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纺织品抗菌整理技术介绍
来源:本站    日期:2014/10/11    浏览量:1082        
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1、      引言  

随着科技进步发展以及人们生活水平的不断提高,人们对自身的卫生保健意识日益增强,具有耐久性的抗菌纺织品越来越引起人们的重视。据预测,各种耐久性抗菌纺织品将成为热销商品,因此开发和研究抗菌纺织品又将成为一个热点。

   微生物,即细菌、霉菌、酵母,几乎到处都存在。绝大多数微生物对人类是无害的,甚至是有益和必需的,但也有小部分微生物可以引起人类和动植物的病害,这些能导致人类和动植物疾病的微生物称为病原微生物。

细菌是微生物中的重要品种之一,其个体微小,人类无法用肉眼看到。



纺织品与人类生活密切相关,是微生物直接或间接传播的媒介之一。

在身体的上半身,平均每平方厘米有各种微生物505000个,如果条件适宜,某些微生物会产生异常的繁殖,即使是有益的微生物也可能发生变异。

天然纤维中的棉、毛本身就是微生物的粮食,微生物的繁殖会引起某些疾病或使皮肤产生异常的刺激而引起不快感觉。人体分泌的汗水、皮脂等排泄物附在皮肤上,容易招致微生物的滋生和繁殖,从而使贴身内衣产生恶臭味,袜子使脚诱发成脚癣,婴儿尿不湿引起斑疹等。在医院工作的医生、护士及病人的服装、床上用品等,由于不抗菌和抗病毒会造成细菌和病毒的交叉感染。纺织品在运输储藏过程中,在温度和湿度适宜的条件下或因沾污等原因,也会引起微生物的繁殖,如霉菌的繁殖形成酶斑,使织物局部着色或变色,甚至产生生物讲解发生脆损,使用价值和卫生性能受到损伤。

早在4000年前,埃及人就用浸渍某种药方的纺织品包裹木乃伊。在第一次世界大战中丹麦科学家发现毒气使受害者的伤口不会化脓,从此开创了杀菌剂的研究工作。第二次世界大战中,德国军队曾用季铵盐抗菌剂处理军服,大大降低了伤员的感染率。

1955~1965年是抗菌纺织品的形成阶段,名为“Sanitized”的抗菌纺织品投放市场;

1966~1976年是开发阶段。含锡、铜、锌、汞的有机金属化合物和醌类及含硫化合物用来做织物抗菌整理剂。(美国的道康宁公司研制的卫生整理剂DC5700投入使用)

1976年以后,向发展阶段过渡。上世纪80年代卫生整理的耐久性和整理风格得到进一步的改进,国内外非常重视卫生整理纺织品的开发。

90年代抗菌防臭纺织品得到迅猛发展,从后整理为主的纺织品发展到抗菌纤维和卫生整理并举的功能纺织品,织物的抗菌性,安全性和耐洗涤性进一步提高,并出现消臭、防虫等卫生性能的纺织品。

2、      抗菌整理的基本原理

纺织品在穿着过程中,皮肤表面排出的汗渍、皮脂、油垢等代谢废物和来自外部的食品残迹将附着在纺织品上,成为微生物的营养源。在皮肤上生活的细菌和外来生活的细菌将这些陈旧废物当作营养源,伴随人体皮肤给予的温度,水分和氧气进行繁殖,繁殖速度非常快。代谢后,就产生挥发性恶臭物质。

抑制这种纺织品上的微生物的繁殖,纺织恶臭发生的方法,就是抗菌防臭整理。

2.1抗菌剂的抗菌方式:

抗菌剂的种类不同,抗菌剂的机理不同。

2.2无机抗菌剂的抗菌机理:

无机抗菌剂是光谱抗菌剂,属于离子溶出接触型抗菌剂,其抗菌作用是被动式的。目前对金属离子抗菌的作用机理有2种解释:

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,造成微生物死亡或产生功能障碍。当微量金属离子接触到微生物的细胞膜时,因细胞膜带负电荷而与金属离子发生库仑吸引,使两者牢固结合,即所谓的微动力效应,导致金属离子穿透细胞膜,进入微生物体内,与微生物体内蛋白质上的巯基发生反应:


此反应使蛋白质凝固,破坏微生物合成酶的活性,并可能干扰微生物DNA的合成,造成微生物死亡。同时金属离子和蛋白质的结合还破坏了微生物的电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统。由于金属离子一般负载在缓释性载体上,在使用过程中具有抗菌性能的金属离子逐渐释放,而在低浓度下抗菌金属离子就有抗菌效果,因此通过抗菌金属离子的释放,无机抗菌剂可发挥持久的抗菌效果。

