抗菌整理剂提升非织造材料抗菌功能

　　随着现代非织造技术的发展，非织造材料在医疗用品、卫生保健用品、日常使用物品、室内装潢织物、汽车内饰和各种公共场所应用越来越多，但非织造材料容易沾染细菌的短板一直是业界的一块"心病"，尤其是与人体接触的衣物、手术衣等可能附着人体产生的汗液、皮脂等代谢物更适合细菌的生长，因此，对相关领域使用的非织造材料进行抗菌加工刻不容缓。其中，一直处于发展弱势地位的抗菌剂成为提升非织造材料抗菌功能的首要任务。

　　英国伦敦大学研究人员最近在《化学科学》杂志上发表论文称，已经研发出一种新型非织造光催化抗菌剂--纳米二氧化钛（TiO2）。这种材料在光照条件下对细菌产生致命效果，在黑暗环境中则具有很好的抗菌作用，现代医院如广泛使用这种抗菌材料，可有效降低院内感染。

　　三种晶体结构共同实现抗菌效果

　　与普通抗菌性相比，纳米TiO2光催化材料具有耐高温（＞600℃）性能，并且在安全性、抗药性、耐候性及耐热加工型等方面也较好，可以广泛应用于抗菌织物及非织造布等领域。同时，TiO2光催化材料也可将甲醛、氨、苯、二甲苯、二氧化硫、氮的氧化物等有害气体和有机物分解，实现抗菌和净化空气、水的作用。近光催化抗菌剂整理的非织造布的抗菌机理使用与再生原理，及在光照条件会圆圆护短的产生抗菌物质，保证抗菌的长效性。

　　伦敦大学Jackson教授指出，光催化无机抗菌剂是利用半导体材料的光催化性能实现抗菌作用的新型抗菌剂。半导体材料的能带结构，一般由低能的夹带和高能的导带构成，价带和导带之间存在禁带。半导体的禁带宽度一般在3.0eV一下。当能接受能量大于或等于能隙的照射时，半导体材料吸收光可产生电子（e-）-空穴（h+）对。由于半导体材料的能带间缺少连续区域光生电子-空穴对一般有皮秒级的寿命，足以是光生电子和光生空穴对经由禁带向来自溶液或气相的吸附在半导体表面的物种转移电荷。TiO2有三种晶体结构分别是金红石型、板钛矿和锐钛矿型，三种晶体结构可以共同实现抗菌效果。其中，锐钛矿型的TiO2的禁带宽度为3.2eV，相当于波长为387.5nm的光子能量。同时TiO2颗粒的大小对其抗菌效果也有一定的影响，TiO2颗粒越小，灭杀细菌的效果越好，目前常用的TiO2抗菌剂的颗粒多为超细TiO2，处于纳米量级的TiO2则具有更加的抗菌性。

　　纳米TiO2抗菌剂发展具有四趋势

　　具有光催化特性的半导体材料有很多，有TiO2、WO3、ZrO、V2O3、ZnO、CdS、SeO2、GaP、SiC、SnO2、Fe2O3等，但是除了TiO2之外的其他材料都存在稳定性差易氧化、寿命短等缺点，所以在研究和应用上的重视程度不如TiO2。

　　由TiO2光催化抗菌性能的特点及其应用前景，西北有色金属研究院研究者张建认为，TiO2光催化无机抗菌材料今后的研究与发展可能将体现在4个方面。一是TiO2光催化杀菌反应是紫外光激发下的反应，光催化活性氧类存在的时间非常短，生活空间能利用的紫外光较少，如果进一步提高其光激发波长范围，同时提高其对细菌的吸附性，大活性氧类与细菌的接触，使更多的光活性氧类物质得以产生，那么纳米二氧化钛抗菌剂将可以更多地参与光催化反应，大幅度提升非织造材料的整体功能；二是提高其施用性，低成本、高活性、耐候性、实施方便的光催化抗菌涂料将是今后开发的一个重要方向；三是由于釉面砖、玻璃等表面的TiO2光催化涂膜需要再次烧结，因此，有必要研究它们表面生产过程中的在线涂膜技术，从而避免涂膜工艺中基体的清洗过程，并使基体生产和涂膜工艺所需的烧结过程一步完成；四是由于并非所有的细菌都对人体有害，而TiO2光催化杀菌效应却是针对所有的细菌，因此如何提高其对细菌的选择杀灭性，也是研究者必须加以考虑的。

