抗菌防臭整理的方法及SCJ-2000整理劑的應用

何麗清，黃桂珍

(廣東紡織職業技術學院, 廣東 佛山 528041)

1 綜述

抗菌防臭整理技術是一門牽涉面十分廣泛的的學科，它涉及染整工程、化工、醫學及微生物學等多門學科。該技術是將抗菌防臭整理劑應用于紡織品上，根據織物的用途給織物提供不同程度的的抗菌功能[1]?？咕碇兴鶓玫目咕鷦┯性S多種類，具有不同的化學性質、使用方法、作用方式、對人類和環境的影響及在不同的纖維上表現出不同的耐久性。

隨生活水平的不斷提高和科學技術的進步，人們對舒適健康生活的追求越來越高，對自身的衛生保健意識日益增強，抗菌防臭、抑菌、消臭功能的紡織品受到了國內外消費者的歡迎。據Textiles Intelligence發布的一份最新功能紡織品市場調研報告顯示，消費者對抗菌紡織品的需求正在迅速上升。抗菌紡織品在消除異味、防止細菌滋生和減少皮膚傳染病等方面起著關鍵的作用。該報告估計，紡織品抗菌劑的用量將以15%的年增長率上升，成為紡織品市場上增長最快的功能添加劑之一。

紡織品中特別是家居用品因其環境適應細菌生長，所以對家居用品進行抗菌整理很重要，抗菌面料具有抑制細菌在紡織產品上繁殖的作用[1]，而經特定設計加工的抗菌面料能殺死纖維制品上的細菌?？咕莱粽韽V泛用于內衣、睡衣、運動衣、襪子、鞋襯布、嬰兒尿布；醫院及賓館的床單、被單、枕套；服務行業的工作服、部隊的服裝及醫用繃帶和紗布等等。

早在4 000年前，古埃及人就采用草藥浸漬處理木乃伊裹尸布，它可謂是抗菌整理的起源。第一次和第二次世界大戰，抗菌整理得到了應用，在戰場上使用了抗菌劑。戰后，日本和美國就投入大量的人力物力去研究抗菌織物?？咕莱舻募庸ぎa品曾經在1955年出現過，但由于技術的缺陷，這種產品很快就在市場上消失了。直到20世紀60年代到70年代，抗菌劑有了新的發展，那時所用的抗菌劑大部分是溶出型抗菌劑，它們在紡織品整理中，用量很少，效果很明顯，但是耐洗性很差，所以也沒有得到很好的發展。

到了上世紀80年代，抗菌整理進入了嶄新的發展階段，出現效果好、安全性高、耐洗滌的抗菌整理劑，且加工技術日漸成熟，但尚存在抗菌譜問題和耐久性問題。進入上世紀90年代，抗菌整理又有了新的發展，耐久性、抗菌性得到了解決，而且還出現了抗菌阻燃、抗菌防靜電防污、抗菌拒水拒油等多功能產品[2]。

目前，日本是全世界最大的抗菌紡織品生產基地和消費市場之一。我國在抗菌紡織方面的研究起步較晚，但發展迅猛，抗菌劑的質量水平、檢測方法等已達到了先進水平，最具有代表性的是北京潔爾爽高科技有限公司的抗菌衛生整理技術，該公司生產的抗菌整理劑SCJ-2000，得到了美國、日本等國家及國內權威機構的紡織、衛生檢測機構的認證，如日本紡織檢查協會、中國醫學科學院等等。

2 抗菌整理劑的作用機理與方式

2.1 抗菌整理劑的作用機理

抗菌整理主要是通過抗菌劑使織物對微生物起到抗拒的作用。不同品種的整理劑，其抗菌機理和作用方式不同?？咕鷦┲饕幸韵伦饔茫阂皇庆o菌作用，在抗菌劑的作用下使微生物的個體生長繁殖受阻，從而使微生物數量增加速度降低；二是殺菌作用，殺滅微生物個體，降低體系中的微生物的絕對數量?？咕饔檬庆o菌作用和殺菌作用的綜合作用[3]，但對于不同的微生物和不同的抗菌劑 ，這兩方面的作用也有所不同。大部分的抗菌劑是通過對菌類的細胞膜、細胞核、細胞壁等生物組織的改變和破壞而達到消滅微生物的目的。常見抗菌劑的作用機理見表1。

