[摘要] 当基本的条件如营养、水分、氧气以及合适的温度都具备时,纺织品是微生物生长的极好媒介物。其硕大的表面积也有助于微生物的生长。

与合成纤维相比,天然纤维更容易受到微生物的作用。蛋白质纤维可作为蠕虫的营养来源。纤维素纤维本身虽不能作为直接的营养来源,但在合适的条件下,真菌分泌出的酶液将纤维素转变为葡萄糖,从而成为微生物的营养物质。泥土、灰尘以及少数纺织品中的整理剂都能成为微生物的营养成分。只有潮湿的纤维才可能受到微生物的作用。合成纤维由于它们较强的疏水性能,能抵抗任何微生物的作用。由于吸湿性小,涤纶纤维及其混纺织物具有比纯棉纤维更好的汗渍牢度。因此,微生物更有可能在人体表面生长,引起皮肤发炎及气味等问题。

微生物在纺织品上的生长引起的主要问题是卫生和对织物的损坏。微生物代谢汗液及灰尘等营养物质,会产生令人不愉快的气味;会使织物产生污点和褪色(如窗帘和帐篷上的霉斑);或通过织物本身的降解(某些细菌靠纺织品上的整理剂生存,某些真菌食用棉或胶乳),而引起织物的损坏。因此,产业用及服装用的纺织品都必须能够抑制微生物的生长。

耐久性的抗菌整理是一种控制纺织品中微生物的有效方法,它可防止织物降解及减少气味的产生。理想的抗菌整理剂必须符合下列基本要求: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。



对抗菌整理剂新的质量要求包括整理工艺必须对环境友好,整理后仍保持整理剂内在的功能,整理过的产品具有耐久性,并保留织物所需要的功能及服用性能。表1列出了市售的整理剂。

1　抗菌原理

抗菌试剂抑制或杀死微生物有几种方式。当细胞暴露于致命的试剂时,可观察到许多变化。通常生物细胞中含有多种参与新陈代谢的生物酶。细胞质的半透膜保持细胞组分的完整。细胞膜有选择性地控制细胞内外物质的通过,同时它也可作为部分酶反应的场所。细胞壁除参与某些生理过程外,还对细胞起保护作用。一旦细胞膜或细胞壁被破坏,则会引起许多随后的变化,使细胞破裂。抗菌整理剂抑菌或杀菌的方式可归结为破坏细胞壁或抑制细胞壁的合成,改变细胞膜的渗透性,改变蛋白质和核酸的物理或化学状态,抑制酶的作用,抑止蛋白质或核酸的合成。

2　抗菌整理剂的类型

常用的纺织品抗菌整理剂主要有几大类。已经研制了许多抗细菌、抗真菌及广谱抗菌的试剂,它们能赋予纺织品杀灭微生物及抑制微生物活性的功能。

2.1　金属及金属盐类

大部分重金属,无论是单质还是化合物,对微生物都有破坏作用。最有效的金属是汞、银和铜。重金属及它们的化合物,通过与细菌中的细胞蛋白结合,使其变性或失活。琥珀酸酐可将铜或铜盐固着在纤维上。棉纤维用琥珀酸酐预处理,对金属离子的吸附更加有效。铜与棉上的黄原酸酯和甲硝唑形成螯合物,具有长久的抗菌效果。铜离子与羧甲基淀粉及三羟甲基三聚氰胺形成络合物,棉织物再用这种络合物整理,表现出良好的抗菌性能。羊毛纤维用丹宁酸或乙二胺四乙酸酸酐处理后,可吸附铜和银离子。含银络合物的羊毛具有优异的抗菌作用。银抗菌剂对细菌最为有效,但对真菌和霉菌等效果不是很好。

2.2　染料

染料对微生物的作用具有选择性。通过对氨基苯磺酰氨重氮盐酸盐的衍生物与1, 3-茚二酮反应,制备了一系列偶氮类分散染料。这类染料在羊毛及尼龙6, 6上获得了很好的抗菌效果。

2.3　阳离子试剂

通常铵盐类的阳离子化合物具有杀菌力。季铵盐类,尤其是含12~18个碳原子的季铵盐,常用作纤维的消毒剂和杀菌剂。已经发现,它能杀灭真菌并能破坏某些病原体。已经观察到季铵盐对微生物具有许多破坏作用,包括使蛋白质变性,干预糖酵解,破坏细胞膜等。实验表明,最可能被破坏的部分是细胞的胞浆膜。季铵盐改变了细胞膜至关重要的渗透性能。最近,酸性染料分子可用作季铵盐的桥基,而赋予尼龙织物抗菌性。溴化三甲基十六烷基铵是一种具有杀菌作用的阳离子表面活性剂,赋予漂后苎麻较高的抗腐蚀、抗霉变的功效,且不影响美观。

用叔胺与环氧氯丙烷反应,已经制得5种阳离子试剂———3-氯-2-羟丙基三烃基氯化铵的衍生物。棉织物的阳离子改性可采用浸渍方式。即使阳离子化程度很小的棉织物也具有优异的抗菌作用。

N-十二烷基-N,N-二甲基甘氨酰胱氨酸盐酸盐(DABM)能通过巯基与羊毛反应,形成不对称的二硫键。羊毛用DABM处理后,能彻底杀灭B. pumilus细菌,并抑制S. aureus的活性。

