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抗菌防臭和除臭纤维应091-4 刘敏（200921506220）摘要旨在介绍抗菌防臭、除臭纺织品的基本概念及机理、纳米无机抗菌防臭、除臭剂及其作用机理还有抗菌防臭除臭纤维和纺织品的制备与性能。
关键词纳米无机抗菌防臭除臭机理制备前言人类生存环境中存在各种各样的细菌和霉菌，常见的包括金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、黄曲霉菌和白色念珠菌等，另有一些是对人体汗液等代谢物起作用而滋生繁殖的“臭味菌”。
表皮葡萄球菌和棒状菌常见于内衣、内裤，导致外衣裤异味的菌类一般是杆菌孢子和少量表皮葡萄球菌。
在高温高湿的环境下，这些微生物在衣物上大量繁殖时，纤维容易受到其酸性或者碱性代谢物的作用而发生降解、变色，并生成挥发性恶臭物质，如醋酸、氨气等，还容易引发人体某些皮肤病，因此，抗菌和防臭历来是息息相关的。
为满足人们对纺织品卫生功能的高要求，纤维制品的抗菌防臭、除臭加工也就显得非常必要了。
（一）抗菌防臭、除臭纺织品的基本概念及机理纺织品实际上上是一种多孔材料，容易吸附气相、液相和固相物质。
在穿用过程中容易沾上汗液、皮脂等人体分泌的物质，也容易吸附环境中的。
所以，纺织品是微生物繁殖和传递过程中的重要载体和营养源。
而纺织品因受到微生物的酸性或者碱性代谢产物的作用会降解、变色，微生物能分解汗液中的糖分、脂肪酸和皮屑等物质，生成了不饱和脂肪酸和氨等有臭味的物质，产生异味。
随着科学技术的进步，为了适应人们的需要，各种功能性纺织品应运而生。
抗菌防臭纺织品是在纺织品使用状态下，通过抑制微生物的繁殖，从而抑制微生物产生异味，达到避免纤维制品变质，从而保持卫生状态的效果。
根据不同的抗菌剂，纺织品的抗菌机理有：①使细菌内的各种代谢酶失活，从而杀死细菌；②与细胞内的蛋白酶发生化学变化，破坏其机能；③阻断细菌DNA 的合成，从而抑制细菌的生长；④破坏细胞内的能量释放体系；⑤破坏蛋白质结构，产生代谢障碍；⑥通过静电场的吸附作用，使抗菌剂分子渗入细胞内部，使其破裂，内容物泄露而杀死细菌。
纺织品的抗菌性能与市场趋势在我们的日常生活中，纺织品无处不在，从衣物到床上用品，从窗帘到毛巾。
而随着人们对健康和卫生的关注度不断提高，具有抗菌性能的纺织品逐渐成为市场的新宠。
那么，什么是纺织品的抗菌性能？它又是如何实现的？当前的市场趋势又是怎样的呢？首先，我们来了解一下纺织品抗菌性能的定义。
简单来说，抗菌性能指的是纺织品抑制或杀灭微生物（如细菌、真菌、病毒等）生长和繁殖的能力。
这些微生物在适宜的环境中会迅速滋生，不仅可能导致纺织品产生异味、变色、变形等问题，还可能对人体健康造成潜在威胁，例如引发皮肤感染、过敏反应等。
实现纺织品抗菌性能的方法多种多样。
一种常见的方式是在纤维制造过程中添加抗菌剂。
这些抗菌剂可以与纤维原料均匀混合，从而使制成的纺织品具有持久的抗菌效果。
另一种方法是对纺织品进行后整理处理，将抗菌剂通过浸渍、涂层等方式附着在纺织品表面。
此外，还有一些新型的技术，如利用纳米技术将抗菌物质嵌入到纤维结构中，或者通过生物技术对纤维进行改性，使其具有天然的抗菌性能。
那么，具有抗菌性能的纺织品在市场上的表现如何呢？近年来，市场对这类产品的需求呈现出持续增长的态势。
这主要得益于人们健康意识的增强以及生活方式的改变。
在医疗领域，抗菌纺织品的需求尤为突出。
医院是各种病菌滋生和传播的高风险场所，医护人员的工作服、病人的床单被褥等都需要具备良好的抗菌性能，以减少交叉感染的风险。
