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摘要: 具有抗菌功能的纺织品主要由织物或纤维上的抗菌剂组成,能够抑制或杀灭对人体有害的微生物,从而使其具有舒适健康的穿着体验。最早参与这项技术的人是古埃及人,他们将抑制细菌生长的药用植物等天然抗菌剂整理至织物上,从而制备出不易腐坏的木乃伊。进入20世纪后,织物的抗菌防臭技术随着需求量的逐渐扩大,成为了织物功能性整理的主要研究内容之一。目前抗菌纺织品主要应用于医院、酒店、家纺、内衣以及军事方面,随着纺织品抗菌安全性评价的不断发展,也进一步扩大了抗菌纺织品的适用范围和场景。
关键词: 纺织品抗菌;安全性评价
引言
随着人们对服装的要求越来越高,服装消费观念发生了很大的变化。人们不仅要穿暖和的衣服,还要穿合适的衣服。因此,服装应该有更多的性能来满足更多的要求。目前,功能性纺织品广泛应用于工业、军事、民用等领域,使用量逐年增加。由于功能的多樣性,功能性纺织品的检测技术也需要与时俱进。因此,对功能性纺织品的检测技术进行分析十分有必要。
1抗菌剂的分类及抗菌机制分析
1.1天然抗菌剂
作为人类发现最早的天然抗菌剂,其抗菌作用主要来源于从动植物中提取的具有抗菌成分的活性物质。提取来源大致可分为植物、动物、矿物、微生物等。其中,使用最为广泛的天然抗菌剂有艾蒿、芦荟、甲壳质、壳聚糖、胆矾等。壳聚糖能在酸性条件下与微生物细胞壁的阴离子结合达到影响细菌正常活动的目的,然后其进入到细胞内部阻止遗传因子的转变,使得细菌无法继续繁殖,由于其抗菌效果显著、产量丰富,且对人体无明显的排斥性和副作用,同时降解处理也方便快速,所以在各个领域中都有应用;但缺点是使用耐久性较差,所以目前大多作为一次性产品使用于卫生医学用纺织品中[1]。在研究中人们发现当碘酸钾氧化纤维素在酸性条件下可产生—CHO,其易与壳聚糖上的—NH2生成碳氮双键产生交联性,从而提高壳聚糖的耐久度;或者在碱性环境下引入甲基丙烯酰胺等活性基团对壳聚糖进行改性,提高使用的耐久性。但是由于壳聚糖不易溶于水,所以传统的整理方式不适合壳聚糖的处理,因此也使得织物的物理特性和穿着体验有所下降,导致市场上该类抗菌产品份额不大。除了动物类天然抗菌剂以外,植物类天然抗菌剂的提取应用也颇为广泛,如从大蒜中提取的大蒜素含有巯基类化合物,可与亚硝酸盐生成亚硝酸酯类化合物,能够减弱和抵消硝酸盐的毒性,其抗真菌效果明显,能对几十种常见的真菌(霉菌、酵母菌等)达到相当于化学防腐剂山梨酸等的抗菌强度。
1.2有机抗菌剂
常见的有机抗菌剂包括有机酸、酯类、酚类、醇类等。这些物质可以与微生物表面的细胞阴离子结合,与巯基反应后,破坏相关蛋白质的合成系统,影响细胞的繁殖和生长。有机抗菌剂由于显著的抗菌效果且易于合成整理所以受到广泛的研究,但同时也存在一定的缺陷,如耐热性差、具有一定的毒性等,目前应用较多的有机类抗菌剂为胍类(PHMB)、季铵盐、卤胺化合物等。季铵盐由于抗菌效果显著同时价格相对较低,目前在有机类抗菌剂中应用研究较广泛,其抗菌原理除了上述以外,还能对细菌的DNA转录造成影响,破坏其正常繁殖生长。影响季铵盐抗菌效果的主要是阳离子季铵盐数量和烷基长度以及全氟代烃基团的存在,而由于磷酸一铵和二聚体铵含有烷基、烷芳基和全氟代烃基团,所以大多用于织物的抗菌处理中。卤胺化合物类抗菌剂是含胺、酰胺或者酰亚胺基团的化合物经氧化剂如次卤酸盐等作用后含有N—Cl或N—Br键。该种物质能在水分子作用下逐渐分解释放出有氧化作用的卤正离子同时被还原为N—H键。