　　行业标准制定工作刻不容缓

　　尽管抗菌产品的市场具有广阔的应用前景，但是目前国内抗菌产品市场鱼龙混杂，产品质量良莠不齐，严重影响了抗菌产品市场的良性发展。此外，跨国公司的进入，对于我国抗菌产业的发展无疑是一个极大的挑战。全国卫生产业企业管理协会抗菌产业分会秘书处主任张迎增表示，以建材领域为例，虽然非织造抗菌产品在建材产品中的推广应用取得了丰硕的成果，但各地仍存在发展不均的情况，多数企业应用规模偏小，生产工艺也相对落后，产品档次、质量和经济效益较低，影响了行业发展。不仅如此，很多号称具有抗菌功能的产品存在虚假宣传、夸大宣传甚至以次充好的情况。一些产品在宣传时为了避免被查处，一般采用单方面宣传抗菌功能，而不是宣传抗菌产品的方式进行，目的就是偷换概念，打擦边球。

　　张迎增认为，市场急需国家出台相关的行业标准，对行业发展进行规范，并且需要国家相关质检部门参与规范，由政府依据相关标准执法，使企业认同一定标识，对品牌企业有监督约束作用，为企业提供切实可行的生产指导，有效地规范国内市场，为消费者在选购非织造抗菌产品时提供一定的参考依据。

　　专家视角

　　挑选助剂须遵循非织造布用抗菌整理剂基本要求

　　作为非织造抗菌材料最重要的助剂，目前可用于非织造整理的抗菌剂种类有很多。根据非织造布纤维原料、抗菌非织造布的最终使用不同，对使用的抗菌整理剂的要求也不仅相同。但总体上，用于非织造布抗菌整理的抗菌剂应满足以下要求。

　　1、抗菌效率高。及抗菌剂在低浓度时就具有良好的抗菌性能。可通过最小抑菌浓度（抑制细菌发育繁殖所需的最小抗菌剂浓度MIC）和最小杀菌浓度（傻妹细菌抗菌剂的最低浓度MBC）来衡量。MIC或MBC越小，表明抗菌剂的抗菌效率越高。

　　经抗菌剂整理的非织造布的抗菌效力的评价除了取决于抗菌剂的性质、抗菌整理剂的含量，还与非织造布的纤维性质、接触环境的微生物种类及数量等因素有关。

　　2、抗菌谱广。即对多种微生物和同种微生物不同菌株都具有抑制或杀灭作用。微生物的种类极多繁多，抗菌剂一般只能对部分待定的微生物种类表现出抗菌活性，而对其他微生物不表现出抗菌性。能对许多微生物同时表现抗菌活性的抗菌剂成为广谱抗菌剂；只对一种或少量微生物表现抗菌活性的抗菌剂成为特异性抗菌剂。抗菌剂能表现抗菌活性的微生物种类集合成为该抗菌剂的抗菌谱。非织造布在使用过程中，尤其是非一次性永平，在其使用过程会接触到多种微生物，因此需要使用的抗菌整理剂具有广谱抗菌性。但在实际应用中，要求抗菌剂对所有微生物都具有啥没醒或一致性是不现实的，可以根据非织造布的使用场合对抗菌剂的抗菌谱提出不同的要求，如存在与医院环境的主要致病菌有葡萄球菌、克雷伯氏菌、沙雷氏菌等。因此，医疗用非织造布的抗菌整理剂就需要有对上述喜剧的活性具有抑制作用。

　　3、稳定性好。抗菌整理剂的稳定性致抗菌剂本身物理化学能随时间或环境裱花保持稳定的能力，包括抗菌效果，抗菌剂的外观、颜色、物理性能等，要求抗菌剂在整理加工、使用、贮存以及其他加工过程中不受紫外线、可见光、热、水等环境的影响，与燃料等常用纺织助剂具有反应惰性，不影响非织造布的物理性能能和外观等。

　　4、安全好。安全性是对抗菌整理剂的一个重要要求。抗菌整理剂大多数为人工合成的有机或无机化合物，化学成分复杂，具有一定的机体毒性，在其生产和使用中可能对人体造成一定的危害。如早期使用的一些重金属化合物抗菌剂就因对机体的毒性而被禁用。

　　为了安全使用抗菌剂，一般都需要对抗菌剂进行毒理学评价。毒理学评价除了做必要的分析检验外，通常通过动物毒性试验取得数据，现已经工人的重要标准有：急性毒性试验；亚急性毒性试验；慢性毒性试验。致癌性试验；致突变性试验；皮肤刺激性试验；眼刺激性试验；皮肤过敏性试验。其中急性毒性指标最重要，指机体一次接触外来化合物之后所引起的中毒效应，急性毒性可以初步估计该化合物对人类毒害的危险性，通常以半数致死量，即在是衍生物的群体中能引起半数生物死亡的计量来表述毒性大小，半数致死量越小其毒性悦达。更具半数致死量可以将化合物进行毒性分为剧毒、高度、中等毒、低毒微毒几类。

