1、1第三章第三章 抗菌防臭纤维及纺织品抗菌防臭纤维及纺织品2主要内容主要内容第1节 概述1.细菌分类2.抗菌的起源及发展 第2节 抗菌剂及抗菌机理1.抗菌剂的定义及特性2.抗菌剂的分类3.抗菌剂的抗菌机理第3节 抗菌纤维生产1.甲壳素与壳聚糖纤维生产2.共混型抗菌纤维生产第4节 抗菌纺织品生产1.卫生整理剂2.生产方法第5节 消臭纺织品生产1.概述2.消臭方法及消臭纤维制造3.消臭效果评价第6节 纺织品抗菌性能测试方法及标准1.织物抗菌性能测试方法分类2.测试菌种的选择3.抗菌性能评价方法的选择3第第1 1节节 概述概述1.1 1.1 细菌分类细菌分类外形形态4细胞壁结构细胞壁结构5能引起人和动
2、物致病的微生物叫病源微生物，有八大类：能引起人和动物致病的微生物叫病源微生物，有八大类：1 真菌真菌:引起皮肤病。深部组织上感染。引起皮肤病。深部组织上感染。2 放线菌：皮肤，伤口感染。放线菌：皮肤，伤口感染。3 螺旋体：皮肤病，血液感染螺旋体：皮肤病，血液感染 如梅毒，钩端螺旋体病。如梅毒，钩端螺旋体病。4 细菌：皮肤病化脓，上呼吸道感染细菌：皮肤病化脓，上呼吸道感染，泌尿道感染，食，泌尿道感染，食 物中毒，败血压症，急性传染病等。物中毒，败血压症，急性传染病等。5 立克次氏体：斑疹伤寒等。立克次氏体：斑疹伤寒等。6 衣原体：沙眼，泌尿生殖道感染。衣原体：沙眼，泌尿生殖道感染。7 病毒：肝炎
3、，乙型脑炎，麻疹，艾滋病等。病毒：肝炎，乙型脑炎，麻疹，艾滋病等。8 支原体：肺炎，尿路感染。支原体：肺炎，尿路感染。生物界的微生物达几万种，大多数对人类有益，只有一少生物界的微生物达几万种，大多数对人类有益，只有一少部份能致病。有些微生物通常不致病，在特定环境下能引部份能致病。有些微生物通常不致病，在特定环境下能引起感染称条件致病菌。起感染称条件致病菌。61.2 抗菌的起源及发展40004000年前，埃及人就采用了浸渍某年前，埃及人就采用了浸渍某种植物药物的纺织品包裹木乃伊种植物药物的纺织品包裹木乃伊一战中，丹麦科学家开始了杀菌剂一战中，丹麦科学家开始了杀菌剂的研究工作的研究工作二战期间，德
4、军用季铵盐处理军服二战期间，德军用季铵盐处理军服7070、8080年代出现含锡、铜等的有机年代出现含锡、铜等的有机金属化合物和醌类及含硫化合物金属化合物和醌类及含硫化合物 九十年代从后整理向抗菌纤维和卫九十年代从后整理向抗菌纤维和卫生整理并举转变生整理并举转变7第2节 抗菌剂及抗菌机理2.1抗菌剂的定义及特性定义特性82.2抗菌剂的分类 抗菌剂的特性比较抗菌剂的特性比较特性 有机系列 天然系列 无机系列抗菌力 抗菌范围 持久性 耐热性 耐药性 气味颜色等 污染等 价格 安全性 注：优良，可以，很差9（一）无机类卫生整理剂1.1.金属离子抗菌剂 银银、铜、锌等。沸石沸石、玻璃、硅胶、磷灰石、磷酸
5、 钙、磷酸锆磷酸锆等 离子交换或吸附作用较多金属离子载体制备方法10AsAs5+5+=Sb=Sb2+2+=Se=Se2+2+Hg Hg2+2+Ag+Cu Cu2+2+ZnZn2+2+CeCe3+3+=Ca=Ca2+2+AsAs5+5+=Sb=Sb2+2+=Se=Se2+2+Hg Hg2+2+Zn Zn2+2+CuCu2+2+Ag+CeCe3+3+=Ca=Ca2+2+112.光催化类抗菌剂 目前,光催化抗菌剂主要有TiO2、ZnO、WO3、SnO2 和Fe2O3 等N 型 半导体金属氧化物。该类抗菌剂特点是耐热性比较高，必须有紫外光照射和有氧气或水存在 才能起杀菌作用。12（二）有机类卫生整理剂
