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楊喆、張熙雨
中國紡織科學(xué)研究院研發(fā)中心
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們在滿足衣、食、住等基本需求之后,開始追求舒適愉快的生活方式。在影晌人們生活質(zhì)量的眾多因素中,健康無疑是首要的。因此,如何避免細(xì)菌的傳播和感染就顯得十分迫切。
在人體致病菌的繁殖和傳遞過程中,服裝是一個重要的媒介。如人體在穿著服裝過程中,織物會沽污很多汗液、皮脂及其它各種人體分泌物,同時也會被環(huán)境中的污物所沾污,這些污物是各種微生物的營養(yǎng)源,尤其在高溫潮濕的條件下,成為各種微生物繁殖的良好環(huán)境。致病菌在服裝紡織品上不斷繁殖以及細(xì)菌分解在織物上,使污物產(chǎn)生臭味,并導(dǎo)致皮炎及其它疾病的發(fā)生,使人們受到因微生物侵蝕后的健康損害。因此開發(fā)十種具有廣譜抗菌、抗菌持久以及其它技術(shù)指標(biāo)優(yōu)良的具有抗菌功能的紡織品是技術(shù)進(jìn)步的必然結(jié)果。
1、抗菌材料的分類及特點(diǎn)
人類使用抗菌材料的歷史由來已久,抗菌材料一般可分為有機(jī)抗菌材料和無機(jī)抗菌材料兩大類。有報(bào)道稱公元前古埃及人就開始使用天然抗菌材料了。由于化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,大量有機(jī)類的抗菌材料開始被應(yīng)用,極大地改善了人們的生活環(huán)境衛(wèi)生狀況。但在使用過程中有機(jī)抗菌材料的耐久性、溶出量的控制以及由此產(chǎn)生的副作用等問題逐漸被認(rèn)識到,這些問題影響了它們的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。通常有機(jī)抗菌材料根據(jù)其化學(xué)分子結(jié)構(gòu)而將其分成20余大類,像結(jié)構(gòu)較為簡單的醛基水溶液類及結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的異噻唑和咪唑類等,它們的特點(diǎn)都是具有一定的揮發(fā)性和毒性,耐溫性差,一般在200℃以內(nèi),長期使用有溶出、析出等現(xiàn)象,容易對皮膚和眼睛等造成刺激和腐蝕,甚至有的還存在致癌和壞血的潛在危險(xiǎn),因此使用中必須十分注意控制濃度。
無機(jī)抗菌材料主要是指重金屬離子Ag+、Zn2+、Cu2+或以含這些離子的硅酸鹽或磷酸鹽為載體的抗菌材料。與有機(jī)抗菌材料相比,它具有較好的耐熱和安全性,且抗菌能力強(qiáng)、耐久性好等特點(diǎn),其中尤其以Ag+的滅菌性能為人們所關(guān)注,它對各種致病細(xì)菌如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等都有強(qiáng)烈的殺滅效果,而且所需濃度極低,一般用量為10-6即可滅菌(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。這類無機(jī)抗菌材料與成纖聚合物共混可紡制成具有永久抗菌性能的抗菌纖維.
2.抗菌劑的抗菌機(jī)理
有機(jī)抗菌劑殺菌機(jī)理主要是帶正電荷的胺基與細(xì)胞表面的負(fù)離子相結(jié)合,以物理作用破壞其細(xì)胞膜,使
細(xì)菌死亡。
天然抗菌劑是利用其分子中的氨基與細(xì)菌細(xì)胞壁表面的陰離子結(jié)合,阻礙其生物合成而起到抗菌作用。昆蟲對環(huán)境的適應(yīng)力很強(qiáng),因此從它們體內(nèi)分離出的天然的抗菌物質(zhì)是很好的抗菌材料,但這方面的研究才剛剛開始。
無機(jī)抗菌材料實(shí)際使用的金屬離子僅限于對人體安全的銀、鋅、銅離子,其中以載銀抗菌材料最佳,其抗
菌機(jī)理是:
(1)接觸反應(yīng)。即銀離子與細(xì)菌接觸反應(yīng)后,造成微生物固有成分破壞或產(chǎn)生功能障礙。當(dāng)微量的銀離子到達(dá)微生物細(xì)胞膜時,因后者帶負(fù)電荷,依靠庫侖引力,使兩者牢固吸附,銀離子穿透細(xì)胞壁進(jìn)入胞內(nèi),并與SH基反應(yīng),使蛋白質(zhì)凝固,破壞細(xì)胞合成酶的活性,細(xì)胞喪失分裂增殖能力而死亡。銀離子還能破壞微生物電子傳輸系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和物質(zhì)傳輸系統(tǒng)。當(dāng)菌體失去活性后,銀離子又會從菌體中游離出來,重復(fù)進(jìn)行殺菌活動,因此其抗菌效果持久。
(2)催化反應(yīng)。在光的作用下,銀離子能起到催化活性中心的作用,激活水和空氣中的氧,產(chǎn)生羥基自由基·0H和活性氧離子02,而活性氧離子02.具有很強(qiáng)的氧化能力,能在短時間內(nèi)破壞細(xì)菌的增殖能力,致使細(xì)胞死亡,從而達(dá)到抗菌目的。
論文來源:全國塑料著色與色母粒學(xué)術(shù)交流會,2004年