表1 常用抗菌劑的作用機理

2.2 抗菌防臭整理劑的作用方式

一是傳統釋放型的抗菌劑，它離開紡織品后與微生物產生反應；二是非傳統型抗菌劑，它以分子狀態與織物結合，利用電子吸附(細胞膜的生化反應)的方式，將與它們接觸的微生物殺滅。

在抗菌劑的使用過程中，釋放型抗菌劑經常有些不規則的損耗，有的將釋放型技術應用在纖維內，且為了延長抗菌劑的使用壽命將釋放速率降低，甚至將它們加到磷酸鋯層狀結構或玻璃陶瓷中[4]。不管釋放型抗菌劑是被混入到纖維里、放入固著劑內或簡單地僅是添加到織物中，它們的功能都是相同的，即在一定的時間內，有一定量的藥劑釋放出來，從而起到殺死或抑制微生物繁殖的作用。

3 抗菌整理紡織品的生產方法

雖然抗菌紡織品的種類繁多，但其生產方法可以分為兩種：一種是共混紡絲法，該方法的好處是無需進行后整理，成本較低；另一種是利用抗菌劑對織物進行后整理加工的方法，目前使用比較廣泛的抗菌紡織品都是通過后整理的方法制成的，大約占其總量的80%。在生產實踐中，可根據不同的生產方式和用途，選取不同的抗菌劑，從而制造出高性能的抗菌紡織品。

3.1 后整理法

抗菌整理加工是在紡織品整理過程中，采用浸漬、浸軋、涂層或噴涂等方法將抗菌劑施加在纖維上，并使之固著在紡織品中的一種方法。

代表性抗菌整理加工法，大致如下：

(1)以反應性樹脂為媒介，使抗菌劑熱固著在織物上的方法。該加工方法是用抗菌劑處理織物，在反應性樹脂的媒介作用下，將抗菌劑熱固著在織物中。例如，在微粉狀殼聚糖水溶液中，混合可成膜的反應性樹脂，用噴霧法、浸軋法或涂層法中的任何一種方法，將它附著在尼龍或滌綸纖維織物表面，于130 ～ 180 ℃熱處理0.5～3 min，使抗菌劑熱固著在纖維表面。用這種加工法制造的代表性商品有日本敷紡的Nonstack，郡氏的Sanityze等。

(2)抗菌劑吸附固著在纖維表面的方法。例如，在滌綸織物染色后的還原洗凈或皂洗操作時，將織物浸漬在加熱到50～100 ℃的0.05%(V/V)1，1-六甲撐-雙[5-(4-氯苯基)雙胍]二鹽酸鹽溶液中，處理15～60 min，脫水后經干燥工序，使抗菌劑吸附固著在纖維表面。用該加工法制造的代表性商品有Naigai的“Odoiute”，日本蠶絲染色的“Sandaulon SSN”。

(3)在有機硅系季銨鹽的三甲氧基和纖維表面的羥基之間進行脫醇反應，使抗菌劑固著在纖維上的方法。該加工法是通過纖維表面的羥基和有機硅系季銨鹽的三甲氧基產生共價鍵，將抗菌劑固著在纖維上。例如，用浸漬法和浸軋法，將有機硅系季銨鹽(如Jlsun ? SCJ-877)處理棉織物表面，于80～120 ℃干燥，去除水分和甲醇(或乙醇)。在該操作中，抗菌劑成分分散在水中，使三甲氧基分解，纖維表面與抗菌劑成分中的氧原子形成共價鍵，同時，使有機硅反應性樹脂接枝共聚，形成非常結實的薄膜，使抗菌劑熱固著。用該加工法制造的代表性商品有東洋紡的Biosil，大和紡的milaklset以及倉紡的Cransil等。