由于氯胺化合物释放的氯正离子具有氧化作用,能达到抗菌的目的,所以目前大多卤胺化合物类抗菌剂采用这类化合物生产,再经过次氯酸盐溶液漂洗过后可再次转换为N—Cl进而重复杀菌过程。PHMB作为一种多分散性混合物,由于具有高效、广谱的抗菌性能且对人体安全无害的特性,因此在医药上应用较多。其抗菌原理主要是通过带有的正电荷阳离子吸附细菌细胞膜上的阴离子,破坏细菌的正常代谢生长从而杀灭细菌。通常棉织物在丝光漂白处理中其表面的葡萄糖会发生氧化还原反应生成阴离子羧基,通过PHMB整理剂处理棉织物,可以与生成的羧基发生离子相互作用,使得PHMB整理剂能够有效吸附于棉织物表面,提高棉织物的抗菌效果和持久性。
2纺织品抗菌安全性评价方法
2.1抗菌纺织品整理方法
2.1.1纤维整理法
在纺丝过程中直接加入抗菌剂制备抗菌纤维,再通过织造等工艺制备具有抗菌功能的织物,具有良好的抗菌效果,使用耐久性高,但存在加工难度大,同时对抗菌剂要求高等问题。主要通过两种方法制备:① 混合纺丝。将抗菌剂与纤维树脂均匀混合后,通过熔融纺丝法制备出抗菌纤维。这类方法主要对丙纶和涤纶等无活性侧基纤维应用较多,抗菌剂能均匀分布于纤维表面和内部。② 复合纺丝。将抗菌母粒与聚合物进行不同比例的复合纺丝,如中空、并列和镶嵌等,从而制得复合类抗菌纤维。
2.1.2后整理法
抗菌整理剂直接对织物进行处理,织物表面涂有抗菌剂,使织物具有抗菌性能。这种加工方法简单成熟,但存在耐久性差的缺点。具体方法如下:表面涂层法,直接将制备的抗菌整理剂溶液涂覆于织物表面,赋予织物一定的抗菌性能,但是不耐洗涤且对织物性能和手感有一定影响;②浸扎法,将整理剂制成乳液状,再经过浸扎、烘焙将其整理至织物上,一般将整理剂溶于树脂或其他黏合剂中,使抗菌剂牢固吸附于织物上;③ 微胶囊法,抗菌剂被微胶囊包裹,再通过黏合剂整理至织物表面,通过穿着者在使用过程中的接触和摩擦使胶囊破裂从而释放出抗菌成分。
2.2抗菌纺织品整理方法
2.2.1外观检测法
外观检验方法主要检测纺织品的一些参数和特性,如纱线厚度、颗粒均匀性、布亮度指数、色差、污渍等。外观检测法主要检测产品的基本特征,对功能性方面的检测效果不明显。
2.2.2物理性能检测法
物理性能测试方法是利用纺织面料、纱线等原料的物理特性来测试面料的强度、色牢度和弹性、吸湿性等物理性质进行检测,找到纺织品在材质和做工等方面存在的问题和瑕疵。该检测法除了能够检测纺织品的基本质量外,还可以对一些功能性(如防水性、透气性、免烫抗皱等)进行检测,从而在一定程度上审核纺织品的功能性特征。
2.2.3 化学检测法
化学检测法主要是专门检测纺织品的一些化学性质,如织物的酸碱度和甲醛含量、可分解致癌芳香胺染料、重金属含量以及有害微生物细菌的存活情况,更加深入地检测纺织品的质量,确保消费者的使用安全。
2.2.4 功能性检测法
功能测试法是测试功能性纺织品的特殊功能,如抗静电、防紫外线、防电磁辐射、阻燃、防水、防霉、杀菌等。这种检测方式对检测的仪器设备和技术要求比较高,需要经过多次不同类型的检测,才能全面检验纺织品的各项功能。上述检测方式的检测结果与检测人员的能力息息相关,实施者既要熟悉检测仪器的操作和助剂的配制,也要具有较强的分析判断能力。
结束语
近年来,随着人们生活水平的提高,国内外对纺织品抗菌安全性评价的研究日趋成熟,市场上出现了越来越多的功能性服装,对于抗菌纺织品我们还需要改进已有的抗菌材料,不断优化整理加工工艺,不断尝试开发新型抗菌材料,同时满足人体对环境友好的开发理念。
参考文献
[1]禾素纤维生物基广谱抗菌纺织品[J].纺织检测与标准,2021,7(04):52-53.
