第三章-抗菌防臭纤维20160421解读

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资源描述

人类生存环境中存在各种各样的细菌和霉菌,常见的包括金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、黄曲霉菌和白色念珠菌等;一、概述金黄色葡萄球菌大肠杆菌天然纤维中的棉、羊毛等本身就是微生物的粮食蛋白质纤维可作为蠕虫的营养来源一、概述尘螨另有一些是对人体汗液等代谢物起作用而滋生繁殖的“臭味菌”,表皮葡萄球菌和棒状菌常见于内衣、内裤;导致外衣裤异味的菌类一般是杆菌孢子和少量表皮葡萄球菌。一、概述纤维属于多孔性材料,叠加编织后又会形成无数空隙的多层体,因此织物较容易吸附菌类。抗菌和防臭历来是息息相关的。为满足人们对纺织品卫生功能的高要求,纤维制品的抗菌防臭、消臭加工也就显得非常必要了。1、微生物的养分1.汗:浓度极稀的尿2.皮脂:皮肤毛囊的分泌物3.表皮落屑:表皮细胞的角质4.天然纤维中的棉、羊毛等2、纺织品--微生物繁衍传递的载体纺织品的多孔性:吸附物质、沾染汗液、皮脂、皮质屑,形成生物繁衍传递中的载体造成不良的后果:1.穿着者形成病变2.纺织品本身造成衰解、变色、产生异味3、抗菌防臭纤维的作用赋予纺织品抗菌、抑菌和杀菌的功能保护其本身的使用价值,不被霉菌等降解防止微生物经纺织品传播,让使用者免受侵害降低公共环境的交叉感染率阻止细菌在织物上不断繁殖而产生的臭气,改善服用环境。4、应用领域内衣、睡衣、运动衣、袜子、鞋衬布、婴儿尿布等;医院、宾馆、家庭的床单、被套、毛毯、餐巾、毛巾、沙发巾、地毯;医药、食品、服务行业的工作服;部队的服装以及绷带、纱布等;装饰用布。5、抗菌防臭纺织品的发展4000年前的木乃伊(浸渍某种植物药物)二次世界大战化学合成抗菌剂(季铵盐抗菌剂)1976年有机抗菌剂80年代无机抗菌剂90年代抗菌防臭纺织品得到迅猛发展1有控释放机理整理后的织物,在一定的湿度下,会缓慢地、有控制地释放出抗菌剂。除了用化学方法来产生有控制的释放杀菌剂外,还可使用微胶囊技术。二、抗菌作用总机理2再生机理在织物上加一层化学整理剂,再生形成有效的杀菌剂。抗菌织物,在含漂白剂的水洗过程或经紫外线照射后,能再生形成有效的杀菌剂,使织物表面的抗菌剂能维持在一定浓度而具有持久抗菌性。3阻隔机理在织物表面生成生物障碍体,防止微生物穿过织物,达到静态抑菌的效果。通过将某种阳离子物质与纤维结合,在织物表面生成生物障碍体。(一)抗菌整理剂的分类无机类有机类天然产物类抗菌剂的特性比较三、抗菌剂的分类与作用机理1.无机类抗菌整理剂无机抗菌整理剂主要是银、铜、锌、钛、汞、铅等金属及其离子的抗菌剂。铅、汞等金属及其化合物毒性较强,不适合作为普通场合的抗菌剂使用。铜类化合物往往带有较深的颜色,也限制了其作为抗菌剂的使用范围。银离子无毒、无色,目前制备无机抗菌剂以银离子及其化合物为多。(1)无机抗菌剂分类无机抗菌剂光催化类(TiO2,ZrO2等)含金属离子类(Ag、Cu、Zn等)金属氧化物天然矿石、贝壳类稀土激活材料活性碳纤维磷酸盐(载体)硅酸盐(载体)络合物碳素载体Ag2O,CuOZnO,MgO,CaO磷酸锆磷酸钙沸石黏土矿物SiO2无机类抗菌剂的低毒性,顺应了人们对绿色环保消费观念的要求,是很有发展前途的一类抗菌防臭剂对革兰氏阴性菌和阳性菌杀灭能力最强耐热性比较高,必须有紫外光照射和有氧气或水存在才能起杀菌作用①接触反应机理金属离子接触微生物,使微生物蛋白质结构破坏,造成微生物死亡或者产生功能障碍。