱技术，特殊的织造染整工艺，设计开发一种具有长效防蚊功能的针织面料。

研发一种不含甲醛和重金属离子等有害物质，对皮肤无刺激性、安全可靠、新型环保的防蚊整理剂。选择具有吸湿排汗抑菌功能的纤维（如具有天然抑菌功能的亚麻、苎麻、汉麻、竹纤维，抗菌抑菌功能的聚酯纤维）与棉和再生纤维素纤维为原料，研究针织织造工艺及特殊的吸湿透气的织物组织结构，在保证抑菌抗菌性能不被破坏的前提下。研究特殊的染色工艺、技术参数、烘干定形温度及后整理工艺技术。筛选抑制尘螨、有高度活性的防螨、抑螨、抗菌、抑菌整理剂；具有防螨效果好，能承受一定酸碱加工条件：无异昧、不降低织物强度；与其他助剂配伍性好：加工后无色变现象，安全性和持久性好。

为提高织物防蚊防螨效果的持久性，筛选并研究最佳的黏合剂及整理加工技术，在保证不影响织物染色后的颜色、色光、强力等多重效果的前提下，增加耐洗次数，保持防螨抑菌效果的持久性。

2 防蚊抑螨、抗菌抑菌功能助剂单品的研究开发

2.1 抗菌剂的抗菌机理

目前，纺织用抗菌剂主要分为天然、有机、无机3大类。有机类抗菌剂特点是效果好、品种多，是当今最为广泛使用的一类，但是，耐高温的稳定性差，难以用于合成纤维的生产工艺中。天然类抗菌剂特点是具有良好的安全性，但其应用范围窄，大多数在160～180 ℃开始炭化分解，严重影响织物的色光，除非采用微胶囊包覆技术 无机类抗菌剂特点是耐热性能好，但用于纺织品后整理时难以获得耐久的效果，且大部分品种存在协同的重金属毒性问题，如今银离子还是纺织品应用最多的无机抗菌剂。

银离子抗菌机理：银离子本身带有正电荷，大多数情况下微生物所生存环境的酸碱环境通常都大于其等电点，因此其表面通常带负电荷 在库仑引力的作用下，两者相吸 当银离子在微生物表面蓄积到一定浓度时，可以有效击穿微生物的细胞壁，并渗透到微生物细胞内与其蛋白质上的巯基发生反应，使微生物蛋白质凝固，导致蛋白酶失活，从而使微生物细胞丧失分裂、繁殖的能力。同时银离子还具有较高的氧化还原电位，在光的作用下，激活水和空气中氧，产生的活性氧在短时间内破坏细菌的增殖能力，从而极大地提高抗菌效果。

优选的仙护盾抗菌剂(Silvadur 930)是陶氏微生物控制技术部推出的专为纺织产品量身定制的抗菌新产品 该产品采用专利智能化银离子释放技术，将低浓度银离子送达织物表面，并在有害细菌存在的情况下将其激活，有效杀灭和抑制有害细菌，让人体气味保持清新。

2.2 抗菌抑菌产品的应用试验

高效广谱的抗菌、抑菌能力：持久的抗菌抑菌效果：耐洗涤、耐磨损；耐热、耐日晒，且不易分解失效：柔软舒适、透湿透气；使用安全、无重金属、健康无害；不会对环境造成新的污染。

方法之一是将抗菌剂添加到成纤聚合物中，采用共混纺丝法制成具有不同功能的短纤维或长丝然后根据纤维的特性，研究确定纺纱、织造、前处理、染色、定形的工艺和技术参数。应该注意的是：必须攻关研究在高温条件下，在酸碱溶液中，在有机染料染色中，在多次水洗、皂洗中，在高温定形中等多变的高热化学处理工艺时，筛选出对功能性削减最少的新技术、新工艺和技术参数。该方法的好处是污染小、成本低、无需进行功能后整理。

