抗菌聚酯纖維
抗菌的意義
在日常的紡織品中，由于使用環(huán)境的濕度、溫度以及沾染上的各種汗?jié)n、油劑等不可避免會(huì)沾染致病菌，并且普通織物不具有殺菌功能。如此便易使螨蟲、大腸桿菌、白色念珠菌、金黃色葡萄球菌等致病菌生存繁殖。如若為個(gè)人應(yīng)用，不利于個(gè)人衛(wèi)生；而如若為紡織品在公共場所應(yīng)用，易使致病菌的滋生繁殖與交叉感染，對人體健康造成的危害。
因此，抗菌纖維及紡織品的研制已經(jīng)成為抑制細(xì)菌或病毒等有害生物生長、繁殖的一種控制措施。
聚酯纖維的應(yīng)用
1953年P(guān)ET纖維實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)距今已有七十余年的歷史，PET纖維以其優(yōu)良的綜合性能得以不斷發(fā)展成為通用合成纖維之首，廣泛應(yīng)用于床上用品、戶外用品、服用面料、簾子線等紡織品領(lǐng)域。
PET分子結(jié)構(gòu)式
抗菌劑分類
聚酯纖維通過抗菌劑處理，進(jìn)而抑制或殺滅細(xì)菌、真菌等有害微生物，其中包括天然抗菌劑、有機(jī)抗菌劑和無機(jī)抗菌劑。
01
天然抗菌劑
天然抗菌劑是指直接從某些動(dòng)植物體內(nèi)提取出的具有抗菌功能的高分子有機(jī)物。
動(dòng)物源類抗菌劑主要有甲殼質(zhì)、殼聚糖和昆蟲抗菌性蛋白質(zhì)等；植物源類抗菌劑主要有從艾蒿中提取的乙酰膽堿、從甘草中提取的甘草甜素、從蘆薈中提取的蘆薈素等。
天然抗菌劑具有安全無毒、綠色環(huán)保以及生物相容性好等優(yōu)勢，但是其含有耐熱性和耐洗性較差、原料產(chǎn)量較低等缺點(diǎn)。
02
有機(jī)抗菌劑
有機(jī)抗菌劑絕大多數(shù)都是有機(jī)小分子物質(zhì)，以有機(jī)酸、酚、醇為主要成分，常見的包括鹵化
物、異噻唑、吡啶金屬鹽、醛類化合物、季 銨鹽類等。
與無機(jī)抗菌劑相比，有機(jī)抗菌劑優(yōu)點(diǎn)是高效殺菌、種類繁多，缺點(diǎn)是有毒、易析出、耐熱性較差等，因此應(yīng)用受到了較大的限制。
03
無機(jī)抗菌劑
根據(jù)抗菌機(jī)理的不同，無機(jī)抗菌劑可分為：金屬離子型負(fù)載抗菌劑、光催化型抗菌劑及復(fù)合型抗菌劑。
金屬離子負(fù)載型抗菌劑是通過吸附、包覆等方式將活性成分與載體結(jié)合制得的抗菌劑。
光催化型抗菌劑以氧化鈦、氧化鋅等為代表。
復(fù)合型抗菌劑包括有無機(jī)類與有機(jī)類抗菌劑復(fù)合而成的、以及由不同的無機(jī)抗菌之間復(fù)合而成的。
無機(jī)抗菌劑具有熱／化學(xué)穩(wěn)定性高、抗菌廣 譜、耐洗性能好、抗菌效果持久、使用過程中細(xì)菌不易產(chǎn)生抗藥性、對人體健康危害較小等優(yōu)點(diǎn)，但是部分抗菌劑易對人體產(chǎn)生危害，不被允許用于紡織物。
抗菌機(jī)理
01
天然抗菌劑抗菌機(jī)理
細(xì)菌細(xì)胞壁中的磷酸脂和硅酸等物質(zhì)所解離出的陰離子使得細(xì)胞膜帶有負(fù)電荷，而天然抗菌劑一般帶有呈陽離子的結(jié)構(gòu)基團(tuán)，因此當(dāng)天然抗菌劑接觸細(xì)菌細(xì)胞膜時(shí)，二者由于異性相吸從而牢固結(jié)合在一起，附著在細(xì)菌細(xì)胞膜表面，進(jìn)而穿過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，破壞微生物新陳代謝，阻礙微生物的發(fā)育和繁殖，從而實(shí)現(xiàn)抗菌效果。
02
有機(jī)抗菌劑抗菌機(jī)理
有機(jī)抗菌劑抗菌機(jī)理為帶有正電荷的有機(jī)分子吸附到帶有陰離子的菌體表面，進(jìn)而穿透細(xì)胞壁與細(xì)胞膜結(jié)合，通過擾 亂 細(xì) 胞 膜 組 成，破壞細(xì)胞機(jī)能，使 細(xì) 胞內(nèi)物質(zhì)如Ｋ＋ 、ＤＮＡ、ＲＮＡ 等 泄 漏，擾亂細(xì)胞生長，影響微生物的新陳代謝，抑制微生物繁殖，從而使微生物凋敝而消亡，達(dá)到殺菌和抑菌的結(jié)果。
03
無機(jī)類抗菌劑抗菌機(jī)理
金屬離子型負(fù)載抗菌過程主要依賴于金屬離子的強(qiáng)氧化性，與呈負(fù)電性的微生物細(xì)胞膜相結(jié)合，并迅速地進(jìn)入微生物體內(nèi)，與其蛋白酶反應(yīng)使其喪失活性，當(dāng)微生物滅亡后，金屬離子會(huì)重新變?yōu)橛坞x狀態(tài)再次與微生物結(jié)合從而阻礙微生物的生長與繁殖。
