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抗菌消臭整理 虞波 前言 人体每平方厘米皮肤上有各种微生物约50 5000个 地球上所有的地方都有微生物生存 人们摄取的食物要利用它 甚至它对人体的生长也起着重要作用 可以说 人们的生活无时无刻不在与微生物打交道 并受到它赐予的恩惠 某些微生物侵入人体 也使人的健康受到威胁 甚至危及生命 微生物 个体小于0 1nm 结构简单的低等生物 种类繁多 据估计至少在10万种以上 按其结构 组成等差异可将微生物分成非细胞型微生物 原核细胞型微生物及真核细胞型微生物三大类 一 真核细胞型微生物细胞核的分化程度较高 有核膜 核仁和染色体 胞质内有完整的细胞器 如内质网 核糖体及线粒体等 真菌属于此类型微生物 二 原核细胞型微生物细胞核分化程度低 仅有原始核质 没有核膜与核仁 细胞器不很完善 这类微生物种类众多 有细菌 螺旋体 支原体 立克次体 衣原体和放线菌 三 非细胞型微生物没有典型的细胞结构 亦无产生能量的酶系统 只能在活细胞内生长繁殖 病毒属于此类型微生物 细菌 由外形分为球菌 杆菌和螺形菌 由细胞壁结构分革兰阳性菌 革兰阴性菌以及古细胞 1 革兰氏阳性细菌的细胞壁主要是由肽聚糖形成的网状结构组成的 在染色过程中 当用乙醇处理时 由于脱水而引起网状结构中的孔径变小 通透性降低 使结晶紫 碘复合物被保留在细胞内而不易脱色 因此 呈现蓝紫色 2 革兰氏阴性细菌的细胞壁中肽聚糖含量低 而脂类物质含量高 当用乙醇处理时 脂类物质溶解 细胞壁的通透性增加 使结晶紫 碘复合物易被乙醇抽出而脱色 然后又被染上了复染液 番红 的颜色 因此呈现红色 真菌 由形态分为单细胞和多细胞 前者常见于酵母菌和类酵母菌 后者多呈丝状 分支交织成团 称为丝状菌 霉菌 人们在日常生活中使用的被服 装饰用品以及医疗卫生用品等常伴随着微生物的繁殖而不利于生理卫生 合成纤维在被服和装饰等方面的应用日趋扩大 合成纤维制品吸湿性很差 作内衣 袜子和鞋垫等因不吸汗水 与附有汗水的皮肤及人体的温度构成一个适宜于微生物滋生 聚殖 发酵和腐败的环境 因而容易产生恶臭 纺织品上会附着微生物 在人体上存在着无数的微生物 有害的和有益的 由于汗水和分泌物中的脂肪酸 乳酸能杀死多种微生物 加上微生物之间互为制约 使它们之间保持着某种平衡 一旦这种平衡打破 菌群就会发生异常繁殖 从现在的知识看来 有益的微生物也可能发生变异 被服等沾上微生物后 对被服和人体的影响有以下几方面 1 日常生活中 微生物是直接或间接地以被服为媒介而侵入人体并引起疾病的 不必说病原性微生物 就是非病原性微生物的繁殖也会使皮肤产生异常的刺激 甚至可能引起皮肤病 2 为了防止被服把微生物传染给人们 首先要解决人体的清洁卫生和被服的防污染问题 人体分泌的汗水 皮脂腺分泌的皮脂等排泄物附着在皮肤上 容易导致微生物的滋生和繁殖 从而使贴身内衣发出恶臭 袜子和婴儿的尿布中白癣菌的繁殖能引起斑疹等 如被服贮藏在高温高湿条件下或因被服污染等原因 