抗菌剂的特性比较

1第三章抗菌防臭纤维及纺织品2主要内容第1节概述1.细菌分类2.抗菌的起源及发展第2节抗菌剂及抗菌机理1.抗菌剂的定义及特性2.抗菌剂的分类3.抗菌剂的抗菌机理第3节抗菌纤维生产1.甲壳素与壳聚糖纤维生产2.共混型抗菌纤维生产第4节抗菌纺织品生产1.卫生整理剂2.生产方法第5节消臭纺织品生产1.概述2.消臭方法及消臭纤维制造3.消臭效果评价第6节纺织品抗菌性能测试方法及标准1.织物抗菌性能测试方法分类2.测试菌种的选择3.抗菌性能评价方法的选择3第1节概述1.1细菌分类外形形态球菌杆菌螺形菌4革兰阳性菌革兰阴性菌古细菌细胞壁结构5能引起人和动物致病的微生物叫病源微生物，有八大类：1真菌:引起皮肤病。深部组织上感染。2放线菌：皮肤，伤口感染。3螺旋体：皮肤病，血液感染如梅毒，钩端螺旋体病。4细菌：皮肤病化脓，上呼吸道感染，泌尿道感染，食物中毒，败血压症，急性传染病等。5立克次氏体：斑疹伤寒等。6衣原体：沙眼，泌尿生殖道感染。7病毒：肝炎，乙型脑炎，麻疹，艾滋病等。8支原体：肺炎，尿路感染。生物界的微生物达几万种，大多数对人类有益，只有一少部份能致病。有些微生物通常不致病，在特定环境下能引起感染称条件致病菌。61.2抗菌的起源及发展4000年前，埃及人就采用了浸渍某种植物药物的纺织品包裹木乃伊一战中，丹麦科学家开始了杀菌剂的研究工作二战期间，德军用季铵盐处理军服70、80年代出现含锡、铜等的有机金属化合物和醌类及含硫化合物九十年代从后整理向抗菌纤维和卫生整理并举转变7第2节抗菌剂及抗菌机理2.1抗菌剂的定义及特性定义对细菌、病毒、霉菌等微生物高度敏感的化学成分，通过物理作用或化学反应杀死附着在其表面的微生物。特性广谱抗菌性、抗菌持久性、加工适应性、耐候性、安全性，另外价格也要低廉。82.2抗菌剂的分类抗菌剂的特性比较特性有机系列天然系列无机系列抗菌力○△△抗菌范围△○○持久性△◇○耐热性△◇○耐药性△◇○气味颜色等△△○污染等△○○价格○◇△安全性◇○○注：○优良，△可以，◇很差9（一）无机类卫生整理剂1.金属离子抗菌剂银、铜、锌等。沸石、玻璃、硅胶、磷灰石、磷酸钙、磷酸锆等离子交换或吸附作用较多金属离子载体制备方法10As5+=Sb2+=Se2+Hg2+Ag+Cu2+Zn2+Ce3+=Ca2+As5+=Sb2+=Se2+Hg2+Zn2+Cu2+Ag+Ce3+=Ca2+对细菌的抗菌效果对人的危害程度112.光催化类抗菌剂目前,光催化抗菌剂主要有TiO2、ZnO、WO3、SnO2和Fe2O3等N型半导体金属氧化物。该类抗菌剂特点是耐热性比较高，必须有紫外光照射和有氧气或水存在才能起杀菌作用。主要种类特点12（二）有机类卫生整理剂有机类卫生整理剂按其化学结构特征，可分为季铵盐类、苯类、脲类、胍类、杂环类、有机金属类等。1、季铵盐类代表性的品种是3-（三甲氧基甲硅烷基）丙基二甲基十八烷基氯化铵（DC-5700），化学结构式为：N+C18H37CH3(CH3O)3Si(CH2)3CH3Cl132、苯酚类苯酚类化合物具有抗菌活性，其中对氯间甲苯酚和对氯间二甲苯酚具有很活的杀菌力，但苯酚的气味影响了它们在纺织品上的应用。2，4，4’-三氯-2’-羟基二甲苯醚是一个著名的织物整理剂。其化学构为：OClOHClCl三氯生，学名“二氯苯氧氯酚”，又名“三氯新”、“三氯沙”等，化学名为“2,4,4'-三氯-2'-羟基二苯醚”。三氯生常态为白色或灰白色晶状粉末，稍有酚臭味。不溶于水，易溶于碱液和有机溶剂。三氯生是一种广谱抗菌剂，被广泛应用于肥皂、牙膏等日用化学品之中。14三氯生属于抗菌剂，本身毒性不大，但与氯消毒的水接触后产生的“氯仿”会致癌，并且，三氯生也不是牙膏中必需的添加剂。153、脲类和胍类脲类和胍类抗菌剂的特点是广谱抗菌，如3，4，4’-三氯二苯脲、三氟甲基二苯脲、烷基乙烯脲、十二烷基胍、1，6-二（4’-氯苯双胍）己烷等。4、杂环类在杂环类抗菌剂中，2-（3，5-二甲基-1-吡啶）-4-苯基-6-羟基嘧啶对大肠杆菌、金黄色葡萄糖球菌等多种微生物有抗抑功能。