2.4　壳聚糖

壳聚糖作为甲壳质的脱乙酰衍生物,是一种天然的无毒抗菌剂,可以生物降解。人们认为壳聚糖的抗菌作用主要来自于壳聚糖的阳荷性,它能与蛋白质中带负电的部分结合。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。壳聚糖中阳离子部分与磷脂中唾液酸结合后,限制了微生物的运动。小分子量壳聚糖渗透到微生物细胞内部,阻止RNA(核糖核酸)转化,从而限制细胞的生长。已经有人研究用多羧酸交联剂将壳聚糖接枝到棉织物上。如用柠檬酸和壳聚糖处理后的棉织物,尽管经多次反复洗涤,抗菌效果仍保持在80 %以上。棉织物用壳聚糖-低聚糖处理,无论是否使用交联剂,都可获得耐久的抗菌性。

2.5　过氧化镁

含四个结晶水的醋酸镁与过氧化氢反应的产物乙酸化过氧氢镁(MHPA)、过氧化氢镁(MDHP),可用作50/50涤棉织物和100%纯涤纶织物的抗菌整理剂。通过传统的轧烘法将它们固着在纤维上。这些物质在未丝光的棉织物上比其它织物,如丝光棉、粘胶纤维、涤纶等耐久性能好。因为未丝光的棉织物表面有天然的扭曲。

2. 6　PHMB和PHGS类

PHMB(聚六甲撑基双胍)对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、真菌和酵母有广谱抗菌作用。目前该产品已可市售。它毒性小,对环境影响小。PHMB的阳荷性可通过酸碱中和反应使其牢固地与纤维素纤维相结合。PHMB被成功地运用于棉、羊毛及棉/羊毛的混纺织物。可采用轧染或浸染的方式整理到织物上。整理后的棉织物在洗涤25 ~ 50次后仍具有抗菌效果。在PHMB盐酸盐中引进三甲氧基甲硅丙基即可制得PHGS。棉织物用1% PHGS处理后,能杀死100%的细菌,且耐水洗。

2. 7　Triclosan

2, 4, 4′-三氯-2′-羟基二苯基醚简称Triclosan。它通过阻断类脂物的合成来抑制细菌、霉菌及酵母的生长。商业化的Tri-closan产品被用于聚酯、聚酰胺纤维及其与棉、羊毛的混纺织物的耐久性抗菌整理。Triclosan能像分散染料一样在纤维中扩散,具有很高的竭染率。在织物使用过程中, Triclosan以持续而缓慢的速度迁移到织物表面,使织物具有极好的耐久抗菌效果。

2. 8　MDMH类

最近已研制开发出耐久且可再生的抗菌纤维素类织物。抗菌化合物的母体先通过化学方法整理到纤维素织物上,整理后的纤维再用含氯的漂白剂与之成环,使抗菌母体活化。其耐久性和再生抗菌性能可归结于环氯酰胺结构(乙内酰脲环)氧化过程的可逆性。用于纤维化学整理的抗菌母体是乙内酰脲的衍生物,羟甲基-5, 5′-二甲基乙内酰脲(MDMH)。其分子结构中含有两个官能团,一个可与纤维素反应,另一个可与活泼的氯原子反应。

2.9　抗菌整理添加剂

沸石是天然的或合成的无机物质,具有不同的晶体结构和结晶形式。沸石主要由碱金属或碱土金属的硅铝酸盐组成,具有四面体的立体结构。在这种立体结构中包含着大的规则的空穴,这些大的空穴被阳离子如(Na+、K+)及水分子所占据。这些阳离子很容易被其它金属离子,如Ag+、Cu2+等所置换。Montefiber研制了一系列丙烯腈纤维,它包含新的无机化合物的沸石,在织物服用期间,能释放出Ag+、Zn2+。

2.10　N-羟甲基醇处理

用N-羟甲基醇整理剂对棉织物进行化学处理,赋予棉织物免烫性能,同时还提高织物的耐腐蚀性。

2.11　复合整理

目前,纺织品的整理正向着多功能化方向发展。如将几种不同的整理剂置于同一浴中进行织物整理,可赋予纺织品多种不同的性能。如用壳聚糖和含氟的高聚物同浴整理的织物,适用于作外科医生的工作服,既抗菌,又防止血液透过。用含氟防护剂与抗菌剂(PHMB或Triclosan)同浴整理的纺织品既拒水拒油,又抗菌。防护效果会受到抗菌剂的影响,而抗菌效果不受防护剂的影响。

3　结论

合成试剂如金属盐类、季铵盐类、酚醛类、Triclosan及卤素类化合物,目前已基本商业化生产。这些产品能有效地抑制微生物的生长。四硅烷和Triclosan类产品对细菌、霉菌和真菌的抑制作用比银更为有效,但存在的主要问题是对皮肤有刺激,对非目标微生物有副作用,对水有污染。

过氧化镁及相关的化合物、壳聚糖和脱乙酰壳聚糖是新一代环保型抗菌整理剂。低浓度脱乙酰壳聚糖不能有效地抑制微生物的生长,但在高浓度时,能在织物表面形成一层薄膜,从而减少织物的透气性,并使织物变硬。未来抗菌整理剂研究的方向是环保、耐久,并保留织物理想的穿着性能。