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技術(shù)文章
羊毛織物應(yīng)該怎么做抗菌整理
抗菌整理機理
不同抗菌劑的作用單元和作用對象不盡相同。其機理可總結(jié)為兩類：一是利用抗菌劑中的陽離子基團通過靜電作用吸附到帶負(fù)電的細(xì)菌細(xì)胞壁，它們能夠破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)、抑制蛋白合成、使細(xì)胞合成酶失活，還可通過改變細(xì)胞壁通透性，使細(xì)胞內(nèi)溶物滲出達(dá)到抗菌效果；二是利用納米材料的小尺寸效應(yīng)和光化學(xué)活性，在光催化條件下產(chǎn)生強氧化基團與微生物反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)菌死亡。
抗菌整理方法
基于常用抗菌劑的抗菌機理，羊毛纖維的抗菌整理可分為無機金屬離子抗菌整理、有機抗菌整理、天然抗菌整理及納米材料抗菌整理。
無機金屬離子抗菌整理
在抗菌整理過程中，人們早已使用金屬鹽化合物處理織物并賦予織物特種功能。羊毛纖維結(jié)構(gòu)特殊，含有多種氨基酸結(jié)構(gòu)，氨基酸殘基上有能吸附各類金屬離子的氨基、羧基、羥基等極性基團。
研究表明，羊毛纖維吸附金屬離子受離子種類、濃度、溶液pH值、處理時間和溫度等因素影響，其中pH值影響最大。以銀離子和銅離子為例，在酸性條件下，Ag+和Cu2+主要與羧基結(jié)合，pH值小于羊毛等電點（4.2～4.8）時纖維表面帶正電荷，與Ag+和Cu2+產(chǎn)生靜電斥力吸附較弱；pH值在等電點以上時，羊毛纖維表面呈負(fù)電性，兩者的靜電引力促使吸附量增加。在堿性含氨條件下，銀離子和銅離子通過銀氨和銅氨絡(luò)合物的形式結(jié)合到羊毛的含氮側(cè)基，且吸附量較酸性環(huán)境有所提高。但是在強堿溶液中羊毛的角蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，胱氨酸殘基等氨基酸結(jié)構(gòu)分解，影響了羊毛纖維的穩(wěn)定性，直觀表現(xiàn)為纖維強力下降，手感粗糙。
盡管如此，金屬離子與羊毛的結(jié)合牢度和抗菌耐久性仍然存在缺陷，有學(xué)者通過交聯(lián)的方式將金屬離子負(fù)載到羊毛纖維以解決這一問題，常用的交聯(lián)劑有單寧酸、海藻酸鈉等。
有機抗菌整理
目前，以季銨鹽為代表的各類有機抗菌劑在市場中占據(jù)著主導(dǎo)地位。季銨鹽類、雙胍類及咪唑類等藥用抗菌劑逐漸應(yīng)用到羊毛制品的抗菌整理中。
季銨鹽化合物按結(jié)構(gòu)可分為單長鏈季銨鹽、雙長鏈季銨鹽和復(fù)合季銨鹽。決定季銨鹽抗菌性能的因素主要包括分子量和烷基鏈長度。據(jù)文獻(xiàn)報道，季銨鹽分子量增大，電荷密度增加，抗菌活性隨之增加；N+的4個支鏈中至少有一個的長度在C8～C18之間，季銨鹽才具有較好的抗菌活性。普通季銨鹽與纖維結(jié)合力差，作為溶出型抗菌劑，易洗脫并在人體富集，因而具有一定局限性。故有些學(xué)者通過對羊毛纖維進(jìn)行改性，提高纖維對季銨鹽的吸附能力和結(jié)合牢度。
雙胍鹽原本作為醫(yī)用化學(xué)藥品，是許多消毒液的主要成分，后來被逐漸應(yīng)用于食品、化妝品、紡織品等領(lǐng)域。ICI公司將雙胍結(jié)構(gòu)開發(fā)為紡織品用抗菌劑，其主要成分為聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽（PHMB），與傳統(tǒng)季銨鹽不同，聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽（PHMB）的安全性已被人們廣泛接受，許多學(xué)者都對其生物無毒性進(jìn)行過證實。聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽具有良好的化學(xué)活性，所帶正電荷與羊毛纖維中基團發(fā)生靜電吸附，并在羊毛表面成膜、內(nèi)部沉積，借助交聯(lián)劑的輔助可形成PHMB-交聯(lián)劑-羊毛體系，抗菌耐久性能更為優(yōu)秀，還可改善羊毛纖維的部分物理性能。
