抗菌纤维的制备

1、抗菌纤维的制备 在接近人体的纺织品上， 由于纺织材料多孔性和由高分子聚 合而成的化学结构， 成为适合微生物生存繁殖的良好载体， 其温 暖湿润的微气候使细菌以几分钟一次的几何级数分裂增殖， 如果 这些正常菌群的生长繁殖得不到较好的抑制， 在一定情况下超过 正常值，就会引发各种疾病（如皮肤病），危害人体的健康。随 着纺织工业的迅速发展及人们生活水平的不断提高， 纺织品抗菌 问题越来越引起人们的重视。 具有一定抗菌功能的纺织面料对于 防止病菌的侵害起着极其重要的作用， 用抗菌功能性纺织面料制 作的日用品已逐渐为人们所重视， 广泛而深入地辐射到生活的细 节中。 一、天然抗菌纤维 自然界有天然抗菌功能的

2、动植物有许多种 , 其中抗菌作用强 又具有线性大分子结构 , 成纤性好的有壳聚糖纤维、竹纤维和大 麻纤维等。 （1）麻纤维， 如大麻，大麻是一年生草本植物 , 具有天然的防霉抗菌功能 , 其纺织品内的大麻酚类物质对金黄色葡萄球菌、 大肠杆菌、 白色 念珠菌等有明显的杀灭和抑制作用。其抗菌机理主要是： 第一，大麻纤维中含有大麻酚类抗菌物质可灭杀霉菌类微生 物。大麻酚实质上是通过阻碍霉菌代谢作用和生理活动， 破坏菌 体的结构， 最终导致微生物的生长繁殖被抑制， 微量足以使菌体 死亡。 第二，大麻纤维的结构中容纳了较多氧气可破坏厌氧霉菌生 存环境。大麻纤维比表面积大，孔洞大，空隙率高，且与纤维表 面

3、纵向分布着许多缝隙和孔洞相连，“纤维束”内部和“纤维 束”群体之间也同样分布着许多缝隙和孔洞，可藏纳较多氧气， 吸湿透气性能很好， 这就使在潮湿情况下生存繁殖的霉菌类代谢 作用和生理活动受到抑制， 有效地抑制微生物的氧化磷酸化， 影 响有丝分裂，阻碍微生物呼吸。 (2)竹纤维 竹子在其生长过程中 ,无虫蛀和腐烂 , 也无需使用任何农药、 化肥便可以茁壮成长 , 这是因其竹子自身有抗菌、抑菌的“竹 醌”。在竹纤维生产过程中 , 可以通过高技术手段，使“竹醌” 结合在纤维素大分子上 ,始终不被破坏。 在显微镜下观察 ,同样数 量的细菌在棉、木纤维制品中能够大量繁衍 , 而在竹纤维面料上 24h 后

4、则被杀死 95%左右。 (3) 壳聚糖纤维 壳聚糖是目前自然界中已经发现的、唯一的天然碱性多糖 , 广泛存在于虾蟹的外壳以及真菌和一些藻类植物的细胞壁中， 具 有高效广谱抗菌性能，对人体无毒性 , 而且壳聚糖易于修饰和改 性,容易加工成纤维、 薄膜、颗粒等各种形态 , 使之能适应各种环 境应用的需要， 是目前应用最多的天然抗菌成分。 其化学名称为 聚葡萄糖胺 (1-4)-2- 氨基 -B-D 葡萄糖。将甲壳素在浓碱溶液中 加热处理后 , 脱除乙酰基便得到壳聚糖纤维原液。 二、纤维改性法制备抗菌纤维 1. 化学接枝改性法 通过对纤维表面进行改性处理 , 进而通过配位化学键或其他 类型的化学键 ,

5、结合具有抗菌作用的基团 , 使纤维具有抗菌性能 的一种加工方法。用接枝法化学改性制备抗菌纤维 , 要求纤维表 面存在可以与抗菌基团结合的作用部位。该法一般分两步进行 : 第一步 , 对纤维进行表面处理 , 使纤维的表面产生可与大抗菌基 团化合物进行接枝的作用点 , 目前常用的方法为化学溶剂处理法 和辐射法。第二步 , 将带有抗菌基团的化合物与经过处理后的纤 维结合 , 得到抗菌纤维。 用这种方法制造的纤维用作抗菌保健服装材料， 不仅抗菌效 果好、耐久、纤维不附着树脂、 所得抗菌纤维手感好、 工艺简单， 而且抗菌基团以化学键牢固地结合在纤维表面上， 其抗菌方式应 属于非溶出型，所以不存在耐药性的