方法之二采用浸渍、浸轧、涂覆、喷涂的方法将功能整理剂施加到纤维上，并使之固着在纺织品中 这是由后整理的方法赋予织物的多种功能性，可以细分为：用反应性树脂将抗菌整理剂热固于纤维上：以成膜物质为媒介，将其固定于织物上：整理剂自身吸附于纤维：纤维的官能团与整理剂上的活性基团进行反应，形成牢固的化学键结合，使整理剂与纤维成为一体仙护盾抗菌剂产品的试样应用试验工艺如下：

a、浸轧工艺

浸轧法适用于运动服装面料、西服外套面料、工作装面料、装饰用布、卫生过滤织物、鞋材面料、地毯、床单面料等。

挑选针织运动面料（95％ 吸湿透气异形截面的超细涤纶纤维+5％氨纶长丝)、梭织衬衫面料(60％涤纶+40％棉)、梭织被罩面料(100％棉)进行抗菌处理。

配制一定浓度的仙护盾抗菌剂，浸轧法：→一浸一轧(10～25g/ L，室温)→烘干(130～170℃)。

分别采用ASTM E2149-2001《动态条件下抗菌剂活性测定的试验方法》、AATCC 100-2012(抗菌纺织品的评价方法》、GB／T 20944.3《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》3种抗菌测试法对整理后面料进行测试，结果见表1。

表1 浸轧法抗菌抑菌率的测试数据

由表1可知，与空白样相比，抗菌处理后的样品抑菌效果显著，采用3种不同测试方法进行测试，对3种细菌均表现出了极强的抗菌抑菌性能，体现仙护盾抗菌剂产品高效的广谱抑菌性 并且还可以看出，采用浸轧处理工艺，可将仙护盾抗菌剂整理用到不同材质的面料上(涤氨面料、涤棉面料、纯棉面料)，并通过专利智能化银离子释放技术，释放银离子来抑制细菌的生长。

b、浸渍工艺

浸渍法适用于纱线、毛巾、内衣、袜子的处理。选择100％纯棉针织内衣、100％涤纶筒子纱线进行抗菌抑菌处理。浸渍工艺：配制一定浓度的仙护盾抗菌剂(仙护盾抗菌剂用量为织物质量的3％，浴比1：10，调节pH值在5.5～6.0)→5O℃处理30 min 脱水→120℃烘干。

采用AATCC 100-2012抗菌测试法对上述整理后面料进行测试，测试菌种用金黄色葡萄球菌、大肠杆菌 并测试整理后面料上的银含量『银含量测试采用ICP-OES(电感耦合等离子体发射光谱仪，按照EPA3052(1996)《含硅和有机基体材料的微波辅助酸消化法》)进行分析]，测试结果见表2。

表2 浸渍法抗菌抑菌率的测试数据

由表2可知，采用浸渍法处理纯棉针织内衣和涤纶筒子纱，均可以取得极强的抗菌抑菌效果，得益于专利银离子释放的控制技术，整理后的纯棉针织内衣面料上银含量为25 mg／kg，约为理论值的83％。说明在一定温度的作用下。仙护盾抗菌剂能够深入织物内部，均匀分布在各个区域，抗菌处理后涤纶筒子纱内、中、外层银含量均匀，保证整个筒子纱高效的抗菌性能。

2.3 防螨、防蚊产品的作用机理

化学驱避法是纺织品防螨、防蚊常见的最有效的方法 驱避法采用的物质能产生使螨虫害怕逃避的气味。瑞士山宁泰公司研发的防螨防蚊助剂Sanitized PM中的有效成分是氯菊酯，氯菊酯通过接触作用于螨虫的神经系统，抑制螨虫繁殖生长，从而起到良好的防螨效果 同时氯菊酯产生的微弱气味也可以驱避蚊虫，进而兼备防螨、防蚊、驱避效果 更重要的是防螨防蚊助剂Sanitized PM通过了皮肤病学测试，满足欧盟Oeko-Tex标准100，I-IV分类，对人体无害的要求。

2.4 防螨产品的应用试验

采用浸轧法后整理工艺，挑选14.5 tex(40s)针织磨毛棉布(100％精梳棉)、拉毛三线针织绒布(32％涤纶与68％ 棉混纺)进行防螨处理 配制一定浓度的瑞士山宁泰防螨防蚊助剂Sanitized PM工作液(用量10～15 g／L，黏合剂WDA-101用量为面料质量的2％) →一浸一轧(室温)→烘干(130-140℃)。