(2)无机类抗菌整理剂的抗菌机理②活性氧机理加入抗菌剂后,材料表面分布着微量的金属元素,能起到催化活性中心的作用。该活性中心能吸收环境的能量,激活吸附在材料表面的空气或水中的氧,产生羟基自由基和活性氧离子,它们具有很强的氧化还原能力,能破坏细菌细胞的增殖能力,抑制或杀灭细菌。2.有机类抗菌整理剂季铵盐类苯酚类脲类和胍类杂环类有机金属化合物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白癣菌均有优异的抗菌活性对真菌抑制效果好,安全有机锌、有机铜、有机钛等化合物可吸附带负电荷的细菌;具有抑制细菌脱氢酶、氧化酶等作用。有机抗菌剂的优点是杀菌力强,即效果好,种类多,价格低廉。缺点是毒性大,耐热性较差,难以与纤维熔纺;易迁移;可能产生微生物耐药性等。近年来无机抗菌剂和天然抗菌剂受到重视,有机抗菌剂的市场需求下降。(1)有机抗菌整理剂特点1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。2抑制孢子发芽时孢子的膨润,阻碍核糖核酸的合成,破坏孢子的生成。3加速磷酸氧化体系,破坏细胞正常生理机能。4阻碍微生物的生物合成。5破坏细胞壁的形成。6阻碍类酯的合成。(2)有机类抗菌整理剂的抗菌机理3.天然产物类抗菌整理剂植物类提取物桧柏油、艾蒿、芦荟、山梨酸、姜黄根醇、甘草、茶叶动物类提取物甲壳质和壳聚糖、鱼精蛋白、溶菌酶、昆虫抗菌性蛋白质分子结构上有2个可供配位络合的氧原子,它与微生物体内蛋白质作用使之变性。菊科多年生草本植物。艾蒿的气味有稳定情绪、松弛身心的镇定作用。主要有多酚类化合物、生物碱(多为咖啡碱)、氨基酸、芳香物质等。壳聚糖在动物源天然抗菌剂中应用于纺织最广泛的非壳聚糖莫属。有生物可降解性和良好的吸收性能,安全无毒。壳聚糖(Chitosan)又称甲壳胺,分子结构与甲壳素类似。壳聚糖与细菌蛋白质的结合,使细菌或真菌失去活性;壳聚糖抑菌能力取决于壳聚糖的分子量大小及官能团。从昆虫体内分离出的抗菌性的蛋白质,可作为天然肽类抗菌剂。目前,由昆虫中分离出的抗菌蛋白约有150种以上,可分为防卫素(Defensin)型、杀菌素(Cecropin)型、攻击素(Attacin)型,含高脯氨酸(Proline)抗菌蛋白型、含高甘氨酸(Gliycin)抗菌蛋白型等。昆虫抗菌性蛋白质一般有耐热性,抗菌性广,对耐药性病菌有一定作用。其中一种作用机理是在微生物细胞膜上形成通道,引起细胞质溢流。(二)抗菌整理剂基本要求无毒;不引起皮肤过敏或不适;不影响纺织品性能或外观;能与常规加工工艺相容和耐多次水洗;必须对环境友好;并保留织物所需要的功能及服用性能。评价抗菌整理效果不能单纯停留在抑菌数据上,更重要的是对人体的安全性的威胁,尤其是长期潜在的危害。在美国的抗菌整理剂的生产控制很严,需经美国环境保护局、食品与药物管理局、消费者安全委员会的认可;一只抗菌整理剂的毒性实验有18项之多,费时3-4年之久,并且耗巨资,因此,以商品供应的抗菌卫生整理剂种类较少,并且价格较贵。(三)抗菌整理剂存在的问题及发展趋势1存在的主要问题1)为求高抗菌率,滥用抗生素2)抗菌剂的毒理性考虑不周全3)损伤织物的力学性能、色泽等本身性质4)与其他助剂不相容2发展趋势:探索纺织品抗菌剂低碳绿色合成工艺路线和节能环保整理技术,开发对环境和人体安全无毒副作用、高效抗菌防霉且对纺织品的断裂强力、吸湿性和透气性无负面影响的新型抗菌剂是纺织品抗菌整理的发展趋势。