即使良好的被服也会因微生物的繁殖 如霉菌的繁殖而产生霉斑 形成着色和变色 甚至产生生物降解使织物脆损 从而有损于使用价值和卫生性能 抗菌消臭整理发展历史 考古学家发现 远在公元前4000年 世界文明古国之一的埃及人 为了保护狮身人面像中的木乃伊 在处理上采用的就是一种名为薰衣草的药物植物 这说明人类在很早以前就已经注意到纺织品的抗菌防臭问题了 及至近代 关于抗菌防臭整理技术的进一步发展 要从大约100年前说起 那时 为了防止微生物对纺织品的侵蚀 就已经开始应用上了抗菌剂 到1935年第二次世界大战的时候 当时的纳粹德国 它们为了防止伤员的第二次感染 就曾采用季铵盐对军服进行浸渍处理 后来 到1947年 美国人为了防止婴幼儿病患 对尿布 包袋 毛巾等施以第四级铵盐化合物处理 使得抗菌防臭技术又进了一步 1952年以后 又连续出现了英国对毛毯和其他床上用品 采用十六烷三甲基溴化铵处理的先例 所有这些 都是抗菌防臭整理的进化 演变 也是抗菌防臭整理技术在造福人群 朝着实用化方向发展的里程碑 在抗菌防臭整理技术的发展史上 还有的国家 如日本 它是从二战后自美国引进消臭整理技术开始的 起初于六十年代中期 它们采用有机水银 有机锡 有机锌及含硫有机化合物为加工药剂 但技术上并未完全过关 后来 又经过了一些年 在解决了这些加工药剂有害皮肤健康的安全问题及洗涤时易脱落的耐久性问题之后 才达到象今天这样有效的发展起来 随着科学技术的发展和人们生活水平的提高 人们对纺织品的卫生功能提出了更高的要求 早在20世纪50 60年代美国的卫生纺织品就已实现工业化生产 至70年代中期以后 日本的抗菌 消臭纺织品也进入高速发展阶段 而我国开展这方面的研究只是近20年的事 消臭和抗菌都是卫生保健领域的一种功能 但消臭与抗菌不同 抗菌用于日常生活是通过抑制细菌增殖而达到抗菌的目的 而消臭则是指消除环境中已经生成的臭气 消良所消除的臭气不只是细菌分解人体汗液和皮脂所生成的恶臭 还包括人类尿 排泄气体 腐败物质和化学物质等固有的气味 汗 分泌物和尿本来是没有臭味的 它浸润在织物上之后 由于人体周围存在较高温度和湿度 给细菌及微生物提供了理想的繁殖环境 一旦微生物开始繁殖 那么每隔20min细菌数量就会翻番 很快产生臭味甚至恶臭 细菌微生物把尿蛋白质和分泌物分解 产生大量的氨和其它刺激性气体 这是内衣裤 鞋袜 帽子 毛巾被 枕巾 被褥 玩具布娃娃等会有不同程度臭味的原因 当然 分泌物越多 细菌越多 分解出的臭味就越难闻 四大恶臭气体 硫化氢 臭鸡蛋味 使中枢神经麻痹 呼吸停止 精神失常 甲硫醇 大蒜味 有麻痹作用 会损害神经组织 三甲胺 腐败鱼臭味 氨气 刺激性臭味 使反应性神经中枢兴奋 血压上升 呼吸急促 大量时会使口腔 咽喉和胃部刺激 引起呕吐 甚至导致窒息死亡 开发最早而且一直延续至今的纺织品抗菌 消臭处理方法是后整理方法 这种方法加工方便 可供选择的抗菌剂范围很广 但后整理方法存在着一个致命的弱点 抗菌 消臭效果的耐久性不理想 随着化学纤维的迅速发展并在纤维消费领域中逐渐占据主导地位 