将上述整理后的面料送到第三方检测机构—— 通标标准技术服务(上海)有限公司，测试机构采用GB／T 24253《纺织品防螨性能的评价》中驱避法对上述整理后的面料进行分析测试，测试粉尘螨，测试驱避率，结果见表3。

表3 防螨、抑螨驱避率的测试数据

由表3可知，瑞士山宁泰防螨防蚊助剂Sanitized PM处理后的面料对粉尘螨驱避率较高，具有较强的防螨、抑螨效果。

2.5 防蚊产品的应用试验

采用浸轧法后整理工艺，挑选14.5 tex涤棉针织磨毛布(60％棉+40％涤纶)进行防蚊处理。配制一定浓度的山宁泰防螨防蚊助剂Sanitized PM工作液(其用量为l0～15L，黏合剂WDA-101用量为面料质量的3％，柔软剂SVF-528用量为面料质量的2％)→一浸一轧（室温)→烘干(130～140 ℃)。

将上述整理后的开发面料送到中国国家疾病预防控制中心进行测试，采用GB／T 30126(防织品防蚊的性能检测和评价》中驱避率法对上述面料进行测试，测试蚊虫为埃及伊蚊，测试结果见表4

表4 防蚊驱避率的测试数据

由表4中数据可知，瑞士山宁泰防螨防蚊助剂Sanitized PM处理后的涤棉针织磨毛布对埃及伊蚊具有良好的驱避效果。

3 多种功能整理剂融为一体的研究与试验

仙护盾抗菌剂为澄清透明溶液，稳定性非常高，与其他助剂相容性好，瑞士山宁泰防螨防蚊助剂Sanitized PM为非离子性质，受其他离子性质助剂影响较小 与仙护盾抗菌剂同浴处理时工作液稳定性较好 仙护盾抗菌剂除了对细菌、真菌具有超强的抑制能力，对微小螨虫的神经系统也有一定的破坏作用，再加上防螨防蚊助剂Sanitized PM产生氯菊酯气味的驱避作用，二者的协同效果使得整理后的面料兼具抑菌、防螨、防蚊的功效。

采用浸轧法后整理工艺，挑选针织磨毛布(60％棉+40％ 涤纶超细旦纤维)进行处理。对比单抗菌、单防螨、单防蚊以及抗菌防螨防蚊一体的效果差异。

工艺流程：配制一定浓度的工作液→一浸一轧(室温即可) →烘干(140℃)。

分别采用防螨测试法GB／T24253中的驱避法、AATCC 100-2012抗菌测试法， 以及防蚊测试GB／T 30126中的驱避率法对上述整理后的面料进行性能测试，所测试蚊虫为埃及伊蚊 测试结果见表5。

表5 抗菌抑菌、防螨抑螨、防蚊驱蚊多功能面料测试数据

由表5可知，抗菌抑菌、防螨抑螨、防蚊驱蚊一体整理后的面料与单一功能整理的面料相比，不会影响抗菌、防螨、防蚊的效果，故可以一起使用。

4 保持长效功能性、提高耐洗次数的关键技术

4.1 抗菌产品耐洗性能机理探讨

仙护盾抗菌剂采用先进的高聚物载银技术，银离子与聚合物之间存在较强的作用力，通过专利释银技术缓慢释放银离子不断地产生抗菌性能 与此同时载体高聚物与纤维之间存在较强的亲和力，提高了仙护盾抗菌剂的耐洗涤能力。

为拓宽仙护盾抗菌剂的使用条件和耐洗性，陶氏化学研发出高分子化合物flex polymer，配合仙护盾抗菌剂时，flex polymer像一张“网”牢牢地把抗菌剂贴合在面料上。

4.2 不同抗菌产品耐洗性比较

选择针织运动面料(95％涤纶与5％氨纶交织) 采用3款银系抗菌剂：仙护盾抗菌剂组合(仙护盾抗菌剂+nex polymer)、鲁道夫抗菌剂、瑞士山宁泰抗菌剂T27-22，对针织运动面料进行抗菌处理 工艺流程：配制一定浓度的抗菌剂工作液(根据轧余率设定面料上银离子理论量为30 mg／kg)→一浸一轧(室温) →烘干(160℃)。