关键词: 纺织品抗菌;安全性评价
引言
随着人们对服装的要求越来越高,服装消费观念发生了很大的变化。人们不仅要穿暖和的衣服,还要穿合适的衣服。因此,服装应该有更多的性能来满足更多的要求。目前,功能性纺织品广泛应用于工业、军事、民用等领域,使用量逐年增加。由于功能的多樣性,功能性纺织品的检测技术也需要与时俱进。因此,对功能性纺织品的检测技术进行分析十分有必要。
1抗菌剂的分类及抗菌机制分析
1.1天然抗菌剂
作为人类发现最早的天然抗菌剂,其抗菌作用主要来源于从动植物中提取的具有抗菌成分的活性物质。提取来源大致可分为植物、动物、矿物、微生物等。其中,使用最为广泛的天然抗菌剂有艾蒿、芦荟、甲壳质、壳聚糖、胆矾等。壳聚糖能在酸性条件下与微生物细胞壁的阴离子结合达到影响细菌正常活动的目的,然后其进入到细胞内部阻止遗传因子的转变,使得细菌无法继续繁殖,由于其抗菌效果显著、产量丰富,且对人体无明显的排斥性和副作用,同时降解处理也方便快速,所以在各个领域中都有应用;但缺点是使用耐久性较差,所以目前大多作为一次性产品使用于卫生医学用纺织品中[1]。在研究中人们发现当碘酸钾氧化纤维素在酸性条件下可产生—CHO,其易与壳聚糖上的—NH2生成碳氮双键产生交联性,从而提高壳聚糖的耐久度;或者在碱性环境下引入甲基丙烯酰胺等活性基团对壳聚糖进行改性,提高使用的耐久性。但是由于壳聚糖不易溶于水,所以传统的整理方式不适合壳聚糖的处理,因此也使得织物的物理特性和穿着体验有所下降,导致市场上该类抗菌产品份额不大。除了动物类天然抗菌剂以外,植物类天然抗菌剂的提取应用也颇为广泛,如从大蒜中提取的大蒜素含有巯基类化合物,可与亚硝酸盐生成亚硝酸酯类化合物,能够减弱和抵消硝酸盐的毒性,其抗真菌效果明显,能对几十种常见的真菌(霉菌、酵母菌等)达到相当于化学防腐剂山梨酸等的抗菌强度。
1.2有机抗菌剂
常见的有机抗菌剂包括有机酸、酯类、酚类、醇类等。这些物质可以与微生物表面的细胞阴离子结合,与巯基反应后,破坏相关蛋白质的合成系统,影响细胞的繁殖和生长。有机抗菌剂由于显著的抗菌效果且易于合成整理所以受到广泛的研究,但同时也存在一定的缺陷,如耐热性差、具有一定的毒性等,目前应用较多的有机类抗菌剂为胍类(PHMB)、季铵盐、卤胺化合物等。季铵盐由于抗菌效果显著同时价格相对较低,目前在有机类抗菌剂中应用研究较广泛,其抗菌原理除了上述以外,还能对细菌的DNA转录造成影响,破坏其正常繁殖生长。影响季铵盐抗菌效果的主要是阳离子季铵盐数量和烷基长度以及全氟代烃基团的存在,而由于磷酸一铵和二聚体铵含有烷基、烷芳基和全氟代烃基团,所以大多用于织物的抗菌处理中。卤胺化合物类抗菌剂是含胺、酰胺或者酰亚胺基团的化合物经氧化剂如次卤酸盐等作用后含有N—Cl或N—Br键。该种物质能在水分子作用下逐渐分解释放出有氧化作用的卤正离子同时被还原为N—H键。由于氯胺化合物释放的氯正离子具有氧化作用,能达到抗菌的目的,所以目前大多卤胺化合物类抗菌剂采用这类化合物生产,再经过次氯酸盐溶液漂洗过后可再次转换为N—Cl进而重复杀菌过程。PHMB作为一种多分散性混合物,由于具有高效、广谱的抗菌性能且对人体安全无害的特性,因此在医药上应用较多。其抗菌原理主要是通过带有的正电荷阳离子吸附细菌细胞膜上的阴离子,破坏细菌的正常代谢生长从而杀灭细菌。通常棉织物在丝光漂白处理中其表面的葡萄糖会发生氧化还原反应生成阴离子羧基,通过PHMB整理剂处理棉织物,可以与生成的羧基发生离子相互作用,使得PHMB整理剂能够有效吸附于棉织物表面,提高棉织物的抗菌效果和持久性。