此外，一些医疗用品，如口罩、手术衣等，也对抗菌性能有着严格的要求。
在运动和户外领域，抗菌纺织品也受到了消费者的青睐。
运动时人体会大量出汗，为细菌的生长提供了有利条件。
具有抗菌性能的运动服装和鞋袜能够有效地减少异味和细菌感染，提高穿着的舒适度和健康性。
同样，在户外活动中，人们暴露在各种环境中，抗菌的户外装备能够提供更好的保护。
在家庭生活中，消费者对具有抗菌性能的床上用品、毛巾、内衣等的需求也在不断增加。
特别是在疫情期间，人们更加注重家庭卫生，抗菌纺织品成为了许多家庭的选择。
抗菌纺织品的发展趋势是啥
随着人们对卫生和健康意识的提高，抗菌纺织品在市场中的需求不断增长。
未来抗菌纺织品的发展趋势包括：
1. 新型抗菌技术：传统的抗菌纺织品常常采用化学药剂进行抗菌处理，但这些药剂可能存在安全和环境问题。
未来的抗菌纺织品发展将倾向于使用新型抗菌技术，如纳米技术、抗菌纤维和天然材料等。
这些技术能够更有效地杀灭细菌，同时具有较低的环境污染和无毒性。
例如，纳米颗粒可以在纺织品表面形成抗菌层，从而抑制细菌的生长。
2. 功能多元化：未来的抗菌纺织品将更加注重功能多元化。
除了抗菌功能外，可能还具有防臭、吸湿排汗、防紫外线等特性，以满足消费者对高品质纺织品的需求。
3. 持久性和耐洗性：传统的抗菌纺织品在经过一定次数的清洗后，抗菌效果会逐渐减弱。
未来的发展趋势将注重提高抗菌纺织品的持久性和耐洗性，使其抗菌效果在多次清洗后仍能保持较高水平。
4. 应用领域扩大：当前抗菌纺织品主要应用于医疗、卫生和运动领域。
未来将会扩大到更多领域，如家居纺织品、服装、鞋袜等。
抗菌功能的应用领域扩大将进一步推动市场需求的增长。
5. 生态环保：未来抗菌纺织品的发展趋势还将注重生态环保。
从生产过程到使用后的处理，抗菌纺织品将更加注重环境友好和可持续发展。
抗菌防臭整理剂，为你营造清新环境生活中你是否遇到过毛巾发臭，衣服或鞋子老是出现臭味的情况？其实这是细菌等微生物的“杰作”它们在这些场所生存繁殖，便使得这些生活用品有了难闻的臭味。
在生活水平逐步得到提高的今天,服用纺织品的舒适性直接影响着人们的生活质量。
赋予抗菌防臭功能是纺织品性能提高的重要手段。
抗菌防臭功能纺织品能杀灭或抑制与其接触的细菌等微生物,从而起到卫生防臭的效果。
一般通过应用抗菌纤维或普通纺织品经后整理获得的功能性纺织品。
服装纺织品的抗菌性能最早应用在军事上,二战期间德军装备了经抗菌加工的军服减少了伤员的细菌感染。
20世纪60年代，抗菌后整理的卫生织物开始民用。
目前为止，对纯天然纤维制成的纺织品而言，后整理法是唯一解决抗菌功能的技术。
另外抗菌防臭功能性助剂还可以广泛应用在家纺，医疗用品等领域。
福尔普生抗菌防臭整理剂HOLPOSON®ABN抗菌防臭整理剂，是一种有机双胍类高分子抗菌整剂，适用于所有类型纤维，如：棉、黏胶、涤纶、尼龙等天然、合成及混纺织物,即可应用在针织物、梭织物、家纺产品。
本产品可以抑制以下细菌和真菌：革兰氏阳性、阴性菌，微真菌,抑制细菌、真菌和藻类的代谢和繁殖过程，终止细菌活动和生长。
经本产品整理可防止微生物繁殖引起的气味，使纺织品具有耐久的清新卫生感。
产品特性外观：无色透明液体成分：双胍类复合物溶解性：分散与水离子性：弱阳离子简易操作方法首先称取抗菌防臭整理剂，搅拌同时加水，然后稀释到所需要的浓度，按照如下工艺进行生产：1、浸轧法抗菌防臭整理剂：20-40g\L，pH值：6左右，轧液率：65-75%工艺：110℃烘干，然后150℃定型60-90秒。
2、浸渍法抗菌防臭整理剂：1-3%（owf），pH值：6左右工艺：浴比1：10，20℃浸渍处理20-30分钟，脱水（带液率60-110%），烘干。