四、抗菌纤维的生产1、生产途径三个途径:开发本身具有抗菌性能的纤维制造抗菌纤维,即抗菌剂混入纺丝母粒中,纺丝后纤维本身具有抗菌防臭功能形成织物后进行抗菌整理甲壳素、壳聚糖纤维抗菌剂含量5-20%,熔纺、干法纺、湿法纺(1)金属纤维指银、铜及镍铬合金等金属丝经拉拔、电镀、分解等特殊工艺加工制成的截面直径为2-20μm纤维束。它不仅有较好的防静电、防微波辐射功能,也具有良好的抗菌性。试验证明,镍铬合金及银纤维的抑菌效果较好,但镍铬合金价格较低。用金属纤维与棉按10:90的比例混纺后,所制成的金属、棉混纺纱可应用于针织物,制成永久抗菌针织物。2、抗菌纤维的典型品种(2)丙纶抗菌纤维(3)纳米抗菌涤纶由于涤纶熔融温度较高,对抗菌剂的选择首先要考虑耐高温、不易分解、安全卫生。(4)Amicor抗菌纤维Amicor纤维是Courtaulds公司生产的抗菌纤维系列。其基纤维是聚丙烯腈系纤维。产品主要有AmicorAB(抗菌型)和AmicorAF(抗霉菌)两种产品。这两种产品可分别使用。为了赋予双重(抗菌和抗霉)的活性,也可以作为混纺纱联合使用,称为AmicorPlus。(5)天然抗菌纤维甲壳素纤维和竹纤维。竹纤维是一种用竹子为原料的新型再生纤维素纤维,其形态特征和机械性能都与粘胶相似。竹纤维具有独特的天然抗菌性能,24小时内抗菌率可达到70%。甲壳素、壳聚糖纤维用途可吸收医用缝合线医用纱布和敷料纤维纸、纤维毡用作水和空气净化五、抗菌纺织品的生产(一)抗菌整理剂具备以下条件:用量极少即能对细菌有抑制作用;对人体无毒、无致敏性;无色、无臭、无粘滞性;不能使细菌产生抗药性;与其他用剂具有相容性;应用工艺简单,具有一定的耐洗牢度;不致加速纤维光化或降解作用,不影响纤维和织物的物理机械性能。(二)织物抗菌整理的方法表面涂层法抗菌剂添加到涂层剂中,按常规方法对织物进行涂层处理,使抗菌剂固着在织物表面的涂层膜中。浸渍-烘干法将抗菌剂配制成一定浓度的整理液,需要时可添加其它助剂,织物置入整理液中浸渍,离心脱水至一定含水量时烘干,根据需要可进行焙烘固着。此法主要用于针织品及巾被类产品。浸轧-烘干法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,是机织物常用的整理工艺。六、消臭纺织品的生产(一)抗菌防臭与除臭纺织品的差別抗菌防臭纺织品:通过抑制微生物在纤维上的繁殖进而抑制恶臭的产生。除臭纺织品:直接对臭味成份起除臭、消臭作用。(二)臭味的来源1.动、植物等有机物的腐败,分解所形成的臭味。主要成分:a.氨类等碱性物b.硫氢、硫醇等酸性物2.人体产生的汗及皮脂与皮肤上的细菌结合成低级脂肪酸并与汗中的氨混合产生恶臭。1.感觉消臭法:芳香剂2.化学消臭法:3.物理除臭法:活性炭、浮石、硅胶吸附、吸收4.生物催化除臭法5.光催化除臭法(三)除臭方法(四)消臭纤维的制造1.混合法:将消臭剂掺入纺丝液中,经纺丝制取消臭纤维。涤纶含光除臭剂的锦纶2.聚合物改性法物理改性:将纤维纺成异型截面或者使纤维表面形成微细孔隙,从而提高消臭剂的附着性。化学改性:在纤维纺丝液中引入特定的功能基团,从而提高纤维吸附消臭剂的能力。七、纺织品抗菌性能测试方法及标准(一)定量测试(定量、准确、客观,时间长、费用高)菌数测定法、奎恩实验法等(二)定性测试(肉眼观察)晕圈法、平行划线法、抗微生物性实验法织物的消毒、接种测试菌、菌培养、对残留的菌落计数作业查阅关于抗菌、防臭纤维、抗菌、防臭整理剂、抗菌、防臭整理实验、检测方法及抗菌、防臭产品应用等资料,写成科普知识。

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