5、有机金属化合物主要是有机锌、有机铜、有机钛等化合物。16（三）天然产物类卫生整理剂天然产物类卫生整理剂主要分为两类：植物类提取物和动物类提取物。主要包括桧柏油、艾蒿、芦荟、山梨酸、茶叶、甘草、姜黄根醇等。主要包括甲壳质和壳聚糖、鱼精蛋白、溶菌酶、昆虫抗菌性蛋白质等。植物类动物类172.3抗菌剂的抗菌机理（一）无机抗菌剂的抗菌机理1金属离子抗菌剂抗菌机理1.1接触反应机理1.2活性氧机理酶SHSH2Ag酶SAgSAg+2H+酶-S-Mn+塑料制品基材塑料抗菌添加剂活性氧细菌脱氢酶182.光催化类抗菌剂抗菌机理TiO2/ZnO+hv→e-+h+h++H2O→·OH+H+h++OH-→·OHe-+O2→O2-反应生成的自由基非常活泼,能与细菌及其分泌的毒素反应,起到杀灭和清除细菌、残骸和毒素的作用。hν+-D吸附D氧化DA吸附A导带禁带价带EgTiO2粒子Ee19（二）有机抗菌剂的抗菌机理如硫氰酸酯类化合物如有机锡抗菌剂如醌类抗菌剂降低或消除微生物细胞内各种代谢酶的活性，阻碍微生物的呼吸作用阻碍核糖核酸的合成，破坏孢子的发芽加速磷酸氧化体系，破坏细胞的正常生理机能12320阻碍微生物的生物合成，干扰微生物生长破坏细胞壁的合成阻碍类酯的合成45621第3节抗菌纤维生产3.1甲壳素与壳聚糖纤维的生产1.甲壳素与壳聚糖纤维结构甲壳素、壳聚糖与纤维素有相似的结构，它们可以看作是纤维素大分子中碳2位上的羟基（-OH）被乙酰胺基（-NHCOCH3）或氨基（-NH2）取代后的产物。它们的化学结构见图。纤维素OOCH2OHOOHHOOOCH2OHHOHOOCH2OHOOHHOOOCH2OHHOHn22甲壳素壳聚糖OOCH2NHOOHHOOOCH2NHHOHOOCH2NHOOHHOOOCH2NHHOHCOCH3CH3OCH3OCCH3OnOOCH2NH2OOHHOOOCH2NH2HOHOOCH2NH2OOHHOOOCH2NHHOHCCH3On231.溶解釜4.贮浆桶7.喷丝头10.拉伸浴13.卷绕辊2.过滤器5.计量泵8.凝固浴11.拉伸辊3.中间桶6.过滤器9.受丝辊12.洗涤浴工艺流程242.生产工艺甲壳素或壳聚糖纤维生产的工艺很多，其主要原理、操作过程是相似的，只是在溶剂、凝固剂的选择、溶解、纺丝及后处理工艺等方面加以调整。其工艺路线一般分为两类：A、甲壳素（壳聚糖）→溶解→纺丝原液→过滤→脱泡→计量→纺丝→一浴→牵伸→二浴→定型→洗涤→干燥→纤维。B、甲壳素（壳聚糖）→改性处理→纺丝原液→过滤→脱泡→计量→纺丝→凝固浴→牵伸→定型→洗涤→干燥→纤维。253.用途与质量指标甲壳质与壳聚糖纤维可纺制成长丝或短纤维两大类。长丝主要用去捻制或编织成可吸收医用缝合线。短纤维经开松、梳理、纺纱、织布制成各种规格的医用纱布。甲壳质和壳聚糖纤维的质量指标品种纤度强度伸长打结强度（d）（g/d）(%)（g/d）干强湿强干伸湿伸甲壳素1.5～41.1～2.50.4～1.14～83～60.5～1.3壳聚糖1.5～41.1～3.10.4～1.48～146～120.5～1.5263.2共混型抗菌纤维的生产共混纺丝法是将抗菌剂和分散剂等添加剂与纤维母体树脂混合，通过熔融纺丝来生产抗菌纤维。熔融共混纺丝时，纺丝温度一般达到200℃以上，要求抗菌剂耐高温性能要好。对于共混成纤体系，一般要求抗菌剂的平均粒径小于1μm甚至达到纳米级才能有良好的可纺性。271.抗菌母粒的生产熔融法生产抗菌纤维的方法首先要制造抗菌剂含量较高的抗菌母粒。生产抗菌母粒的目的主要是使抗菌剂能更好的在基质中分散，避免团聚，同时减少抗菌剂的用量。抗菌母粒制备工艺流程：抗菌剂的精制→复配抗菌剂与载体树脂掺混、干燥→螺旋挤出机熔融共混挤出→造粒→抗菌母粒282.