纤维抗菌纺织品课件

1、第 一 节 纺织品为什么要做抗菌整理？第 二 节 抗菌整理技术第 三 节 抗菌整理剂分类第 四 节 常用抗菌整理剂比较第 五 节 纺织品抗菌整理的理想要求第六节 抗菌整理剂存在的问题及发展趋势第 七 节 新型甜菜碱抗菌整理剂研究进展本章提纲第一节 为什么要做抗菌整理？ 由纤维叠加编制而成的多孔性纺织品易吸收人体汗腺和皮脂腺分泌的汗水、新陈代谢产物和皮脂等排泄物, 形成微生物的营养源, 极易导致微生物的滋生和繁殖。在潮湿、营养和合适的温度下，微生物繁殖迅速，细菌的数量每2030分钟翻倍,一个细菌在8h后会变成8106个。人体在正常状态下携带着大量的微生物。如附着于双手的细菌超过106个, 上半身

2、皮肤上的微生物约5005000个/cm2 这些微生物分解人体分泌物, 产生氨等异味物质, 或在织物上生成菌斑,使纺织品产生霉变、脆化甚至变质，以致在穿着或应用过程中, 对人体产生不适或不良影响。另外细菌横行的恶劣后果还将导致肮脏体味的产生, 皮肤疾病的传播,皮肤感染。纺织品是病原以及产生细菌和真菌的气味的携带者，也是微生物生长的良好媒介。旅馆和医院的纺织品会导致皮肤疾病的传播和交叉感染 。 第一节 为什么要做抗菌整理？ 试验显示只通过清洗纺织品不能达到清洁卫生的目的,解决的方法在于做一次持久的卫生防护整理 纺织品抗菌整理的目的 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

3、菌等降解, 并防止微生物经纺织品传播, 让使用者免受侵害，并降低公共环境的交叉感染率。还可阻止细菌在织物上不断繁殖而产生的臭气, 改善服用环境 第一节 为什么要做抗菌整理？第二节 抗菌整理技术2.1 共混纺丝法： 先将抗菌剂加入纺丝材料中制成抗菌纤维，然后制成抗菌纺织品。该法抗菌效果持久，耐洗性好，但技术含量高，难度大，涉及领域广，抗菌剂要求高；常用来生产合成类纤维产品。2.2 后整理法： 在织物印染后整理过程中加入抗菌剂(常被称为抗菌整理剂)，然后制成各种抗菌纺织品。该法加工处理较为简单，而耐洗性及抗菌效果持久性较差 。2.3 复合整理法: 先将抗菌剂加入到纺丝材料中制成抗菌纤维，在织物印染

4、后整理过程中加入抗菌整理剂，然后制成抗菌纺织品，这种方法仅在具有高抗菌性能要求的特殊产品中使用，限制了使用范围 。抗菌剂与纤维结合方式：1）直接吸附型， 2）交联 结合型，3）反应结合型第三节 抗菌剂的分类根据抗菌剂溶出性不同：1）溶出性，2）非溶出性按对细菌增长作用分：杀菌剂，抑菌剂按结构分： 1）无机类： Ag+, Cu2+, TiO2，ZnO, Hg+ 2）有机类: 季铵盐，聚六亚甲基双胍，氯代酚，卤胺 3）天然生物类：多肽4.1 重金属及离子：主要代表为 纳米Ag ，Ag+ 1）抗菌机理：其抗菌机理是离子缓释抗菌机理，在使用过程中，靠缓慢释放的金属离子破坏细菌细胞膜或与细菌酶蛋白的巯基

5、等基团结合，破坏酶的活性，从而发挥抗菌作用释放的金属银阳离子富集于生物膜外改变正常的微生物内外的极化状态，引起浓度差，从而阻碍或破坏细胞维持生理所需的小分子和大分子物质的运输。金属阳离子也可扩散到细胞膜，并被细胞膜吸附而破坏细胞膜，阻止微生物繁殖而达到杀菌的目的。第四节 常用抗菌整理剂2）优点：高效抗菌，耐高温 3）缺点：影响植物色泽，持久性差，有金属污染之虞4.2 金属氧化物：主要代表为 TiO2 1）氧化分解抗菌机理：纳米级的锐钛矿型TiO2存在晶格缺陷，具有良好的光催化活性，其禁带宽度为3.2ev,它吸收波长小于387.5nm的紫外光波后，价带中的电子就会被激发到导带，形成带负电荷的高活