天然抗菌整理
從動植物中提取精煉的天然抗菌劑，具有良好的環(huán)境相容性和抗菌活性，主要包括殼聚糖、ε-聚賴氨酸和溶菌酶等。其中殼聚糖以安全無毒、來源簡單等優(yōu)點成為目前最受關(guān)注的天然抗菌劑。
在酸性條件下氨基吸酸轉(zhuǎn)變?yōu)榘被x子，殼聚糖變?yōu)閹д姷母叻肿佣嗵牵仁强咕Ч闹饕颍矠槠渑c羊毛纖維發(fā)生靜電吸附提供了可能。但與其他大多數(shù)陽離子抗菌劑類似，這樣的結(jié)合無法達(dá)到持久抗菌的效果。許多學(xué)者對殼聚糖進(jìn)行改性或復(fù)合，以提高殼聚糖類抗菌劑的抗菌效果，其中包括季胺化、胍化、羧烷基化改性或與納米二氧化鈦、納米銀復(fù)合等。
ε-聚賴氨酸是人們模擬生物結(jié)構(gòu)，通過化學(xué)合成或微生物發(fā)酵制備的抗菌劑。ε-聚賴氨酸在溶液中形成帶正電的陽離子高聚物，借助谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（MTG）的催化交聯(lián)作用，可將ε-聚賴氨酸接枝到羊毛纖維。MTG中的酰胺基與ε-聚賴氨酸和羊毛纖維中的賴氨酸殘基、伯氨基發(fā)生反應(yīng)，從而使兩者形成穩(wěn)定的共價交聯(lián)。
溶菌酶來源較為廣泛，從動物體液和植物中均可分離提取。它在水溶液中處于游離狀態(tài)，難以和羊毛纖維結(jié)合，借助固定化酶工藝可以提高溶菌酶的穩(wěn)定性和可控性，把游離的酶“固定”起來，是溶菌酶用于羊毛抗菌整理的必要環(huán)節(jié)。黃棟、邵小娟等人通過MTG催化交聯(lián)溶菌酶的方法，直接將溶菌酶固定在羊毛纖維上并賦予織物抗菌性能。
納米材料抗菌整理
納米材料以其獨特的表面效應(yīng)、尺寸效應(yīng)和光化學(xué)活性等特性被應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。研究者們將納米銀、納米二氧化鈦、納米二氧化硅等納米材料整理到羊毛纖維，以達(dá)到抗菌抗紫外效果。其中，納米金屬氧化物的抗菌機理與傳統(tǒng)陽離子抗菌劑不同，在光催化條件下，納米金屬氧化物發(fā)生電子躍遷并產(chǎn)生帶正電的空穴，電子和空穴與環(huán)境中氧氣產(chǎn)生強氧化基團與微生物反應(yīng)，導(dǎo)致其死亡。而納米銀的抗菌機理則是金屬離子溶出機理和光催化機理的共同作用。
結(jié)語
目前市場上的抗菌劑種類仍然有限，且由于生物毒性等問題，部分抗菌劑并未被人們廣泛接受。國內(nèi)抗菌劑的研制起步較晚，目前還處于初級階段，許多關(guān)于新型抗菌劑的報道也僅僅處于實驗室階段，難以適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)。羊毛的抗菌整理應(yīng)始終圍繞廣譜殺菌、生物低毒性、耐久性和保持原有風(fēng)格等要求，朝環(huán)保、舒適、高效的方向發(fā)展。學(xué)者們在關(guān)注抗菌劑抗菌性能的同時，還應(yīng)著重解決抗菌劑和纖維的結(jié)合問題。今后，新型抗菌劑勢必將以簡單的整理工藝、持久的抗菌性能、良好的生物相容性和提升織物服用性能等優(yōu)點為人們的生活添姿加彩
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