2抗菌整理1.ppt

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1、抗菌卫生整理,主要内容,1.微生物2.抗菌织物的发展3.抗菌织物制备方法4.抗菌整理剂及机理5.抗菌整理效果测试,1.概述,1.1 微生物的种类细菌按外形形态：球菌、杆菌、螺形菌；按细胞壁：革兰氏阳性、革兰氏阴性菌真菌霉菌螨虫,大肠杆菌,金黄色葡萄球菌,尘螨,营养物质水分氧气合适的温度纺织品是微生物生长的极好媒介物(表面积大)天然纤维更容易受到微生物的作用 蛋白质纤维可作为蠕虫的营养来源;纤维素纤维本身虽不能作为直接的营养来源，但在合适的条件下，真菌分泌出的酶液将纤维素转变为葡萄糖,1.2 微生物的生长条件,1.3 微生物的影响,影响人体卫生健康;对织物的损坏;微生物代谢物质会产生令人不愉快的

2、气味;会使织物产生污点和褪色(如窗帘和帐篷上的霉斑);,1.4 抗菌整理目的 获得抗菌、防霉、防臭功能，保持纺织品清洁卫生；不仅防止织物被微生物沾污而损伤，更重要的是为了防止传染疾病，保证人体的安全健康和穿着舒适，降低公共环境的交叉感染率。,1.5 抗菌织物的应用领域,内衣、睡衣、运动衣、袜子、鞋衬布、婴儿尿布等；医院、宾馆、家庭的床单、被套、毛毯、餐巾、毛巾、沙发巾、地毯；医药、食品、服务行业的工作服；部队的服装以及绷带、纱布等；装饰用布。,2.抗菌织物的发展,2.1 抗菌织物的历史,4000年前，埃及人就采用了浸渍某种植物药物的纺织品包裹木乃伊,一战中，丹麦科学家开始了杀菌剂的研究工作,二

3、战期间，德军用季铵盐处理军服,66-76年代出现含锡、铜等的有机金属化合物和醌类及含硫化合的杀菌剂,90年代从后整理向抗菌纤维和卫生整理并举转变，抗菌性，安全性和耐久性得到提高。,3.抗菌织物制备方法,抗菌纤维织造成织物织物后整理（本课主要涉及的方法）表面涂层法、浸渍焙烘、浸轧焙烘,3.1 制备抗菌纤维常用的加工方法,化学接枝法：对纤维原料和抗菌基团都有较高要求离子交换法：银离子抗菌纤维湿法纺丝法：腈纶抗菌纤维熔融共混纺丝法：涤纶、丙纶抗菌纤维复合纺丝法：皮芯结构或并列结构抗菌纤维,4.抗菌剂及抗菌机理,对细菌、病毒、霉菌等微生物高度敏感的化学成分，可通过物理作用或化学反应杀死附着在其表面的微

4、生物。主要可以分为无机系列、有机系列和天然三种,4.1抗菌整理剂基本要求,最低抑菌浓度（MIC）和最低杀菌浓度（MBC）MIC：抑制微生物发育的最低浓度；MBC：杀灭微生物的最低浓度；抗菌谱：抗菌剂能表现抗菌活性的微生物种类集合。广谱，特异性持久性加工适应性：耐气候性安全性价格,在美国的抗菌整理剂的生产控制很严，需经美国环境保护局、食品与药物管理局、消费者安全委员会的认可；一只抗菌整理剂的毒性实验有18项之多，费时3-4年之久，并且耗巨资，因此，以商品供应的抗菌卫生整理剂种类较少，并且价格较贵；,4.2抗菌整理剂的抗菌方式,溶出型：与织物非化学结合，主要用于用过弃类纺织品；溶出型抗菌剂在培养基

5、上向周围扩散并形成抑菌环，在抑菌环内的细菌均会被杀灭并不再生长，达到抗菌效果。,非溶出型：与织物化学键结合，耐久，通过接枝或聚合抗菌剂或在纺丝液中混入抗菌剂；非溶出型抗菌剂在其周围不会形成抑菌环，它主要靠抗菌剂直接与细菌接触，凡是能与抗菌剂接触到的细菌都会被吸附杀灭，使其无法存活繁殖，这种方式亦称吸附灭菌。,4.3抗菌的机理,（1）使细菌细胞内的各种代谢酶失活，达到灭菌效果；（2）与细菌细胞内的蛋白酶发生化学反应，破坏其机能，达到灭菌效果；（3）阻断DNA的合成；（4）极大地加快磷酸氧化还原体系，打乱细胞的正常生理过程。（5）破坏细胞壁或阻断细胞内外的传质。,4.4 无机类抗菌整理剂,含金属离

