壳聚糖衍生物抗菌剂的应用王阳（西安工程大学，陕西西安710048）摘要:概述了纺织品抗菌防臭整理的重要性，介绍了抗菌整理剂的种类，重点阐述了改性壳聚糖的抗菌防臭整理剂的应用工艺，采用日本JIS标准测试证明Herst ATB抗菌整理纺织品具有高效、耐久的抗菌防臭效果，并且Herst ATB成本低廉，安全环保，适合于工业化生产。 关键词: 甲壳素;抗菌防臭整理剂;抗菌纺织品;抗菌整理工艺 The application of chitosan antibacterial agent Abstract: This paper covers the development and the important of antibacterial finishing, as well as the kinds of antibacterial agent, mainly the finishing method by chitosan. Based on American standard JIS, result show that cotton fabric treated with Herst ATB has not only the excellent antibacterial effect, durable to washing, but also safe to body and environmental friendly. It is suitable for manufactory. Key words: chitosan; antibacterial agent; antibacterial textile; antibacterial finishing 1前言随着人们卫生保健意识的增强，特别是安全、舒适、健康、清洁、环保等“绿色”观念的形成，对于纺织品要求越来越高，使纺织品的抗菌、防霉、防臭后整理加工更加受到人们的重视。 在生活中，人们不可避免的接触到各种各样的细菌、真菌等微生物，这些微生物在合适的外界条件下，会迅速繁殖，并通过接触等方式传播疾病，影响人们的身体健康。织物属于具有无数空隙的材料，因此较容易吸附微生物。抗菌整理就是用抗菌整理剂处理织物，从而使织物具有抑制微生物生长的功能。其目的不仅是为了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，使织物获得卫生保健的新功能。2几种常用的抗菌剂及其特点21有机硅季铵盐其中代表性产品是3（三甲氧基甲硅烷基）丙基二甲基十八烷基氯化铵（DC-5700），该产品首先由美国Dow Corning公司所开发生产。北京洁尔爽高科技有限公司（原山东巨龙化工有限公司）生产的抗菌整理剂SCJ-877也是同类产品。从其分子结构来看，该产品如同量身定做用于纺织品抗微生物整理的抗菌剂，分子当中，具有活性交链和活性杀菌两部分构成，适用于各种纤维材料，广谱抗菌，且解决了大部分杀菌剂不耐水洗的问题。该产品属于非溶出性抗菌剂，不会诱导产生耐药性菌。此类产品存在的问题有以下几个方面，一是用于高白度漂白产品，如纯棉亚漂针织面料上，对白度是有一定的影响；二是严重降低织物的亲水性，而毛巾等产品需要高亲水性；另外，该产品不耐高温。22芳香族卤素化合物 其中代表性产品是汽巴公司最早开发生产的Triclosan，即2,4,4&039;-三氯-2-羟基二苯醚，或5-氯-（2,4-二氯苯氧基）苯酚，商品名称有： CH-3565，Lexol 300，Irgasan DP300，抗菌剂SFR-l，UMS-406、CHA等。该产品易于做成分散液或乳液，使用方法简单，可用于不直接接触人体的褥垫、床垫等产品的抗菌整理加工。但该产品因能与含氯漂白剂生成三种有毒性的氯化衍生物，并在受热和紫外光作用下生成一种致癌物(四氯二噁烷)而对人体有害，此外合成过程中很可能会产生Dioxins和Dibenzofurans的副产物，尽管含量很低，但毒性很强，有报道称日本已禁止其在接触皮肤的服装纺织品方面的应用。23 胍盐类 在医用双胍结构的杀菌剂中，凡水溶性低的产品均可用于纺织品的抗菌防臭整理，效果也较好。例如，1,1&039;-六甲撑基双5-(4-氯苯基)双胍盐，其杀灭细菌效力较好，其安全性，得到美国FDA和EPA的认可。但双胍类抗菌剂存在的问题，一是耐洗涤性很差，二是通常不耐氯漂和日晒。24硝基呋喃类抗菌整理剂 此类化合物是人们最感兴趣的整理剂。经它处理的纤维具有广谱的抗菌性。5硝基呋喃化合物借助铜盐（如醋酸铜）沉积在纤维素织物上可获得良好的抗菌性。使用硝基呋喃系化合物以及铜盐和二氰基二肼树脂的络合物对纤维素织物进行抗微生物处理，已获得原苏联国家专利。25无机氧化物型抗菌剂无机氧化物型抗菌剂是利用 N 型半导体材料，如：TiO 2 、ZnO、 Fe 2 O 3、WO 3、CdS等在光催化下，将吸附在表面的OH - 和 H 2 O分子氧化成具有强氧化能力的OH自由基，对环境中的微生物具有抑制和杀灭作用。该类抗菌剂中最具有代表性的是氧化钛光催化型。26载体结合金属离子型金属离子型无机抗菌剂是将具有抗菌功能的金属离子加载在各种无机天然或人工合成的矿物载体上，使用时载体缓释抗菌活性离子，使制品具有抗菌和杀菌的效果。