在光照的條件下產(chǎn)生電子空穴對之后，與空氣中的水和氧結(jié)合形成具有強(qiáng)氧化性的活性氧自由基(ROS)，而ROS能與微生物體內(nèi)的有機(jī)物結(jié)合，使其分解成為小分子，破壞微生物的生命結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到抑制微生物生長、繁殖的目的。
復(fù)合型為兩種抗菌機(jī)理同時(shí)作用。
纖維及織物抗菌改性方法
目前使用最廣泛的聚酯纖維抗菌改性方法可歸納為５種。
（１）將反應(yīng)型或相容性良好的抗菌劑在聚酯縮聚反應(yīng)前加入，通過原位聚合改性制備得到抗菌聚酯切片，再經(jīng)熔融紡絲制備抗菌聚酯纖維。
（２）將添加型抗菌劑與非抗菌聚酯切片擠出共混造粒，再經(jīng)熔融紡絲制備抗菌聚酯纖維。
（３）將抗菌聚酯母粒與非抗菌聚酯切片進(jìn)行復(fù)合紡絲。
（４）滌綸織物進(jìn)行抗菌后整理涂覆。
（５）反應(yīng)型抗菌劑在纖維或織物上進(jìn)行接枝共聚。
1
原位聚合法是指在聚合過程中將抗菌劑均勻地分散在聚合體系中，通過聚合反應(yīng)制得抗菌聚酯切片，再通過熔融紡絲制備得到抗菌纖維。
此方法的優(yōu)點(diǎn)是在聚合階段加入抗菌劑，可使抗菌劑與基體充分混合接觸，改善抗菌劑在高聚物中的分散均勻性；缺點(diǎn)在于在聚合階段加入抗菌劑，可能會(huì)對聚酯本身的物性產(chǎn)生影響，最終影響其可紡性與使用特性。
2
共混抗菌改性法是指在熔融紡絲前將一定量的抗菌劑添加到聚合物熔體中，經(jīng)共混后再通過常規(guī)紡絲設(shè)備進(jìn)行紡絲，制得具有 抗菌功能的纖維。
共混改性法優(yōu)點(diǎn)在于抗菌劑添加靈活性好，缺點(diǎn)是對抗菌劑熱穩(wěn)定性、分散性以及與聚酯相容性要求較高。
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復(fù)合紡絲法是指將具有抗菌成分的聚酯切片與普通聚酯切片通過雙螺桿后，熔體經(jīng)過復(fù)合紡絲組件制成具有皮芯型、鑲嵌型、中空多心型、并列型等結(jié)構(gòu)的抗菌纖維。
與共混紡絲相比，復(fù)合紡絲法 優(yōu)點(diǎn)在于特殊的結(jié)構(gòu)使得在降低 抗菌劑用量的條件下，仍然具 有優(yōu)良的抗菌效果，但是復(fù)合紡絲存在噴絲板加工難度大、生產(chǎn)成本高的缺點(diǎn)。
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后處理改性是指在面料印染、整理過程中，利用含有抗菌劑的溶液對纖維或織物進(jìn)行浸漬、浸 軋或涂覆處理，使抗菌劑通過吸附、熱固化或化學(xué)反應(yīng)作用于纖維或織物表面，從而賦予其抗 菌效果。
后處理改性法優(yōu)點(diǎn)是操作技術(shù)簡單，可直接將抗菌劑整理在纖維、紗線、織物、成衣或各種紡織制品上。但是，由于抗菌劑只存在于織物表面，織物經(jīng)多次洗滌后由于抗菌劑的流失，抗菌效果大大降低，同時(shí)在后處理過程中也存在環(huán)境污染問題。
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接枝改性法是指將具有反應(yīng)活性基團(tuán)的抗菌成分通過化學(xué)鍵合作用接枝在纖維或織物材料表 面，賦予其抗菌功能。
接枝改性法的優(yōu)點(diǎn)是性能穩(wěn)定、抗菌成分不易析出、使用壽命長等。但是，由于接枝改性通常需要對 纖維或織物進(jìn)行預(yù)處理，因此反應(yīng)過程復(fù)雜，反應(yīng)條件嚴(yán)格。
應(yīng)用領(lǐng)域
隨著紡織行業(yè)的快速發(fā)展以及受健康衛(wèi)生等現(xiàn)代消費(fèi)理念的驅(qū)動(dòng)，抗菌纖維及紡織品的應(yīng)用需求正在逐漸擴(kuò)大，以下列舉幾個(gè)領(lǐng)域
01
醫(yī)用紡絲品
如手術(shù)衣、手術(shù)罩、口罩、手套、醫(yī)用綁帶、醫(yī)用床單、床墊等。抗菌處理可有效抑制致病菌生長、阻止細(xì)菌繁殖，減少交叉及重復(fù)感染，有利于病人的痊愈及醫(yī)護(hù)人員的衛(wèi)生保障。
02
家用紡絲品
例如抗菌鞋襪可防止腳菌繁殖產(chǎn)生惡臭，抗菌內(nèi)衣可防止致病菌通過人體分泌物、汗液獲取營養(yǎng)進(jìn)行繁殖等。家用紡絲品使用溫濕度、氧氣等環(huán)境條件良好，容易滋生多種致病菌。
03
產(chǎn)業(yè)用紡絲品
例如在交通工具內(nèi)飾中使用抗菌座椅、方向盤套、頂棚裝飾、窗簾及地毯等，可大大減少細(xì)菌的滋生，保障公共衛(wèi)生安全與人們的身體健康。
來源：高分子物理學(xué)