6、子类（银、铜、锌、汞、铅等）金属氧化物（TiO2，ZnO等）,近年来，无机类抗菌剂得到了进一步的发展，其在抗菌谱、热稳定性、特效性、使用安全性，产生细菌耐药性等方面，较有机抗菌剂具有明显的优势，并得到了广泛的开发和应用,4.4.1 金属与金属盐,大部分重金属，无论是单质还是化合物，对微生物都有破坏作用。,以银、铜、锌作抗菌主体；以硅胶、磷石灰、泡沸石、氧化钛、磷酸锆为载体。通过离子交换或吸附作用加以制备。,As5+=Sb2+=Se2+Hg2+Ag+Cu2+Zn2+Ce3+=Ca2+,对细菌的抗菌效果,As5+=Sb2+=Se2+Hg2+Zn2+Cu2+Ag+Ce3+=Ca2+,对人的危害程度,

7、酶-S-M n+,接触反应机理,纳米载银无机抗菌剂是银离子和纳米级无机化合物载体的复合体，它是利用纳米载体微粒表面含有许多纳米级微孔的特殊结构特征，采用离子交换的方法，将银离子固定在诸如沸石、硅胶、膨润土等疏松多孔的纳米载体材料的微孔中而获得的。,4.4.2 无机纳米氧化物抗菌剂,锌离子会逐渐的游离出来，当它和细菌体相接触时，就会和细菌体内活性蛋白酶相结合使其失去活性，从而将细菌杀死。,纳米ZnO的抗菌机理,(1)光催化抗菌机理：,纳米氧化锌在阳光尤其是紫外光的照射下，在水和空气中能自行分解出带负电的电子，同时留下了带正电的空穴，这种空穴可以激发空气中的氧变为活性氧，有极强的化学活性，能与多种

8、微生物发生氧化反应，从而把细菌杀死。,(2)金属离子溶出抗菌机理：,其主要品种有：季铵盐类双胍类醇类酚类有机金属类,4.5 有机类抗菌整理剂,4.5.1 阳离子有机抗菌剂,通常季铵盐类的阳离子化合物具有杀菌力；尤其是含1218个碳原了的季铵盐，常用作纤维的消毒剂和杀菌剂；许多破坏作用包括使蛋白质变性，干预糖降解，破坏细胞膜等；,举例1：有机硅季铵盐抗菌整理剂,代表性品种如：美国Dow Corning公司的DC-5700，北京洁尔爽高科技有限公司的SCJ-877。特点：安全性好：天竺鼠的LD50=12270mg/kg 广谱抗菌：对革兰氏阳性、阴性细菌；霉菌；酵母菌；藻类等26种，均有很好的抑制作

9、用；耐久性：用于生产抗菌效果耐久的非溶出型抗菌防臭纺织品，可用于天然纤维和合成纤维的抗菌整理，耐久性优异。,DC-5700抗菌机理,由于细胞壁和细胞膜呈负电性；DC-5700带正电；抗菌剂阳离子吸引带负电荷的细菌，抗菌剂疏水性的长链烷基触及细胞壁，阻碍细胞壁的合成，破坏细胞壁，杀死细菌。束缚细菌的活动自由度，抑制呼吸机能，发生“接触死亡”；在电场引力下，细胞壁和细胞膜上的负电荷分布不均造成变形，发生物理性破裂，使细胞的内容物如水、蛋白质等渗出，发生“细菌溶解”现象而死亡。,缺点,该类抗菌剂对那些不带负电的细菌没有抗菌作用；阳离子季铵盐很容易和阴离子表面活性剂反应，使该类抗菌剂的正电性消失，从而

10、失去抗菌作用。,反应性抗菌剂：甲氧基水解得硅醇，能与纤维素羟基反应，也能自身缩聚成膜。洗涤40次，抗菌率仍在98%以上。,DC-5700与纤维结合模型,整理工艺,浸轧法 二浸二轧（轧液率7080%）烘干（80120）浸渍法 在0.1%1%（owf）抗菌剂水溶液中浸渍30分钟，然后脱水、烘干。,处方：抗菌剂 210g/L阳离子或非离子型渗透剂 0.5g/L,其他季铵盐类抗菌剂,反应性差，与反应性树脂共同使用抗菌机理：静电吸附,4.5.2 二苯醚抗菌整理剂,基本原理：二苯醚类化合物在纤维表面形成不溶性沉淀物或扩散进入纤维的皮层。腈纶纤维在40140下，用含有001 10 owf的 2,4,4-三氯