将上述处理的面料按照AATCC 135《自动家庭水洗尺寸稳定性测试方法》家庭洗涤标准，洗涤20次 测试洗涤后面料的银含量及抗菌性f按照AATCC 1O0-2012法测试金黄色葡萄球菌和大肠杆菌)，测试结果见表6。

表6 洗涤20次后抗菌抑菌性能的测试数据

由表6可知，经过20次洗涤后，面料上银含量均有下降，仙护盾抗菌剂组合在20次水洗后，银含量由理论值30 mg／kg下降至26mg／kg，保留率最高，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌表现出优异的抗菌性能，而其他两款银系抗菌剂银含量下降明显，抗菌性能也较差，仙护盾抗菌剂组合显示极佳耐洗效果。

4.3 防螨防蚊产品耐洗机理探讨

防螨防蚊整理剂在使用过程中，随着洗涤次数增多，效果也明显下降，寻找一款合适的黏合剂配合使用旨在提高耐洗涤效果 水溶性聚氨酯(WPU)具有不污染环境、操作方便等优点 WPU含有活泼性端基异氰酸酯基(-NC0)，可与任何含活泼氢的基团发生反应 合成WPU交联剂的关键，是要加人封闭剂进行封端反应，以避免-NCO基遇水反应而失去活性 在焙烘条件下，封闭型WPU预聚体发生解封，脱去封闭剂，其中-NCO基复出，WPU大分子问可以发生加成反应或与纤维分子中的-OH、-NH2反应，并形成网状交联结构，从而为防螨防蚊产品提供耐洗性保障。

4.4 防螨防蚊产品耐洗性能应用

采用浸轧法后整理工艺，挑选涤棉针织磨毛布（60％棉+40％涤纶）进行防螨防蚊长效耐洗处理工艺流程：配制一定浓度的山宁泰防螨防蚊助剂Sanitized PM (确保1 300 mg／m2)→一浸一轧(室温即可)→烘干(140℃)。将整理好的面料按照DIN EN ISO 6330-2A 《纺织品的家庭洗涤和干燥程度试验》标准60℃洗涤一定次数，对比加或不加水溶性聚氨酯黏合剂的应用工艺。最后通过高效液相色谱分析法(HPLC)测试洗后面料上残留的氯菊酯含量，测试结果见表7。

表7 防螨防蚊耐洗次数测试数据

由表7可知，防螨防蚊助剂Sanitized PM处理面料时，如果不加黏合剂，洗涤20次面料上有效物质氯菊酯含量下降明显，而加入黏合剂WPU后，黏合剂中的-NC0基团和棉纤维上的-0H反应，在织物表面生成网状交联结构，极大程度保留面料上氯菊酯含量，洗涤100次之后仍有305 mg/m2。

根据经验，面料上氯菊酯含量超过200 mg／m2就具有防蚊效果，根据北大西洋公约技术性供应规格TL 8305-0331中描述（军事技采购联邦局以及北约军队使用），瑞士山宁泰防螨防蚊助剂Sani，tized PM配合开发的黏合剂WPU可以耐100次水洗 也可以加丙烯酸一类黏合剂，但手感稍差，需要配套选择柔软剂。

5 抗菌抑菌、防蚊抑螨多功能新面料开发实践

经过抗菌抑菌、防螨抑螨、防蚊驱蚊多功能整理后面料的相关指标测试，结果见表8

表8 抗菌抑菌、防螨抑螨、防蚊驱蚊多功能面料指标测试数据

6 结论

1、具有长效防蚊驱蚊、抗螨抑螨、抗菌抑菌多功能新面料的研发是目前市场亟需的新产品。

2、通过研究具有抗菌抑菌、防蚊驱蚊、防螨抑螨的单品，为开发一体化多功能的新产品奠定了一定的基础

3、开发的新产品抑菌率>90.0％以上，其中对金黄葡萄球菌抑菌率95.0％以上，大肠杆菌抑菌率96.0％以上，说明抑菌效果非常显著

4、开发的新产品防螨抑螨的珊避率>85.00％ 以上，说明防螨抑效果非常好。

5、防蚊产品驱避率达到66.00％说明驱除蚊虫叮咬功效显著。