3、喷洒法配制成50-60g\L（根据实际情况配制相应要求浓度）的溶液，喷洒在需要处理的产品表面，自然晾晒或烘干。
目录1抗菌整理剂的种类及其产品的安全性审查项目—2 2抗菌防臭整理剂的种类—————————— 33主要抗菌防臭剂及其抗菌机理——————— 74纺织品的最新研究进展—————————— 15（1）银的抗菌性————————————— 15（2）银的安全性————————————— 16（3）不同价态银的抗菌性能———————— 175光触媒抗菌除臭纺织品的研究进展及前景—— 18 A基本概念——————————————— 19B抗菌除臭机理————————————— 19C织物光触媒抗菌除臭剂的特点—————— 20D光触媒抗菌除臭纺织品的制备—————— 201抗菌整理剂的种类及其产品的安全性审查项目抗菌防臭功能纺织品能杀灭或抑制与其接触的细菌等微生物，从而起到卫生防臭的效果。
一般通过应用纺丝得到抗菌纤维或普通纺织品经后整理获得的功能性纺织品。
在生活水平逐步得到提高的今天，服用纺织品的舒适性直接影响着人们的生活质量。
赋予抗菌防臭功能是纺织品服用性能提高的重要手段。
服用纺织品的抗菌性能最早应用在军事上，二战期间德军装备了经抗菌加工的军服减少了伤员的细菌感染。
20世纪60年代，抗菌后整理的卫生织物开始民用。
目前为止，对纯天然纤维制成的纺织品而言，后整理法是唯一解决抗菌功能的技术，但有着不耐洗涤长效性不够的缺点。
因此不在我们的设计开发考虑范围内。
现在市场上，主要是采用新型的纳米级无机抗菌剂与涤纶、丙纶树脂共混纺丝，获得抗菌涤纶、抗菌丙纶，进而获得抗菌面料和抗菌纺织品。
通过对抗菌涤纶、抗菌丙纶以及抗菌涤棉50/50抗菌性测试得出，抗菌丙纶短纤效果较好，抗菌涤纶长丝抗菌效果不理想。
一般抗菌纤维规格，抗菌丙纶短纤0.97dtex，抗菌涤纶短纤1.74dtex。
现代抗菌防臭(又名卫生)整理剂的发展史，可追溯到1935年由G.Domak使用季铵盐处理的军服，以防止负伤士兵的二次感染。
1947年美国市场上出现了由季铵盐处理的尿布、绷带和毛巾等商品，可预防婴儿得氨性皮炎症[1]。
1952年英国Engel等人用十六烷基三甲基溴化铵处理毛毯和床(坐)垫面料，但由于季铵盐活性较低，不耐水洗和皂洗。
以后，曾一度使用有机汞、有机锡等高效杀菌剂作为纺织品的抗菌防臭整理剂。
但是，由于这类高效杀菌剂很容易引起人体皮肤的伤害，不久就被淘汰了。
以后抗菌防臭整理剂一直沿着安全、高效广谱抗菌和耐久性的方向开发。
直至1975年美国道康宁公司推出有机硅季铵盐(即商品名为DC-5700)，可以说是现代抗菌防臭剂中最完美的代表性品种之一。
但最近十多年来，无机化合物、纤维配位结合的金属化合物和天然化合物等三方面的抗菌防臭整理剂的开发研究，其进展令人瞩目。
抗菌防臭整理剂的用途主要涉及化妆品、食品、医药、造纸和纺织品等。
本文就纤维用抗菌防臭剂作一简单介绍。
2 抗菌防臭整理剂的种类抗菌防臭整理剂按其化学结构可分为:醇类、酚类、醛类、酯类、醚类、腈类、卤素类、吡啶、喹啉类、噻唑类、双胍类、二硫化合物、硫代氨基甲酸酯类、(多)糖类、表面活性剂类、无机化合物、金属类以及天然化合物等。
但有些抗菌防臭整理剂有不良的副作用，已禁止在服装面料方面使用。
如著名商品Irgasan DP300，其学名为2，4，4'-三氯-2'-羟基二苯醚，其整理产品与含氯漂白剂作用后，会生成三种有毒的氯化物，反应式如下:上述生成物经热或紫外线照射后，会进一步生成四氯二氧杂环己烷(即四氯二噁氧)的致癌物质[2、3]，故早己禁用。