6、性电子，同时在价带上也产生了带正电荷的空穴。分布在TiO2表面的空穴将吸附在表面的OH-和H2O氧化成OH自由基。而高活性电子有较强的还原能力，将TiO2表面的氧还原成O2-。O2-和OH有很强的氧化能力，可以不加选择的将有机物全部氧化降解，包括透过细胞膜，破坏膜结构使细菌、病毒细胞分解，又能分解细胞产生的毒素。第四节 常用抗菌整理剂2）优缺点：可以作用于一切有机物，可分解所接触的病菌和能产生恶臭的有机物，具有优良的抗菌、消臭、防污功能，因此，她的抗菌谱比金属离子的抗菌谱更广。但需要紫外线光照 4.3 季铵盐：主要代表为 DC-5700 1）破坏细胞膜机理：季铵盐化合物特别是含1218碳原子的

7、季铵盐，已广泛用作消毒剂。这些化合物在溶液中其季氮原子所带的正电荷可破坏微生物细胞膜，致使蛋白质变性以及破坏细胞结构 。带正电的季铵盐基团也吸引带负电荷的细菌、真菌和酵母菌等,束缚它们的活动自由度,抑制其呼吸功能,即发生“ 接触死亡” 。这类抗菌剂是国内研究最多的有机抗菌整理剂第四节 常用抗菌整理剂2）优点：高效抗菌，可共价键结合的季铵盐抗菌持久3）缺点：与阴离子表面活性剂不相容，影响色泽4.4 卤胺化合物 ：主要代表为 氯胺化合物 1）氧化分解抗菌机理：该类型化合物中的N-Cl 在水分子的作用下会缓慢分解,释放出具有强氧化作用的Cl+,可以杀死病菌等微生物，同时化合物中的N-Cl 被还原为N

8、-H，杀死病菌后,化合物经氯水(有效成分为次氯酸盐) 漂洗后,其中的N-H 又可被氧化为N-Cl,重新获得杀菌功能。第四节 常用抗菌整理剂2）优点：可以作用于一切有机物，可分解所接触的病菌和能产生恶臭的有机物，具有优良的抗菌、消臭、相对于季铵盐类抗菌剂而言,卤胺化合物抗菌剂具有杀菌速度快、稳定、长效、杀菌效率高、抗菌功能可再生等优点，可以在很短的时间内杀死绝大部分葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓假单胞菌等常见病菌,甚至对某些病毒也有杀灭作用 。4.5 氯代酚 ：主要代表为三氯新 1）氧化分解抗菌机理：一种广谱高效的抗菌剂和消毒剂, 它通过阻止脂质合成抑制微生物的生长。对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌

9、和病毒具有极强的抑制和灭杀作用，广泛地应用到日化、纺织、建材和塑料等行业。第四节 常用抗菌整理剂2）优点：抗菌效果好，具有较好的耐久性能和耐热性能，不会影响织物的手感、外观，不会降低织物的强力，处理方法简易，加工费用低廉，与皮肤有良好的亲和力，可持续抗菌。2）缺点：耐药性,在光和氧化作用下分解生成致癌的二恶英 氧化光照4.6 聚六亚甲基双胍盐酸盐（PHMB） 1）破坏细胞膜机理：PHMB可以破坏细胞膜完整性，其活性随着聚合度的增加而增加。在漂白或丝光等预处理过程中，会氧化棉纺织的葡萄糖单元而产生一些阴离子羧基，PHMB可以与这些棉纺织上的羧基通过离子相互作用而固定于纺织品上，从而提高了其抗菌活

10、性的持久性 。第四节 常用抗菌整理剂2）优点：强力广谱低毒杀菌剂，它已被成功在食品工业和泳池中用作消毒剂 。3) 缺点：耐光性差，抗真菌活性低，耐洗性差，耐药性 4.7 壳聚糖 1）破坏细胞膜机理：壳聚糖来自于天然提取物，由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰化而得 ,CS可以破坏细胞膜完整性第四节 常用抗菌整理剂2）优点：壳聚糖及其衍生物可抑制多种细菌、真菌和病毒的生长繁殖,具有毒性低、成膜性好、生物相容性好且无抗原性的优点, 因与纤维素的分子结构相似,对其有较好的吸附性和相容性。3) 缺点：但其水溶性差,只能在酸性条件下抑菌。常用的抗菌剂的抗菌机理及其优缺点比较 抗菌剂抗菌机理