金属离子杀灭和抑制细菌的活性按下列顺序递减:

Ag+Hg2+Cu2+Cd2+Cr3+Ni2+Pb2+Co4+Zn2+Fe3+

Ag+具有较高的氧化还原电位(±0.798eV25℃),所以反应活性很大,通过反应可达到其结构稳定状态。金属离子抗菌性能还与自身化学价态有关,对于银离子其抗菌性能顺序如下:

              Ag3+Ag2+ Ag+

高价态银离子还原势能极高,能使周围的空间产生原子氧而极大地提高了抗菌效果。

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,产生羟自由基(·OH)和活性氧离子(O2-),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,产生抗菌性能。

2.3有机抗菌剂的抗菌机理:

有机抗菌剂的主要作用机理式通过和微生物细胞膜表面阴离子结合组逐渐进入细胞,或与细胞表面的巯基等基团反应,破坏蛋白质和细胞膜的合成系统,抑制微生物的繁殖。

微生物细胞的外膜是半透膜,由脂肪层和蛋白质构成,内外两层是蛋白质,中间夹着脂肪层,因此要渗透生物细胞膜需要有机抗菌剂具有亲水性和亲油性。

抗菌纺织品所采用的有机抗菌剂根据其种类不同具有不同的抗菌机理,总括而言,抗菌剂的抗菌机理主要有以下几类:

(1)使细菌细胞内的各种代谢酶失活,阻碍生物的呼吸作用,达到杀菌效果;

微生物在呼吸时消耗糖类物质、释放能量维持细胞内各种成分的合成和利用、能量贮存及转化都涉及酶类物质。酶是一种大分子蛋白质,带有巯基、氨基或微量金属离子。如果抗菌剂进入菌体后能和酶类物质结合,并在一定程度上影响酶的活性,能量代谢体系的运转就会受到影响,呼吸作用也就被抑制或停止。如硫氰酸酯类化合物进入菌体后就可和菌体内酶分子中的巯基、氨基起作用,使之失活而产生抗菌

效果:


一般铜、汞、砷制剂、有机硫等具有这种作用机制。

(2)与细菌细胞内的蛋白酶发生反应,破坏其机能,达到杀菌效果;

(3)抑制孢子的生成,阻断DNA的合成,从而抑制细菌的生长;

(4)极大的加快磷酸氧化还原体系,打乱细胞的正常生长体系;

(5) 破坏细胞内的能量释放体系;

(6)阻碍电子转移系统及氨基酸转酯的生成;

(7)通过静电场的吸附作用,使细菌细胞破壁杀灭细菌。

3、        抗菌纺织品市场发展前景广阔

随着生活水平的提高,人们越来越重视生活的质量,希望能获得有舒适感的衣着,以及卫生健康的居住环境。对于各种各样的纺织品要求越来越高,特别是安全、安心、舒适、健康、卫生、清洁等“绿色”观念的形成,使纺织品的抗菌、防霉、防臭后整理加工更加受到人们的重视。 目前,日本在抗菌防臭方面研究最为活跃,技术领先,产品已拓展至运动服、地毯、医疗用品等领域。近年来,抗菌研究的重点已经从保护纺织品免受细菌侵袭转移到保护环境和使服用者免受细菌侵袭。进入21世纪,随着老龄社会的到来,卧床老人和在家疗养者逐渐增多,防止褥疮的老人护理用品的需求也呈增加的趋势。由于从生产为主的社会向生活为主的观念转变,开发研究有利于人体健康、有利于地球环境的产品,将是今后重要的课题,因此抗菌整理日益受到人们的重视。抗菌功能成为生化纺织品发展最为迅速的项目。抗菌纺织品种类繁多,据统计,全球整个抗菌剂市场每年成长率约为10-12%。其中天然抗菌剂的比率占整个抗菌剂的比率为10%左右。目前全球抗菌剂市场规模约120亿美元,其中美国抗菌剂市场约为30亿美元。 据估计,全球纺织品使用的抗菌剂,约占整个抗菌剂市场的10%,而抗菌剂成本占纺织品售价5-10%。日本抗菌剂市场约120亿日元,而其纺织品市场约8000亿日元。日本是全世界抗菌纺织品最大的市场,其规模超过美国与欧洲。加拿大抗菌纺织品市场约3.5亿加币。一般认为,在未来8年内,全球抗菌纺织品市场的年增长率约10%,而健康、天然、环保已经是众所公认新世纪纺织工业的发展趋势,此市场将持续蓬勃发展。

 

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