各种纯化纤或化纤与天然纤维的混纺产品已成为各类纺织品的主角 由于化学纤维可以为纤维改性提供十分广阔的选择 人们开始逐渐把纺织品抗菌 消臭处理的视角转向纤维改性 以获取具有持久效果的纺织品 国际上自80年代开始出现通过化学纤维的高分子结构改性和共混改性的方法制取持久性抗菌纤维的方法 其中以共混方式为主 抗菌剂的杀菌机理 1 菌体蛋自变性或沉淀 高浓度的酚类和金属盐及醛类都属于于这种杀菌机理 2 妨碍菌体代谢的某些环节 如通过氧化剂的氧化作用 低浓度金属盐与 SH基的结合破坏菌体的代谢 3 损坏菌体细胞膜 如表面活性剂烷基苯磺酸盐解离成离子后 能吸附于细菌表面 改变细胞壁的通透性 使细胞质内容物漏出 从而起到杀菌作用 4 影响细菌代谢 例如染料就是通过这种机理进行杀菌的 非溶出型抗菌剂的抗菌机理为药剂不浸入微生物细胞 而是将微生物细胞壁用物理方法加以破坏 使其内部组织外露而将细胞杀死 有机硅季铵盐属于非溶出型抗菌剂 由于细菌一般带有负电荷 而季铵盐在水中带正电荷 二者因静电引力吸引在一起 使细菌细胞壁表面停止振动 呼吸也同时停止 由于抗菌剂不浸入细菌细胞体内 不影响细胞核中的遗传因子 因此不会产生遗传变异的耐药性菌 这种抗菌机理俗称为 接触杀死 基本属于 专守防卫 型 当季铵N中表面上附着的细菌遗骸或尘土过多时 抗菌效果降低 但通过洗涤 抗菌效能可再现 溶出型抗菌剂的抗菌机理为药物浸入微生物细胞中 通过细胞壁 细胞膜 影响其脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA的再生能力 使微生物细胞内酶的代谢功能和呼吸功能发生麻痹 进而衰竭 二苯基醚及其衍生物 酚类 的抗菌机理属于破坏微生物的再生能力 当抗菌剂与细菌接触时 能进入细菌细胞内影响DNA和RNA的再生 并抑制与合成核酸和蛋白质有关的酶的作用和功能 限制了细菌和其他微生物的生长和繁殖 消臭的方法和机理 遮避法即从嗅觉上使人感到臭气的消失 其消臭机理包括掩盖作用和中和作用 掩盖作用是用感觉程度强的气味将感觉程度弱的气味压下去 中和作用是通过两种气味的混合 使之相互抵消 其中也兼有相互之间的化学 物理作用 吸附法以不改变恶臭分子化学结构为特点 主要是利用活性炭 沸石 硅胶等多孔物质和一些盐类把恶臭分子固着在其表面并溶解吸入到其内部而显示消臭性 其法往往有容易饱和而降低消臭效果和臭气再释放问题 这种情况正在进行改进 比如用酸或碱对其表面进行处理 引入化学结合方法 进一步提高其消臭能力等 化学法化学法消臭是使恶臭分子和特定物质发生化学反应 生成没有臭味的物质 这种消臭反应机理涉及氧化反应 还原反应 加聚反应 脱硫反应 络合反应 缩合反应 离子交换反应等 酸类 碱类 某些盐类能和恶臭中的氨 胺 硫化氢 硫醇等分子发生中和反应 臭氧 过氧化氢 次氯酸溶液等能使这些恶臭物质被氧化 硫酸亚铁 氯化铁等能使硫化过脱硫 研究化学消臭方法是现代消臭技术的有效途径 生物法通过各种微生物的生物功能来消除恶臭是一种古老而新颖的方法 近年提出土壤消臭 活性污泥消臭以及用人工酶消臭等新的思路 