(4)用噴濺法將金屬附著在纖維表面的方法。自1852年Grrove發現噴濺現象以來，它就用于制作薄膜。噴濺法有二極直流噴濺法、高頻噴濺法、磁控管噴濺法、反應性噴濺法。例如用洗滌劑充分洗凈滌綸塔夫綢后干燥，然后將試樣裝在磁控管裝置的圓筒容器內，開始將真空裝置內的壓力減小至1×10-3Pa后，在直流電壓100～1 000 V下放電30 min，去除附著在目標物(銀、銅)表面上的雜質。接著，將圓筒轉動速度設定為10 r/min，用18 ℃冷卻水循環，在控制目標物溫度上升的同時，進行規定時間(12～120 s)噴濺。用該加工法制造的產品目前尚未商品化。

3.2 纖維改性法

由于化學纖維可以為纖維改性提供十分廣闊的天地，人們開始逐漸把紡織品抗菌處理的視角轉向纖維改性以獲取具有持久抗菌效果的紡織品。隨著化學纖維的迅速發展，抗菌纖維在纖維消費領域中逐漸占主導地位，各種純化纖或者化纖與天然纖維的混紡產品已成為各類紡織品的主角[5]。國際上自上世紀80年代開始出現通過化學纖維的高分子結構改性和共混改性的方法制取抗菌纖維的方法，其中以共混方式為主。

共混紡絲法是將抗菌劑和分散劑等助劑與纖維基體樹脂混合，通過熔融紡絲生產抗菌纖維。采用該法，抗菌劑要經過與基體樹脂熔融混合、紡絲、拉伸等工序，要求抗菌劑耐溫性能好，粒徑足夠小。

在紡絲過程中，將抗菌劑摻加到聚合物中混合紡絲，對于濕紡而言，即將合適的整理劑經有機溶劑溶解后加入到紡絲原液中。而熔紡則是將整理劑制成抗菌母粒，再與原料共混后熔融紡絲，此類抗菌劑要求耐高溫，且對于聚合物有良好的分散性和相容性。

早期用于化纖共混紡絲的抗菌劑一般均為含金屬離子的復合物，其中有不少抗菌劑含重金屬離子。近年來，隨著人們環保意識的增強，重金屬離子對人體的生態毒性問題已逐漸被重視，抗菌效果好但毒性較大的含重金屬離子的抗菌劑已逐漸被淘汰，取而代之的是含有金屬離子的復合物。目前所用的是對人體無害的金屬氧化物、鹽或在負載物及金屬化合物上的活性金屬離子，如含Ag沸石，Zn、Cu復合物或TiO2等。這種抗菌劑有廣譜抗菌效果，對人體無害，而且熱穩定性好，有利于共混紡絲。據報道通過這種方法制得的抗菌纖維的抗菌率僅達70%～80%，抗菌效果不理想。到了上世紀90年代，我國成功研制出具有永久性的抗菌劑。

除了共混紡絲法，對纖維進行改性還可采用復合紡絲法和化學接枝改性法[6]。復合紡絲法是利用含有抗菌成分的纖維與其他纖維或者不含抗菌成分的纖維復合紡絲，制成并列型、芯鞘型、鑲嵌型、中空多心型等結構的抗菌纖維。化學接枝法是通過對纖維表面進行改性處理，進而通過配位化學鍵或其他類型的化學鍵結合具有抗菌作用的基團，使纖維具有抗菌性能的一種加工方法,即利用化學改性技術。

4 抗菌防臭整理劑的應用

抗菌防臭整理劑SCJ-2000是一種永久型非溶出性抗菌衛生整理劑,它具有良好的安全性、廣譜高效的抗菌性和優異的耐洗滌性，對織物的白度、色光、強力、手感和透氣性無不良影響。其價格低廉，使用方便，適用于棉、麻、絲、毛、滌綸、錦綸、腈綸、黏纖等織物的抗菌衛生整理。如生產具有抗菌、防臭、防霉功能的床單、內衣、毛巾、襪子、地毯、無紡布、鞋用布、室內裝飾用品及空氣過濾材料等。