11、优点缺点重金属离子（Ag+）破坏细胞膜或与酶蛋白的巯基结合破坏酶活性高效抗菌，耐高温，可用于天然和合成纤维影响织物色泽，释放缓慢，损耗银，有重金属污染之虞光催化性金属氧化物（TiO2）强氧化性自由基或活性氧，可氧化细菌、病毒及其分解的毒素广谱抗菌，热稳定性好，可氧化分解细菌、病毒及产生的毒素。需要紫外光照射才有抗菌性,可能会导致织物降解季铵盐静电吸附破坏细胞膜和细胞壁，抑制脱氢酶和氧化酶可与纺织品共价键结合的季铵盐非常耐久与阴离子助剂相容性差，使织物泛黄变色，耐热性差PHMB静电吸附破坏细胞膜结构，蛋白质凝固广谱抗菌，刺激性较小耐光性差，抗真菌活性低，耐洗性差，耐药性常用的抗菌剂的抗菌机理及其

12、优缺点比较 抗菌剂抗菌机理优点缺点三氯新阻止细菌摄取氨基酸，破坏细胞膜广谱杀菌，不影响织物手感和外观，不降低织物的强力耐热性较好会使细菌产生耐药性,在光和氧化作用下会分解生成有毒的二恶英,在一些欧洲国家中禁用壳聚糖静电吸附，破坏细胞膜结构广谱抗菌,低毒，成膜性合生物相容性好，无抗原性负面影响织物手感，耐久性、耐热性和水溶性差，酸性条件下才有抗菌性氯胺化合物水解生成强氧化性氯正离子杀菌广谱杀菌，可循环再生需要再生，纺织品残留的氯会产生异味甜菜碱抑菌机理广谱抑菌，可提高亲水性和断裂强力，不影响织物色泽、透湿性起步晚，项目技术尚在进一步研究中1) 广谱抗菌,具有优良的抑制、杀菌、消毒和除臭的功能2)

13、 持久抗菌，耐漂洗、干洗和常规洗涤剂（多为碱性）的洗涤，耐日晒，可熨烫，这是抗菌整理剂面临的最大挑战；3) 对人体不产生副作用，无毒，不污染环境；4) 不损伤纤维的断裂强力和断裂伸长率，不影响织物的本身色泽，对织物的透气性和吸湿性无负面影响，不影响其他纺织助剂的功效；5) 抗菌剂的使用方法简便、成本低，与其他整理剂相容性好；6) 抗菌剂应与织物有较强的附着力或能化学键合于织物上，溶出性小，不能破坏人体皮肤黏膜的微生态平衡。 第 五 节 抗菌整理剂的理想特征第六节 抗菌整理剂存在的问题及发展趋势 6.1 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

14、学性能、色泽等本身性质 4）与其他助剂不相容6.2 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第 七 节 新型甜菜碱抗菌整理剂研究进展7.1 何谓甜菜碱？7.2 甜菜碱性能特征？ 1）亲水性和吸水性：超亲水性和吸水性 2）低毒性：实际无毒物质，对皮肤无刺激 3）抗菌性：抑菌作用 4）抗电介质性：7.3 甜菜碱主要用途？ 表面活性剂，抗菌剂，絮凝剂，生物相容性表面改性剂，饲料添加剂，甜味剂，动物甲基供体第 七 节 新型甜菜碱抗菌整理剂研究进展7.4 甜菜碱抗菌整理剂研究进展 1）抗菌整理原理Fig 1 抗菌整理反应原理第 七 节 新型甜菜碱抗菌整理剂研究进展2）抗菌整理结构分析Fig 2 XPS 分析第 七 节 新型甜菜碱抗菌整理剂研究进展3）抗菌整理亲水性分析baFig 3 纺织品亲水性分析(a)未处理棉布，(b)抗菌整理棉布第 七 节 新型甜菜碱抗菌整理剂研究进展4）抗菌整理织物抗菌活性(a)(b)(c) (d) Fig 4 抗菌性能分析试验菌种抗菌率抑菌圈实验值(%)参考值(%)实验值(mm)参考值(mm)大