此外，如2-溴化肉桂醛，2-(3，5二甲基吡唑基)-4-羟基嘧啶和2-(4-噻唑基)苯并咪唑等也都列人禁用范围。
因此，抗菌防臭剂及其整理产品的安全性极为重要，必须经过严格的毒性审查，同时还要符合生态环境的要求。
表1是日本规定的抗菌防臭剂及其产品的安全审查项目内容。
表1抗菌防臭剂及其产品的安全性审查项目[4]注: ⊙全部试验；○一次性试验结果;-洗餐具布和拭食品布，需按食品卫生法规定有关试验。
目前，符合上述安全性要求的市售抗菌防臭剂主要品种如表2所示。
表2 市首抗菌防臭剂的主要品种[5]3 主要抗菌防臭剂及其抗菌机理并非所有具有安全性、高效广谱抗菌和耐久性的抗菌防臭剂都可用于纺织品，它需对染料色光、牢度以及纺织品的风格无负面影响，同时应与常用的纺织助剂有良好的配伍性。
兹将几种主要抗菌防臭剂及其抗菌机理简述如下。
3.1 无机化合物以无机化合物作抗菌防臭剂是近年开发较为成功的品种，它适宜添加于合成纤维熔融纺丝原液中，在应用中的变色问题已得到改进。
银、铜和锌有抗菌作用，而其载体主要是硅、磷灰石、泡沸石、磷酸锆、氧化钛等无机化合物，其最大优点是耐热性可达500℃以上，而且非常稳定和安全。
但加入合成纤维纺丝原液最大的困难是粉末或颗粒的粒径。
关于无机化合物的抗菌机理，目前众说纷纭，尚无最终的说法。
一般认为是银离子溶出机理，与光作用产生活性氧机理。
无机化合物类抗菌防臭剂以泡沸石为代表，有天然的或合成的，以及具有离子交换性能与银等金属离子结合而成的泡沸石(金属置换量约1%-2%)。
这类抗菌防臭剂大多混人熔融纺丝原液中，添加量为1%左右，如聚酯或聚酰胺等合成纤维。
代表性产品如日本钟纺的Bactekiller,泡沸石的示意式如下:xM2/n O·Al23·ySiO2·zH2O式中: x;金属氧化物;y:氧化硅;z;结晶冰的系数;n;金属的原子价;M;1～3价的金属，作为抗菌泡沸石，以Ag、Cu和Zn为多。
这类抗菌防臭剂的急性毒性LD50在5000mg/kg以上，变异原试验呈阴性，对皮肤刺激呈准阴性。
美国环境保护局(EPA即Environmemtal protection Agency)的毒性试验及环境影响均认为是安全的。
此外，最新资料表明[6]，纳米级的超微粒子的锌氧粉(粒径为0.005-0.20μ)除可作熔融纺丝原液的添加剂外，也可加入涂层浆中，使涂层织物具有紫外线屏蔽功能和抗菌防臭功能。
＞2000mg/kg(经口与皮肤，小超微细锌氧粉的安全性极高，其急性毒性LD50鼠)，Ames变异原试验呈阴性，对皮肤也没有刺激性。
3·2 与纤维配位的金属化合物与纤维能形成配位的金属化合物，其代表性产品是阳离子可染聚酯与银离子结合的银磺酸酯，如下式所示:其制备方法是将阳离子可染聚酯织物，在浴比为1:5条件下，在0.002%浓度的硝酸银溶液中浸渍处理，于沸腾时搅拌处理2Omin;待冷却后，用水洗净烘-)与银离子(Ag+)结合而固着，即具有抗菌性。
干，使聚酯的可染性基团(SO3这种金属配位形成抗菌性机理，是利用银离子阻碍电子传导系统，以及与DNA反应，破坏细胞内蛋白质构造而产生代谢阻碍。
3．3 铜化合物以铜化合物作为抗菌剂的开发，当推由日本蚕毛染色株式会社的商品"Samdaron-SSN"，它具有导电和抗菌两种性能;以及由旭化成公司开发的导电抗菌性粘胶纤维，其商品名为"Asahi BCY"。
前者将聚丙烯腈织物或纤维浸渍于含有铵及羟胺硫酸盐的硫酸铜溶液中(浓度为2%-3%)，进行还原处理。
聚丙烯腈上的氰基与硫化亚铜产生络合反应，生成稳定的含铜配位高分子化合物。