植物法采用具有抗菌作用的物质 杀死或抑制细菌的繁殖 防止有机物腐败 分解而产生臭气 抗菌织物加工方法 一是先制得抗菌纤维 然后再制成各类抗菌织物 二是将织物用抗菌剂进行后处理加工以获得抗菌性能 第一种方法所得的织物抗菌效果比较持久 即耐洗涤性好 但抗菌纤维的生产过程比较复杂 同时对抗菌剂的要求也比较高 第二种方法的加工处理过程比较简单 但所得织物的抗菌效果和耐洗涤性较差 当前市场上的各种抗菌织物中 以后处理加工的居多 但根据发展趋势来看 将来必向抗菌纤维方面发展 后处理法指用含抗菌的溶液或树脂对成品纤维及其织物进行浸渍或涂覆处理 从而赋予纤维和织物抗菌活性的方法 常用的方法有表而涂层法 树脂整理法 微胶囊法等 表面涂层法此法是将抗菌剂与涂层剂配制成溶液对织物进行涂层处理 使抗菌剂固着在纤维表面从而起到抗菌的效果 用于这种方法的抗菌剂一般为有机物 此法工艺比较简单 所得织物抗菌效果也较好 但其耐洗涤性不好 树脂整理法这种方法主要是将抗菌剂溶解在树脂中 然后配成乳化液 将织物放在乳化液中充分浸渍 再通过轧 烘使含有抗菌剂的树脂附着于织物表面从而使其具有抗菌功效 如在处理时加入催化剂 则效果更好 微胶囊法此法是将抗菌剂制成微胶囊 再用高分子粘合剂或涂层剂对织物进行处理 对抗菌剂的要求是能适合粘合剂的加工条件且最好能渗透到织物无定形区以增强其耐洗涤性 抗菌机理是在使用过程中 由于摩擦而使微胶囊破裂释放出抗菌剂 并在纤维表面扩散而产生抗菌效果 这种方法的缺点是耐洗涤牢度不高 抗菌消臭整理 非耐久性抗菌消臭整理非耐久性抗菌消臭整理是指整理物在洗涤后抗菌和杀菌效果迅速下降 这种整理可用于一次性卫生用品 用即弃产品 不需要水洗的纺织品 如一次性擦布 一次性手术衣等 耐久性抗菌消臭整理这类整理主要是通过使抗菌整理剂与织物牢固的结合 通过直接作用或缓慢施放作用达到抑制细菌生长的目的 非耐久性抗菌消臭整理 1 碱性绿 铜盐抗菌整理该方法适用于腈纶织物 它可使腈纶着色 又能起杀菌作用 织物带绿色 可做手术衣和鞋垫 2 铜锆盐抗菌整理采用0 2 的铜锆化合物浸质处理纺织品 可获得良好的杀菌效果 耐久性抗菌消臭整理 有机硅季铵盐二苯醚类抗菌剂有机氮抗菌剂 有机硅季铵盐抗菌整理 这类抗菌剂的主要成分是3 三甲氧基甲硅烷基 丙基二甲基十八烷基氯化铵 结构式为 DC 5700抗菌机理是其化学机构上左端的三甲氧基硅烷基具有硅烷偶合性 当用水稀释时 由于甲氧基的水解和析出甲醇即会形成硅醇基 硅醇基基团与纤维表面及彼此之间的脱水缩合反应 使DC 5700以共价键牢固地结合在纤维表面 在形成硅醇基的同时 阳离子 N 因纤维表面带负电荷而被吸引 形成离子键结合 静电结合 加上彼此之间的脱水缩合反应 使其在纤维表面上形成坚固的覆膜 即DC一5700是以在纤维表面上共价键和离子键两种结合方式 形成耐久性优良的抗微生物表面膜 此类抗菌剂著名的有美国道康宁公司的抗菌剂DC 5700 柏灵登公司的抗菌剂BiogardTM 国产的有深圳产的抗菌剂AV 990 北京产的抗菌剂SGJ 963等 整理方法有轧 烘法和浸渍法 