6、 有机类卫生整理剂按其化学结构特征，可分为季铵盐类、苯类、脲类、胍类、杂环类、有机金属类等。1、季铵盐类 代表性的品种是3-（三甲氧基甲硅烷基）丙基二甲基十八烷基氯化铵（DC-5700），化学结构式为：N+C18H37CH3(CH3O)3Si(CH2)3CH3Cl132、苯酚类 苯酚类化合物具有抗菌活性，其中对氯间甲苯酚和对氯间二甲苯酚具有很活的杀菌力，但苯酚的气味影响了它们在纺织品上的应用。2，4，4-三氯-2-羟基二甲苯醚是一个著名的织物整理剂。其化学构为：OClOHClCl三氯生，学名“二氯苯氧氯酚”，又名“三氯新”、“三氯沙”等，化学名为“2,4,4-三氯-2-羟基二苯醚”。三氯生常态
7、为白色或灰白色晶状粉末，稍有酚臭味。不溶于水，易溶于碱液和有机溶剂。三氯生是一种广谱抗菌剂，被广泛应用于肥皂、牙膏等日用化学品之中。14 三氯生属于抗菌剂，本身毒性不大，但与氯消毒的水接触后产生的“氯仿”会致癌，并且，三氯生也不是牙膏中必需的添加剂。153 3、脲类和胍类、脲类和胍类 脲类和胍类抗菌剂的特点是广谱抗菌，如3，4，4-三氯二苯脲、三氟甲基二苯脲、烷基乙烯脲、十二烷基胍、1，6-二（4-氯苯双胍）己烷等。4 4、杂环类、杂环类 在杂环类抗菌剂中，2-（3，5-二甲基-1-吡啶）-4-苯基-6-羟基嘧啶对大肠杆菌、金黄色葡萄糖球菌等多种微生物有抗抑功能。5 5、有机金属化合物、有机金
8、属化合物 主要是有机锌、有机铜、有机钛等化合物。16（三）天然产物类卫生整理剂 天然产物类卫生整理剂主要分为两类：植物类提取物和动物类提取物。主要包括桧柏油、艾蒿、芦荟、山梨 酸、茶叶、甘草、姜黄根醇等。主要包括甲壳质和壳聚糖、鱼精 蛋白、溶菌酶、昆虫抗菌性蛋白质 等。172.3 抗菌剂的抗菌机理（一）无机抗菌剂的抗菌机理1 金属离子抗菌剂抗菌机理1.1 接触反应机理1.2 活性氧机理SHSH2AgSAgSAg+2H+酶-S-M n+塑料制品基材塑料抗菌添加剂活性氧细菌脱氢酶182.光催化类抗菌剂抗菌机理TiO2/ZnO+hve-+h+h+H2O OH+H+h+OH-OH e-+O2 O2-反
9、应生成的自由基非常活泼,能与细菌及其分泌的毒素反应,起到杀灭和清除细菌、残骸和毒素的作用。h+-D吸附吸附D氧化氧化DA吸附吸附A导带禁带价带价带EgTiO2粒子粒子Ee19（二）有机抗菌剂的抗菌机理 如硫氰酸酯 类化合物 如有机锡抗菌剂 如醌类抗菌剂 降低或消除微生物细胞内各种代谢酶的活性，阻碍微生物的呼吸作用阻碍核糖核酸的合成，破坏孢子的发芽加速磷酸氧化体系，破坏细胞的正常生理机能20阻碍微生物的生物合成，干扰微生物生长破坏细胞壁的合成阻碍类酯的合成45621第3节 抗菌纤维生产3.1甲壳素与壳聚糖纤维的生产1.甲壳素与壳聚糖纤维结构 甲壳素、壳聚糖与纤维素有相似的结构，它们可以看作是纤维
10、素大分子中碳2位上的羟基（-OH）被乙酰胺基（-NHCOCH3）或氨基（-NH2）取代后的产物。它们的化学结构见图。纤维素OOCH2OHOOHHOOOCH2OHHOHOOCH2OHOOHHOOOCH2OHHOHn22甲壳素壳聚糖 OOCH2NHOOHHOOOCH2NHHOHOOCH2NHOOHHOOOCH2NHHOHCOCH3CH3OCH3OCCH3OnOOCH2NH2OOHHOOOCH2NH2HOHOOCH2NH2OOHHOOOCH2NHHOHCCH3On23 1.溶解釜 4.贮浆桶 7.喷丝头 10.拉伸浴 13.卷绕辊 2.过滤器 5.计量泵 8.凝固浴 11.拉伸辊 3.中间桶 6.过
11、滤器 9.受丝辊 12.洗涤浴24 2.生产工艺 甲壳素或壳聚糖纤维生产的工艺很多，其主要原理、操作过程是相似的，只是在溶剂、凝固剂的选择、溶解、纺丝及后处理工艺等方面加以调整。其工艺路线一般分为两类：A、甲壳素（壳聚糖）溶解纺丝原液过滤脱泡计量纺丝一浴牵伸二浴定型洗涤干燥纤维。B、甲壳素（壳聚糖）改性处理纺丝原液过滤脱泡计量纺丝凝固浴牵伸定型洗涤干燥纤维。253.用途与质量指标 甲壳质与壳聚糖纤维可纺制成长丝或短纤维两大类。长丝主要用去捻制或编织成可吸收医用缝合线。短纤维经开松、梳理、纺纱、织布制成各种规格的医用纱布。甲壳质和壳聚糖纤维的质量指标品种 纤度 强度 伸长 打结强度 （d）（g/