　　抗菌剂的毒性除了与物质本身化学结构和理化性质有关外，还与使用浓度、作用时间、接触途径和部位、物质的相互作用与集体的机能状态等条件有关。

　　5、相容性好、适于整理加工。抗菌剂需要结合非织布才能支撑相应的制品使用，所以选择的抗菌剂要与相应的非织造布纤维有良好的相容性，并且能否适应整理加工工艺要求。抗菌剂与非织布纤维之间良好的相容性和较强的结合力，也是保证抗菌剂在使用过程中不会造成过度的流失、提高抗菌持久性的要求。

　　6、价格适宜。价格也是在选择抗菌剂是需要考虑的一个因素。经抗菌剂整理的非织造产品的生产成本会有一定的增加，这种成本的增加应与抗菌佛纳甘能的增加给产品带来的经济效率的提升相匹配，而不应该导致产品因成本带来市场的萎缩。（天津工业大学教授庄旭品）

　　技术指南

　　无机银系抗菌剂的效果最好

　　在后整理工艺生产抗菌非织造材料时，最需要注意的就是抗菌剂的选择。抗菌整理中所用到的抗菌剂要求对不受欢迎的微生物有选择活性，抗菌效果佳，无耐药性，耐洗涤，耐消毒和灭菌处理等。另外，大多非织造抗菌产品都是用于医疗、医药产品和个人卫生产品等方面，因此要求对皮肤无刺激性、无毒性、不产生致病物质等。单从抗菌抑菌效果来讲，无机抗菌剂特别是银系抗菌剂的效果最好，有机抗菌剂要差些。

　　同时，由于抗菌剂的组成和分子结构不一样，对整理方法的适应性也不尽相同，因此，在工艺选择方面也十分有讲究：应用无机类抗菌剂限制条件比较少；应用有机抗菌剂时就应该注意温度、PH值等对抗菌剂性能的影响。比如有的抗菌剂在高温或PH值不同时失效或者抑菌效果降低。

　　此外，几种工艺同时进行时各种助剂间的匹配原则也十分重要。在对同一非织造材料进行多种功能整理时要注意各种助剂间的匹配原则，避免互相影响而降低效果。如同浴进行抗菌和染色整理时，就要考虑到粘合剂、涂料、渗透剂、消泡剂等助剂间的拮抗作用和对抗菌剂抗菌效果的影响，以避免出现阴离子型助剂和阳离子型助剂同浴产生沉淀和各种助剂搭配不合理导致抗菌效果降低等情况。

　　根据设备的不同和产品用途的不同，采用后整理方法加工非织造抗菌材料还有其他的方法，如对抗菌效果要求不太高的产品可以采用喷洒抗菌剂的方法，对于单面抗菌材料可以采用单面涂层工艺，而消毒湿巾生产则等采取直接浸渍的方法等等。(王旭)

　　热定型工艺确保永久抗菌性能

　　非织造材料后整理抗菌技术差异很大，应用要求也完全不同，根据抗菌技术、产品最终用途和抗菌剂的作用机理，可选择各种不同的应用方法和步骤，如在聚合物熔体中、在纤维加工过程中加入抗菌剂，或对织物或产品进行后整理。在聚合物成纤后，抗菌剂可加到拉伸油剂和纺纱油剂中，需要注意的是要解决抗菌剂和油剂相容性和均匀性能的问题以及保持纺丝整理的性能。

　　抗菌整理可以在拉伸工序后的每一道工序中进行，在有卷曲油剂或无卷曲油剂时都可在卷曲工序中加入抗菌剂，利用热定型工艺保证抗菌剂能永久粘合在纤维表面。在使用AEM5700／5772活性硅烷抗菌剂时，需进行粘合反应，以提高抗菌效果的耐久性。一些可以与纤维进行反应或粘合在纤维上的抗菌剂可加入到纺粘非织造布产品中，通过喷雾或浸轧粘合在纤维网上。这些操作可在纤维生产厂或在预处理阶段完成。该方法可以在纤维表面进行抗菌处理，同时也可提供加工过程和最终产品所需的相容性和安全性。如果要将抗菌剂加在最后的非织造布衬底表面上，这可以用喷雾技术和浸轧工艺完成。

　　此外，在聚合物熔体中加入抗菌剂，必须评估聚合物熔融时所产生的一些问题，例如，抗菌剂如何均匀地混入聚合物中；在230℃温度下加工2～3min，对于可能产生的抗菌剂挥发、纤维性能改变、对颜色或反射率产生负效应、过滤器堵塞以及加工的纤维出现发臭、雾化、粉化或表面盐析化等问题如何解决。此外，还需要考虑抗菌剂是否会影响生产线上的工人和消费者的健康、不会污染环境。