11、-2羟基二苯醚、氟化物和阳离子分散剂的分散型加工液处理几十秒至几十分，处理后的纤维具有杀菌性和拒水拒油性。,如日本敷岛公司的Nonstar、帝人公司的Santiz、瑞士汽巴公司的Irgasan DP300等,浸轧法处方：抗菌剂 1520g/L无甲醛树脂 30g/L渗透剂 2g/L,高温高压法（与涤纶染色同浴）处方：染料(o.m.f)x%扩散剂 1g/L磷酸氢二铵 2g/LJFC 0.2g/L抗菌剂SFR1（o.m.f）10%工艺：130，处理30min,4.5.3 双胍衍生物,聚环己双胍氢氯化物,英国卜内门（I.C.I）公司Reputex20，有效成分为聚六亚甲基双胍盐酸盐PHMB,PHMB是

12、低聚物，每个双胍单元有2个阳离子基团，其中部分阳离子基团与织物表面结合，而游离的阳离子基团仍可起到抗菌作用PHMB是一种应用于棉织物上的有效抗菌剂，经水洗2550次后对细菌、酵母菌仍有广谱抗菌性它通过缓释作用得到的双胍功能基，能吸附细菌，使其分裂致死,天然产物类,植物提取物：主要包括桧柏油、艾蒿、芦荟、山梨酸、茶叶、甘草、姜黄根醇等。,动物提取物：主要包括甲壳质和壳聚糖、鱼精蛋白、溶菌酶、昆虫抗菌性蛋白质等。,4.6 天然抗菌剂,甲壳素,壳聚糖,人们认为壳聚糖的抗菌作用主要来自于壳聚糖的阳荷性，它能与蛋白质中带负电的部分结合；壳聚糖与细菌蛋白质的结合，使细菌或真菌失去活性；壳聚糖抑菌能力取决于

13、壳聚糖的分子量大小及官能团。,处方：（对溶液重）醋酸 1%壳聚糖 0.30.5%工艺：浸轧处理液NaHCO3处理水洗柔软处理烘干成品,5、抗菌整理效果测试,在抗菌织物抗菌性能的评价中，菌种的选择必须具有科学性和代表性。金黄色葡萄球菌是无芽孢细菌中抵抗力最强的致病菌，可作为革兰氏阳性菌的代表。大肠杆菌分布相当广泛，已作为通常的革兰氏阴性菌的代表性菌种用于各种试验。白色念珠菌是人体皮肤粘膜常见的致病性真菌，对药物具有敏感性。因其菌落酷似细菌而又不同于霉菌，易于计数观察，常作为实验用真菌的代表。因此，选择金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌分别作为革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌的代表。,现在国内外

14、抗菌纺织品测试方法基本上是沿着两条思路得出的。思路之一（定量法）：是将一定浓度的菌液接种在试样上，在一定的条件下接触一段时间，通过比较接触前后试样的相关参数(菌落数、pH值、颜色等)的变化值来评价抗菌性能，如美国AATCC100试验法、日本JIS L1902-2002定量试验法(统一法)、奎因法;思路之二（定性法）：是将试样置于(或埋入)一定浓度的菌液中，接触一段时间后，比较接触前后试样的相关参数(菌落数、阻带宽度等)的变化值来评价抗菌性能，如晕圈试验法(又称HALO法)、土埋法、振荡烧瓶法。,菌数测定法测试结果示意（定量）,晕圈法测试结果示意（定性）,目前国际上比较通用的是AATCC系列标准

15、 上述三种方法均采用琼脂培养基接种菌种，放置试样后，经一定时间和温度的培养，观察试样周围的抑菌圈半径或抑菌宽度，以此评定样品的抗菌效力。,AATCC-30：用于抗真菌效果评价的定性方法AATCC-90：用于抗菌剂筛选的抗菌效力快速定性方法AATCC-14：对纺织品抗菌效力的半定量实验方法,各种抗菌纺织品测试方法比较,扩展：消臭纺织品,恶臭物质,硫化氢、甲硫醇、三甲胺、氨气 臭鸡蛋味 大蒜味 鱼臭味 刺激性臭味,（一）消臭方法（四种）1 感觉消臭 2 物理消臭 极性吸附：硫酸锌等金属盐和氧化铝等 金属氧化物 非极性吸附：活性碳、浮石、硅胶,臭气并未消除，嗅觉上的麻醉,吸附、吸收恶臭分子,3 化学消臭4 生物消臭,中和、氧化、还原、加成等反应，生成无臭分子,利用微生物或酶,（二）消臭纤维的制造,混合法 是将有官能团的单体和树脂固着在纤维上，再使此官能团和消臭剂成分化学结合。如在粘胶人造丝的纺丝原液中加入活性炭分散水溶液。原丝固着法 此法是目前较新的方法，如将常规人造丝纤维浸渍在阳离子化碱性处理剂（Cationon UK）中，然后经一系列后续处理即可制得消臭纤维。聚合物改性法 此法主要是将将消臭剂加在原液中进行纺丝，从而赋予纤维以消臭功能；而熔融纺丝的涤纶纤维消臭加工，则是通过制成多孔质纤维和复合纤维后，才赋予其消臭功能。,