经上述处理后，除抗菌性外，还具有导电性。
该产品耐洗性能卓越，对细菌和真菌具有强大的杀灭效果。
产品的安全性良好，=1320mg/kg(经口、小鼠)，大肠杆菌和沙门氏菌(Sallmonella急性毒性 LD50typhimusium)的变异原试验呈阴性，河合法的皮肤贴敷试验呈准阴性。
后者是在铜氨再生纤维素制造过程中控制硫化铜量，使铜化合物均匀分散于纤维中，之后经硫化处理(如硫化钾等)，使纤维中硫化铜(CuS和CuS)含量为215%-20%。
这种改性粘胶除具有抗菌性外，同时有除臭、导电和阻燃性能。
以上两种导人铜化合物的纤维，其抗菌机理是藉铜离子破坏微生物的细胞膜，与细胞内酶的硫基结合，使酶活性降低，阻碍代谢机能抑制其成长，从而杀灭之。
此外，棉和羊毛等天然纤维，也可藉化学方法改性后，导人铜、锌等金属，同样可产生抗菌防臭性能。
3.4季铵盐季铵化合物是最常用的抗菌剂，由于其与纤维的结合力很差，故与反应性树脂并用，以提高其耐久性。
例如，日本可乐丽的Saniter与日清纺的Peachfresh，就是季铵盐与反应性树脂同浴整理而成的商品。
季铵盐抗菌剂系脂肪族季铵盐或聚烷氧基三烷基氯化铵(polyoxyalky trialkyl Amonium Chlorid)，化学结构通式如下:R～脂肪烷基；X-～阴离子；R’～CH2CH2；R～CH3这类抗菌剂主要用于纯聚酯织物上。
急性毒性LD50= 6510mg/kg(经口、小鼠)；对兔子的皮肤刺激试验、Ames变异试验及大肠杆菌变异试验呈阴性;鱼毒性Tl50=4lmL/L；对人的皮肤贴敷试验呈准阴性，故安全性很高。
季铵盐的抗菌机理是利用表面静电吸附，使微生物细胞的组织发生变化(酶阻碍细胞膜的损伤)，从而使酶蛋白质与核酸变性。
3·5 有机硅季铵盐类这类抗菌剂中最著名的是美国道康宁公司的DC-5700，其活性成分的学名为3-(三甲氧基硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化物[3-(Trimethoxyriyl)propyloctadecyl dimethyl ammonium chloride]，其结构式如下:结构上的三个甲氧基能与纤维上的羟基进行脱甲醇反应，生成共价键而使抗菌剂牢固地附着在纤维表面;同时，三个甲氧基能水解聚合，在纤维表面上形成薄膜而坚牢地附着在纤维表面上;其阳离子(N+)部分与纤维表面上的负电荷会相互吸引形成离子结合(静电结合)，使由它自身脱水缩合形成的薄膜与纤维具有坚牢的附着力，从而产生良好的耐久性。
该产品获得美国环境保护局(EPA)的许可证，编号为34292-1，产品典型特性为:有效成分(%) 42(甲醇溶液)PH值 7.5比重(25℃) 0.87闪点(℃) llDC-5700经美国环境保护局检验，其急性毒性LD50= 12.27g/kg(经口、老鼠);对兔子的皮肤刺激试验没有反应;对虹鳟鱼的毒性TL50=56mg/L，此外还进行了亚急性毒性、变异原试验、催畸试验、粘膜刺激试验等18项试验，以及袜子穿着试验，均证实安全性很好。
DC-5700抗菌剂另一个特点是其广谱抗菌，效力涉及革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、霉菌、酵母菌和藻类等，如表3所示。
表3对DC-5700敏感的微生物与DC-5700结构类似的商品3-(三甲氧基硅烷基)丙基二甲基十四烷基季铵盐，其性能也相类似。
这类抗菌剂的抗菌机理是藉季铵盐分子中阳离子，通过静电吸附微生物细胞表面的阴离子部位，以疏水性相互作用，使细胞内物质漏泄出来，使微生物呼吸机能停止而将其杀灭。