2纺织品抗菌安全性评价方法
2.1抗菌纺织品整理方法
2.1.1纤维整理法
在纺丝过程中直接加入抗菌剂制备抗菌纤维,再通过织造等工艺制备具有抗菌功能的织物,具有良好的抗菌效果,使用耐久性高,但存在加工难度大,同时对抗菌剂要求高等问题。主要通过两种方法制备:① 混合纺丝。将抗菌剂与纤维树脂均匀混合后,通过熔融纺丝法制备出抗菌纤维。这类方法主要对丙纶和涤纶等无活性侧基纤维应用较多,抗菌剂能均匀分布于纤维表面和内部。② 复合纺丝。将抗菌母粒与聚合物进行不同比例的复合纺丝,如中空、并列和镶嵌等,从而制得复合类抗菌纤维。
2.1.2后整理法
抗菌整理剂直接对织物进行处理,织物表面涂有抗菌剂,使织物具有抗菌性能。这种加工方法简单成熟,但存在耐久性差的缺点。具体方法如下:表面涂层法,直接将制备的抗菌整理剂溶液涂覆于织物表面,赋予织物一定的抗菌性能,但是不耐洗涤且对织物性能和手感有一定影响;②浸扎法,将整理剂制成乳液状,再经过浸扎、烘焙将其整理至织物上,一般将整理剂溶于树脂或其他黏合剂中,使抗菌剂牢固吸附于织物上;③ 微胶囊法,抗菌剂被微胶囊包裹,再通过黏合剂整理至织物表面,通过穿着者在使用过程中的接触和摩擦使胶囊破裂从而释放出抗菌成分。
2.2抗菌纺织品整理方法
2.2.1外观检测法
外观检验方法主要检测纺织品的一些参数和特性,如纱线厚度、颗粒均匀性、布亮度指数、色差、污渍等。外观检测法主要检测产品的基本特征,对功能性方面的检测效果不明显。
2.2.2物理性能检测法
物理性能测试方法是利用纺织面料、纱线等原料的物理特性来测试面料的强度、色牢度和弹性、吸湿性等物理性质进行检测,找到纺织品在材质和做工等方面存在的问题和瑕疵。该检测法除了能够检测纺织品的基本质量外,还可以对一些功能性(如防水性、透气性、免烫抗皱等)进行检测,从而在一定程度上审核纺织品的功能性特征。
2.2.3 化学检测法
化学检测法主要是专门检测纺织品的一些化学性质,如织物的酸碱度和甲醛含量、可分解致癌芳香胺染料、重金属含量以及有害微生物细菌的存活情况,更加深入地检测纺织品的质量,确保消费者的使用安全。
2.2.4 功能性检测法
功能测试法是测试功能性纺织品的特殊功能,如抗静电、防紫外线、防电磁辐射、阻燃、防水、防霉、杀菌等。这种检测方式对检测的仪器设备和技术要求比较高,需要经过多次不同类型的检测,才能全面检验纺织品的各项功能。上述检测方式的检测结果与检测人员的能力息息相关,实施者既要熟悉检测仪器的操作和助剂的配制,也要具有较强的分析判断能力。
结束语
近年来,随着人们生活水平的提高,国内外对纺织品抗菌安全性评价的研究日趋成熟,市场上出现了越来越多的功能性服装,对于抗菌纺织品我们还需要改进已有的抗菌材料,不断优化整理加工工艺,不断尝试开发新型抗菌材料,同时满足人体对环境友好的开发理念。
参考文献
[1]禾素纤维生物基广谱抗菌纺织品[J].纺织检测与标准,2021,7(04):52-53.