4.1 應用方法

4.1.1 浸漬工藝

4.1.1.1 工藝流程

織物→漂染→浸漬抗菌劑(浴比1∶10 SCJ-2000, 柔軟劑，50～70℃, 30～40 min ) →脫水→烘干

4.1.1.2 工藝處方

SCJ-2000 30～40 g/L

柔軟劑 適量

4.1.1.3 工藝配方

SCJ-2000 5%

柔軟劑 適量

4.1.1.4 化料操作

首先向浸漬槽內加入清水(浴比1∶10),再加入5%(owf) SCJ-2000 ，攪拌，最后加入柔軟劑。

4.1.2 浸軋工藝

4.1.2.1 工藝流程

織物→漂染→烘干→浸軋抗菌溶液 (軋液率80%)→烘干(80～110 ℃)→拉幅(150 ℃, 30 s)

4.1.2.2 工藝配方

以軋液率80%為例。

SCJ-2000 50 g/L

柔軟劑 適量

4.1.2.3 化料操作

以按照4.1.2.2工藝配方配制100 L溶液為例。

首先在化料桶內加入大約80 L水，接著加入5 Kg SCJ- 2000 ，再加入適量柔軟劑，最后加水至100 L，攪拌均勻。

4.2 抗菌效果檢測

抗菌效果檢測結果見表2。

表2 抗菌檢測表

4.3 結果討論

抗菌防臭整理劑SCJ-2000帶有多個高活性基團，可分別與纖維上的-OH、-NH-形成牢固的共價鍵, 抗菌劑和織物合為一體，使抗菌處理后的織物具有優異的耐洗滌性。SCJ-2000帶有的抗菌基團作用于細菌的細胞膜，使細胞膜缺損，通透性增加，細胞內的胞漿物外漏，也可阻礙細菌蛋白質的合成，造成菌體內核蛋白體的耗盡，從而導致細菌死亡。SCJ-2000帶有的抗菌基團還選擇性地作用于真菌細胞膜的麥角固醇，使細胞膜通透性改變,導致細胞內的重要物質流失，從而使真菌死亡。

經中國人民解放軍衛生監測中心、中國疾病預防控制中心、日本紡織檢查協會、日本化纖檢查協會、ITS等多家權威單位測試和應用證明:經SCJ-2000 抗菌整理后的織物具有高效的抗菌、防臭、防霉、止癢作用,對接觸織物的MRSA、金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、淋球菌(國內流行株)、淋球菌(國際標準耐藥株)、肺炎桿菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、枯草桿菌、蠟狀芽胞桿菌、白色念珠菌、絮狀表皮癬菌、石膏樣毛癬菌、紅色毛癬菌、青霉菌、黑曲霉菌等有害菌具有優異的抗菌作用；高度耐干洗和水洗；對皮膚無刺激性、無過敏反應，無毒，無致畸性，無致突變性，無潛在致癌性，不含甲醛和重金屬離子等有害物質，符合環保要求；能有效地預防疾病通過織物傳染，對防治腳癬、股癬、濕疹、癤癰、汗臭、腳臭、皮膚騷癢有顯著效果。專家認為SCJ抗菌整理布可有效地預防皮膚病和性病的傳染，應開發系列產品，擴大應用范圍。

5 結論

隨著抗菌整理技術特別是紡織品抗菌整理技術的日益成熟，抗菌整理工藝已成為紡織品常規后整理工藝。由于環境的污染越來越嚴重，而人們對生活質量的要求越來越高，人們的健康意識不斷加強，因而抗菌防臭整理將成為人們關注的焦點，將得到更廣泛的應用和更好發展。在品種繁多的抗菌防臭整理劑中，抗菌防臭整理劑SCJ-2000是性價比優越的一種，在市場上得到了大量的運用。

[1]商成杰.抗菌衛生整理的研究[J].產業用紡織品, 1987 (6): 1-9.

[2]鄒承淑, 商成杰.抗菌整理織物的改良Quinn氏測試法[J].印染, 1994 (7): 33-35.

[3]林俊嬌, 劉宏喜.抗菌整理技術的應用實踐[J].上海紡織科技, 2005, 33(1): 38.

[4]朱亞偉, 任學宏, 胡韻.紡織品抗菌后整理加工現狀[J].印染助劑, 2005, 22(1):10-14.

[5]李俊英.聚硅氧烷季銨鹽抗菌整理劑的合成及應用[J].日用化學工業, 2003,33(4):249-251.

[6]何麗清.AEM5700抗菌防臭加工生產工藝[J].染整技術,2008(7): 19-20.