有机硅季铵盐抗菌剂整理时不需高温焙烘 一般烘干后即可产生持久的抗菌效果 它对白癣菌 大肠杆菌 念珠菌 金黄色葡萄球菌 绿脓杆菌均有抑制功能 二苯醚类抗菌剂 它主要是二苯醚与其它化合物的复合体 其它化合物包括有机硅烷化合物 芳香族卤化物等 它属于非离子乳液 易分散于水 此类抗菌剂有日本敷岛公司的Nonstar 帝人公司的Santiz 瑞士汽巴公司的IrgasanDP 300等 二笨醚类抗菌剂适用于纤维素及其混纺织物的耐久抗菌整理 它对白癣菌 真菌 金黄色葡萄菌 革兰氏阳性菌 和大肠杆菌 革兰氏阳性菌 等具有优异的抗菌活性 已广泛用于袜子 内衣 毛巾 衬衫 运动服 床上用品 窗帘 手帕和地毯等方面 可采用浸渍 浸轧和喷雾法 耐久性抗菌整理须与树脂合用 经焙烘才能完成 有机氮抗菌剂 有机氮抗菌剂是近年来受到关注的抗菌剂 应用有机氮化合物可以更好地抑制白癣菌 真菌 金黄色葡萄球菌 革兰氏阳性菌 和大肠秆菌 革兰氏阳性卤 效果优于有机硅季铵盐和二苯醚类抗菌整理的抗菌效果 有机氮化合物与树脂或交联剂同浴使用 能提高抗菌的耐久性 可采用浸轧法 浸渍法或喷洒法来处理织物 有机氮化合物的毒理试验证明 它的毒副作用极小 可以安全使用 抗菌试验证明 有机氮对绿脓杆菌和白癣菌的抑制效果明显优于其它抗菌剂 而对其它菌的抑制作用与其它抗菌剂相当 抗菌防臭纤维 抗菌纤维可按纤维基质及抗菌活性组分进行分类 抗菌纤维的加工方法 接枝法离子交换法混纺法熔融共混纺丝法复合纺丝法 接枝法 用化学的方法在大分子上接枝具有抗菌性的基团 从而使纤维获得抗菌效果的一种方法 用这种方法制造的纤维作为抗菌保健服装的材料 可以具有永久性的抗菌效果 但此法对于抗菌基团和原料纤维本身有较高的要求 而且技术也比较复杂 所以目前应用还不很广泛 离子交换法 采用具有离子交换基团 如硝酸基或羧基 的纤维 通过离子交换反应而使纤维表面置换上一层具有抗菌性的离子 一般为银离子或银离子与铜离子或锌离子的混合物 据报道 这种方法制得的纤维 由于金属离子与纤维的离子交换基团形成离子键 所以具有持久的抗菌效果 混纺法 将合适的抗菌剂在有机溶剂中溶解后加到纺丝原液中 经过混纺制得具有抗菌性能的纤维 所制得的抗菌纤维的抗菌方式属溶出型抗菌 即在使用中抗菌剂不断扩散到纤维表面 从而具有抗菌的效果 目前此法一般用于抗菌聚丙烯腈纤维的制造 适用于此方法的抗菌剂多为无机类 如铜系 银系金届盐离子等 熔融共混纺丝法 将抗菌剂与原料进行共混 然后通过熔融纺丝制得具有抗菌效果的纤维 此法引入的抗菌剂 由于其均匀分布在纤维中 所以制得的抗菌纤维及其产品具有优良的耐洗涤性能 从而抗菌效力也就更持久 但此法要求所采用的抗菌剂能耐高温且与聚合物有良好的相容性及分散性 目前应用于这种方法的抗菌剂以泡沸石之类无机物居多 复合纺丝法 将抗菌剂制得的抗菌母粒和原料通过复合纺丝的方法制成皮芯结构的纤维 以抗菌母粒为皮层 原料为芯层 此法所得的抗菌纤维 抗菌剂只分布于纤维的皮层 因此与上面所介绍的共混法相比 所需的抗菌剂少 从而可以减少因抗菌剂的引入对原料物理力学性