抗菌纤维的生产抗菌纤维生产工艺流程：抗菌母粒→共混（或共混干燥）→纺丝→卷普通切片绕→拉伸→其他后加工（工艺与同类常规纤维同）29第4节抗菌纺织品生产4.1卫生整理剂采用卫生整理剂整理织物，要求卫生整理剂具备以下条件：（1）用量极少即能对细菌具有抑制作用；（2）对人体无毒、无致敏性；（3）无色、无臭、无粘滞性；（4）不能使细菌产生耐药性；（5）与其它用剂具有相容性；（6）应用工艺简单，具有一定的耐洗牢度；（7）不影响纤维和织物的物理机械性能。30整理后的织物特殊性能测试：致敏性：皮肤是否红肿毒性：半致死量314.2整理方法将抗菌剂添加至涂层剂中，对织物进行涂层处理。某些无机抗菌剂或非水溶性抗菌剂可用此种方式，适用于任何纤维织物。将抗菌剂配制成一定浓度的整理液，织物置入整理液中浸渍，脱水后烘干。此法主要用于针织品及巾被类产品。将整理液以浸轧的方式施加至织物上，主要适用于平幅连续加工机织物常用此整理工艺。表面涂层法浸渍—焙烘浸轧—焙烘32第5节消臭纺织品生产5.1概述恶臭物质硫化氢、甲硫醇、三甲胺、氨气臭鸡蛋味大蒜味鱼臭味刺激性臭味33人体特有臭味3-甲基-2-已烯酸脚臭低分子量的羧酸、醛类、胺类345.2消臭方法及消臭纤维制造消臭剂溶液型消臭剂固态型消臭剂粉末型消臭剂35（一）消臭方法1感觉消臭2物理消臭极性吸附：硫酸锌等金属盐和氧化铝等金属氧化物非极性吸附：活性碳、浮石、硅胶臭气并未消除，嗅觉上的麻醉吸附、吸收恶臭分子363化学消臭4生物消臭中和、氧化、还原、加成等反应，生成无臭分子利用微生物或酶37（二）消臭纤维的制造混合法是将有官能团的单体和树脂固着在纤维上，再使此官能团和消臭剂成分化学结合。如在粘胶人造丝的纺丝原液中加入活性炭分散水溶液。原丝固着法此法是目前较新的方法，如将常规人造丝纤维浸渍在阳离子化碱性处理剂（CationonUK）中，然后经一系列后续处理即可制得消臭纤维。聚合物改性法此法主要是将消臭剂加在原液中进行纺丝，从而赋予纤维以消臭功能；而熔融纺丝的涤纶纤维消臭加工，则是通过制成多孔质纤维和复合纤维后，才赋予其消臭功能。38一般被当作废弃物处理的咖啡渣，经由特殊萃取、纳米研磨、多孔性及吸湿性材料改质等专利技术运用，成为全新素材，加入纤维中，不论是技术还是概念，都是对环境保护实际落实的一大步。395.3消臭效果评价1.化学分析法1气体探测管法：适用于高浓度的臭气2气相色谱法：精确但麻烦3臭气识别传感器法2.官能团试验法1直接采点法：包括六档臭气强度表示法、九档愉快和不愉快感觉表示法2稀释法40第6节纺织品抗菌性能测试方法及标准6.1织物抗菌性能测试方法分类1定量测试方法美国AATCCTestMethod100（菌数测定法）、FZ/T02021-92、奎恩实验法等应用范围优缺点适用于非溶出性抗菌整理织物，该法的优点是定量、准确、客观，缺点是时间长、费用高41菌数测定法测试结果示意422定性测试方法应用范围优缺点美国AATCCTestMethod90（HaloTest，晕圈法，也叫琼脂平皿法）、AATCCTestMethod124（平行划线法）和JISZ2911-1981（抗微生物性实验法）等一般适于溶出性抗菌整理，但不适用于耐洗涤的抗菌整理。优点是费用低，速度快，缺点是不能定量测定抗菌活性，结果不准确43晕圈法测试结果示意44456.2测试菌种的选择细菌革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌金黄色葡萄球菌巨大芽胞杆菌枯草杆菌大肠杆菌荧光假单胞杆菌46真菌霉菌癣菌黑曲霉、黄曲霉、变色曲霉、桔青霉、绿色木霉、球毛壳霉、宛氏拟青霉、腊叶芽枝霉石膏样毛癣菌、红色癣菌、紫色癣菌、铁锈色小孢子菌、孢子丝菌、白色念珠菌476.3抗菌性能评价方法的选择目前国际上比较通用的是AATCC系列标准上述三种方法均采用琼脂培养基接种菌种，放置试样后，经一定时间和温度的培养，观察试样周围的抑菌圈半径或抑菌宽度，以此评定样品的抗菌效力。AATCC-30：用于抗真菌效果评价的定性方法AATCC-90：用于抗菌剂筛选的抗菌效力快速定性方法AATCC-14：对纺织品抗菌效力的半定量实验方法481抗细菌