12、d）(%)（g/d）干强 湿强 干伸 湿伸甲壳素 1.54 1.12.5 0.41.1 48 36 0.51.3 壳聚糖 1.54 1.13.1 0.41.4 814 612 0.51.5263.2共混型抗菌纤维的生产 共混纺丝法是将抗菌剂和分散剂等添加剂与纤维母体树脂混合，通过熔融纺丝来生产抗菌纤维。熔融共混纺丝时，纺丝温度一般达到200 以上，要求抗菌剂耐高温性能要好。对于共混成纤体系，一般要求抗菌剂的平均粒径小于1m甚至达到纳米级才能有良好的可纺性。271.抗菌母粒的生产 熔融法生产抗菌纤维的方法首先要制造抗菌剂含量较高的抗菌母粒。生产抗菌母粒的目的主要是使抗菌剂能更好的在基质中分散，避
13、免团聚，同时减少抗菌剂的用量。抗菌母粒制备工艺流程：抗菌剂的精制复配抗菌剂与载体树脂掺混、干燥螺旋挤出机熔融共混挤出造粒抗菌母粒282.抗菌纤维的生产抗菌纤维生产工艺流程：抗菌母粒 共混（或共混干燥）纺丝卷普通切片 绕拉伸其他后加工（工艺与同 类常规纤维同）29第4节 抗菌纺织品生产4.1 卫生整理剂 采用卫生整理剂整理织物，要求卫生整理剂具备以下条件：（1）用量极少即能对细菌具有抑制作用；（2）对人体无毒、无致敏性；（3）无色、无臭、无粘滞性；（4）不能使细菌产生耐药性；（5）与其它用剂具有相容性；（6）应用工艺简单，具有一定的耐洗牢度；（7）不影响纤维和织物的物理机械性能。30整理后的织物
14、特殊性能测试：整理后的织物特殊性能测试：致敏性：皮肤是否红肿致敏性：皮肤是否红肿毒性：毒性：半致死量半致死量314.2 整理方法 将抗菌剂添加至涂层剂中，对 织物进行涂层处理。某些无机抗 菌剂或非水溶性抗菌剂可用此种 方式，适用于任何纤维织物。将抗菌剂配制成一定浓度的整理 液，织物置入整理液中浸渍，脱 水后烘干。此法主要用于针织品 及巾被类产品。将整理液以浸轧的方式施加至织 物上，主要适用于平幅连续加工 机织物常用此整理工艺。表面涂层法浸渍焙烘浸轧焙烘32第5节 消臭纺织品生产5.1 概述恶臭物质 硫化氢、甲硫醇、三甲胺、氨气 臭鸡蛋味 大蒜味 鱼臭味 刺激性臭味33人体特有臭味人体特有臭味3
15、-甲基甲基-2-已烯酸已烯酸脚臭脚臭低分子量的羧酸、醛类、胺类低分子量的羧酸、醛类、胺类345.2消臭方法及消臭纤维制造消臭剂溶液型消臭剂溶液型消臭剂固态型消臭剂固态型消臭剂粉末型消臭剂粉末型消臭剂35（一）消臭方法1 感觉消臭 2 物理消臭 极性吸附：硫酸锌等金属盐和氧化铝等 金属氧化物 非极性吸附：活性碳、浮石、硅胶 臭气并未消除，嗅觉上的麻醉吸附、吸收恶臭分子363 化学消臭4 生物消臭中和、氧化、还原、加成等反应，生成无臭分子利用微生物或酶37（二）消臭纤维的制造混合法 是将有官能团的单体和树脂固着在纤维上，再使此官能团和消臭剂成分化学结合。如在粘胶人造丝的纺丝原液中加入活性炭分散水溶
16、液。原丝固着法 此法是目前较新的方法，如将常规人造丝纤维浸渍在阳离子化碱性处理剂（Cationon UK）中，然后经一系列后续处理即可制得消臭纤维。聚合物改性法 此法主要是将消臭剂加在原液中进行纺丝，从而赋予纤维以消臭功能；而熔融纺丝的涤纶纤维消臭加工，则是通过制成多孔质纤维和复合纤维后，才赋予其消臭功能。38 一般被当作废弃物处理的咖啡渣，经由特殊萃取、纳米研磨、多孔性及吸湿性材料改质等专利技术运用，成为全新素材，加入纤维中，不论不论是技术还是概念，都是对环境保是技术还是概念，都是对环境保护实际落实的一大步护实际落实的一大步。395.3 消臭效果评价1.化学分析法1 1 气体探测管法：适用于