其中应用效果最好的金属离子是 Ag +、Cu 2 +、Zn 2 + 等。该类抗菌剂的典型代表是载体结合银离子类抗菌剂，它利用天然或合成沸石的骨骼的离子交换功能，借离子结合使与银等结合（金属交换量1%-2%），在涤纶、锦纶等合纤熔融纺的原液中，混入1-5%左右而赋予其抗菌性。该类抗菌剂应用较广，抗菌效果较好。YoshinariT等利用离子交换的方法得到载银25g/kg的沸石抗菌剂对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC分别为62.5mg/L和125mg/L。粒度为0.2-2m的银/沸石粉末可直接作为抗菌织物的主要添加剂。该类抗菌剂的特点是耐热性能好，耐久性好，不产生耐药性菌，存在的问题是易变色，对真菌则效果较差，后整理加工织物手感硬、透气性降低等。27壳聚糖的抗菌甲壳素是一种带正电荷的碱性多糖，广泛存在与虾、蟹、昆虫的甲壳中，是自然界中仅次与纤维素的第二大天然高分子化合物。甲壳素经浓碱处理，脱去分子中的乙酰基后，转化为可溶性的脱乙酰甲壳素，又称为甲壳胺或壳聚糖，其学名为1，4-二-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖，或简称聚氨基葡萄糖。作为天然可再生资源，壳聚糖具有广谱抗菌性、生物活性、生物可降解性、生物可相容性、无毒性以及极好的螯合能力，且能加速伤口愈合。其代表产品为Herst公司生产的SAL6680。28壳聚糖衍生物的抗菌壳聚糖的衍生物具有很好的抗菌性，部分品种的抗菌效果明显高于壳聚糖，是目前最理想的抗菌整理剂。实验证明季铵化的壳聚糖的抗菌性明显好于壳聚糖。而且随着烷基链长度的增加，其抗菌活性也增强，这表明烷基链的长度和位置强烈地影响着壳聚糖衍生物的抗菌活性。其代表性产品为Herst International Group的ATB9800根据现有研究结果，壳聚糖及其衍生物之所以能够抑菌，主要是由于它们作用于细菌的细胞质膜起，破坏了细菌正常的生理功能。尽管如此，壳聚糖与其衍生物在抗菌机理上还是存在一些差异。4 壳聚糖衍生物抗菌整理剂的应用实验41材料织物 JC32 S漂白棉毛布抗菌剂 抗菌防臭整理剂ATB9800 (赫特集团提供)43工艺参数浴比 1 : 10温度40-70时间30-40min44工艺流程织物漂染浸抗菌溶液脱水烘干出布 50-60X30-40min ATB9800 , 织物 10-20min 脱水 烘干 室温 45测试方法451棉织物对抗菌整理剂ATB9800吸附量的测定织物经整理后的抗菌整理剂的吸附量按照以下公式计算： W-W抗菌整理剂 % = W 100%式中：W织物整理后的重量；W织物整理前的重量 以上织物重量均在105恒重后测定452 抗菌性测试按JIS L1902-2002纺织品抗菌活性和效率的测试，在日本纺织检查协会上海测试中心进行测定。这种方法是通过测定未处理织物与抗菌整理试样中细菌数量的变化，以评定处理试样的抗菌性能。当细菌增长值大于1.5时，判定测试有效。 F b a 抑菌活性值SMbMc杀菌活性值LMaMcb ：空白样品培养18小时后，测得的存活菌数常用对数值的平均值 a ：空白样品接种后，测得的存活菌数常用对数值的平均值 Mc 抗菌处理样品接种18小时培养后，测得的活菌值的常用对数的平均值测试菌种：绿脓菌（3080），金黄色葡萄球菌（12732），肺炎杆菌（13277），大肠杆菌（8099），黑曲霉菌（1677）当抑菌活性值2时，样品则符合日本工业标准JIS L1902-2002的要求。453白度 将试样折叠成4层，在ZBD型白度仪上测量10次，取平均值，检测参照GB/T411993。454撕破强力采用YG（B）026D-250强力机按GB39231983进行测试455织物的润湿性将样品沿横纹及直纹方向分别取长宽为2.5cm25cm的布条。将剪好的样品分别固定在胶尺两边，常温放入4.5cm水深的量杯中，将样品浸入水中部分为4.5cm，然后记下30min时水浸上布条的高度。456 手感测试将原布手感定为10分 ,最差0分。至少由3人主观评定打分,取平均值。数据愈大,表示手感愈好。 457水洗牢度测试按JIS027 130洗涤标准进行。458毒性测试由中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所检测5 结果与讨论5.1织物对抗菌整理剂Herst ATB9800的吸附511温度的影响试验选用2%o.w.f的整理剂用量，将织物投入加工液中处理20min后，测定织物对抗菌整理剂的吸附。由图1知，当温度在35-70这个范围时，随着温度的增加，棉织物对整理剂的吸附也逐渐增加；当温度在4060这个范围时，棉织物对整理剂的吸附量迅速增加；当温度超过60，棉织物对整理剂的吸附量增加不明显；当温度达70时，棉织物对整理剂的吸附达到最大值。512 时间的影响试验选用2%o.w.f的整理剂用量，将织物投入70的加工液中处理一段时间后，测定织物对抗菌整理剂的吸附。从图2知，当时间在15min-50min这个范围时，随着时间的延长，棉织物对整理剂的吸附量也逐渐增加。当时间在15min30min这个范围内时，棉织物对整理剂的吸附量迅速增