6、细菌出现和抗菌失败的问 题。 2. 离子交换法 采用离子交换基团的纤维， 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例子 (如银离子、 银离子与铜离子或者 锌离子的混合物)。这种方法的纤维与金属离子形成离子键，抗 菌效果持久。 如具有抗菌性能的含银甲壳胺纤维的制备， 就是用 AgN03水溶液处理甲壳胺纤维，由于纤维中的氨基对银离子有螯 合作用而使纤维吸附具有很强抗菌性能的银离子。 当和生理盐水 接触时, 纤维上的银离子可以被释放到溶液中 , 起到抗菌的作用。 实验结果表明 , 含银甲壳胺纤维比未处理的甲壳胺纤维有更强的 抗菌性能。 锌、铜等金属离子具有抗菌强， 对人体毒性低等特点 ,

7、 因此用于抗菌纺织品的开发。 3. 湿纺方法 将合适的抗菌剂在有机溶剂中溶解后加入到纺丝原液中， 经 过湿纺制的具有抗菌性能的纤维，该种纤维属于溶出型抗菌方 式。此法多用于抗菌聚丙烯腈纤维的生产制造。 有其工艺流程如 下： 原液混合f脱泡f调温f过滤f加入电气石、载银抗菌剂f 计量-过滤-喷丝-凝固-预牵伸-水洗-热水拉伸-上油- 烘干f卷绕定型f原丝f预氧丝f PAN-ACF 研究表明，将纳米电气石粉和银系列抗菌剂按照一定的比例 加入到PAN纺丝液中进行纺丝，然后经碳化、活化处理制备出既 有抗菌功能，又能释放对人体有益的负离子的复合型ACF。 4. 复合纺丝法 将由抗菌剂制得的抗菌母粒和原料

8、通过复合纺丝的方法制 成皮芯型、并列型、镶嵌型等结构的抗菌纤维。以抗菌母粒为皮 层，原料为芯层。此法制的的抗菌纤维，抗菌剂只分布在纤维的 皮层。与共混湿纺方法比，所需的抗菌剂少，对原料物理力学性 能与服用性能的影响小。 三、原料共混纺丝法 共混纺丝法是将抗菌剂与原料进行共混 , 然后通过纺丝制得 具有抗菌效果的纤维。 该方法一直是开发功能性纤维的主要手段 其优点是能够将抗菌剂均匀分布在纤维中 , 所制得的纤维抗菌性 能稳定、 持久。 通过共混纺纱技术制备聚丙烯 / 银纳米复合纤维 , 具有持久的抗菌性。但此法所采用的抗菌剂需耐高温 , 与聚合物 的相容性要好 , 分散性要符合纺丝的要求。共混纺

9、丝法主要有母 粒法和改性切片法。 （1）母粒法是先制备富含抗菌剂的母粒 , 然后将母粒与聚合 物进行共混纺丝。 此法适用于进行熔融纺丝的抗菌涤纶、 抗菌丙 纶、抗菌锦纶的生产。 以生产其生产过程为先将少量聚酯切片与 抗菌剂混合 , 制成抗菌母粒再将抗菌母粒与聚酯切片混合 , 熔融 纺丝。抗菌母粒是无机抗菌剂的浓缩体 , 该方法的优点是抗菌剂 的分散效果好 ,母粒中抗菌剂的浓度高 ,但工艺流程长 , 切片特性 黏度较大 , 生产成本较高。 （2）改性切片法改性切片法是指在聚合过程中将抗菌剂粉 体均匀地分散在聚合体系中 ,制得抗菌聚酯切片 , 经切片纺丝得 到抗菌纤维。 此法多用于抗菌涤纶、 抗菌丙纶及抗菌锦纶的纤维 生产.以改性切片法生产抗菌涤纶为例 ,其生产过程为 : 先将沸石 与抗菌金属离子溶液反应得到含一定金属离子的抗菌剂 , 再将抗 菌剂与乙二醇混合 , 制得抗菌聚酯切片 , 最后由抗菌切片正常熔