17、高浓度的臭气气体探测管法：适用于高浓度的臭气2 2 气相色谱法：精确但麻烦气相色谱法：精确但麻烦3 3 臭气识别传感器法臭气识别传感器法 2.官能团试验法 1 1 直接采点法：直接采点法：包括六档臭气强度表包括六档臭气强度表示法、九档愉快和不愉快感觉表示法示法、九档愉快和不愉快感觉表示法 2 2 稀释法稀释法 40第6节 纺织品抗菌性能测试方法及标准6.1 织物抗菌性能测试方法分类1定量测试方法美国AATCC Test Method 100（菌数测定法）、FZ/T02021-92、奎恩实验法等 应用范围优缺点适用于非溶出性抗菌整理织物，该法的优点是定量、准确、客观，缺点是时间长、费用高 41菌
18、数测定法测试结果示意 422定性测试方法应用范围优缺点美国AATCC Test Method 90（Halo Test，晕圈法，也叫琼脂平皿法）、AATCC Test Method 124（平行划线法）和JIS Z2911-1981（抗微生物性实验法）等 一般适于溶出性抗菌整理，但不适用于耐洗涤的抗菌整理。优点是费用低，速度快，缺点是不能定量测定抗菌活性，结果不准确 43晕圈法测试结果示意 44456.2测试菌种的选择细菌革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌 革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌 金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌巨大芽胞杆菌枯草杆菌 大肠杆菌大肠杆菌荧光假单胞杆菌荧光假单胞杆菌 46真菌霉 菌癣 菌 黑曲
19、霉、黄曲霉、变色曲霉、桔青霉、黑曲霉、黄曲霉、变色曲霉、桔青霉、绿色木霉、球毛壳霉、宛氏拟青霉、绿色木霉、球毛壳霉、宛氏拟青霉、腊叶芽枝霉腊叶芽枝霉 石膏样毛癣菌、红色癣菌、紫色癣菌、石膏样毛癣菌、红色癣菌、紫色癣菌、铁锈色小孢子菌、孢子丝菌铁锈色小孢子菌、孢子丝菌 、白色念珠菌白色念珠菌 476.3 抗菌性能评价方法的选择目前国际上比较通用的是AATCC系列标准 上述三种方法均采用琼脂培养基接种菌种，放置试样后，经一定时间和温度的培养，观察试样周围的抑菌圈半径或抑菌宽度，以此评定样品的抗菌效力。AATCC-30：用于抗真菌效果评价的定性方法AATCC-90：用于抗菌剂筛选的抗菌效力快速定性方
20、法AATCC-14：对纺织品抗菌效力的半定量实验方法 481 抗细菌效力测定方法 Halo法 AATCC-90 定性 阻止带宽 改良AATCC-90(喷雾法)定性 显色的程度 改良AATCC-90（比色法）定量 显色的程度 Petrocci法 定量 阻止带Halo法评价依据评价依据 菌数减少法49菌数减少法 Latlief法 定量 菌减少率 Isquith法 定量 菌减少率 Majors法 半定量 滴定值 振荡瓶法 定量 菌减少率 改良振荡瓶法 定量 菌减少率 平行划线法 定性 阻止带 AATCC-147 半定量 阻止带宽度评价依据评价依据 502抗霉菌效力测定方法 大部分真菌无法计数菌落数，因此，纺织品抗真菌性能的评价主要通过观察试样接触真菌后，在一定条件下，真菌在试样上的生长情况来评定的，通常采用恒温恒湿悬挂法来评价。而对真菌生长程度的评定，则采用英国标准BS 6085-81来进行等级评定，其中0级为试样在规定条件下，真菌完全不能生长，而5级则为无任何抗真菌效果，一般等级在2级以上被认为是具有抗真菌效果。AATCC-90 定性 阻止带宽度 AATCC-30 定性 强度残留率 真菌生长抑制法 半定量 对菌生长抑制 平行划线法 定性 阻止带 AATCC-147 半定量 阻止带宽度评价依据评价依据
