叙词:抗微生物剂机理种类纤维表1抗菌防臭剂及其产品的安全性审查项目试验项目毒性审查内容试验的必要性备注毒L5(值*LD50!值亦可,注明出处常规试验1次性试验Ames试验*劳动部1979年3月8日标准第107条(1985. 5.1第性(变异原试验)261条)二次试验小核试验试亚急性毒性验基本试验慢性毒性皮肤刺激性试验致癌性封闭性贴敷试验(48h)或河合法或细胞毒性试验任何一种试验结果,需要时可进行其他试验(如对湿疹患者贴敷试验)抗原性试验食品卫生法相关试验按食品卫生法第10条“器具等的规格及其制造的基准'规定的试验法*其他(整理剂)成品和施加量不纯物成分和含量注:*全部试验;一次性试验结果;*洗餐具布和拭食品布,需按食品卫生法规定有关试验。
1刖言现代抗菌防臭(又名卫生)整理剂的发展史,可追溯到1935年由G.Domak使用季铵盐处理的军服,以防止负伤士兵的二次感染1947年美国市场上出现了由季铵盐处理的尿布、绷带和毛巾等商品,可预防婴儿得氨性皮炎症1952年英国Engel等人用十六烷基三甲基溴化铵处理毛毯和床(坐)垫面料,但由于季铵盐活性较低,不耐水洗和皂洗以后,曾一度使用有机纫、有机锡等高效杀菌剂作为纺织品的抗菌防臭整理剂。但是,由于这类高效杀菌剂很容易引起人体皮肤的伤害,不久就被淘汰了。以后抗菌防臭整理剂一直沿着安全、高效广谱抗菌和耐久性的方向开发。直至1975年美国道康宁公司推出有机硅季铵盐(即商品名为DC-5700),可以说是现代抗菌防臭剂中***的代表性品种之一。但*近十多年来,无机化合物纤维配位结合的金属化合物和天然化合物等三方面的抗菌防臭整理剂的开发研究,其进展令人瞩目抗菌防臭整理剂的用途主要涉及化妆品、食品、医药、造纸和纺织品等本文就纤维用抗菌防臭剂作一简单介绍。
2抗菌防臭整理剂的种类抗菌防臭整理剂按其化学结构可分为:醇类酚类、醛类、酯类醚类腈类、卤素类、吡啶、喹啉类噻唑类双胍类二硫化合物、硫代氨基甲酸酯类(多)糖类表面活性剂类无机化合物金属类以及天然化合物等。但有些抗菌防臭整理剂有不良的副作用,己禁止在服装面料方面使用。如著名商品IrgasanDP300,其学名为2,4,4'-三氯-2'羟基二苯醚,其整理产品与含氯漂白剂作用后,会生成三种有毒的氯化物,反应式如下:上述生成物经热或紫外线照射后,会进一步生成四氯二氧杂环己烷(即四氯二口恶氧)的致癌物质,故早己禁用。此外,如2溴化肉桂醛,2-(3,5二甲基吡唑基)-4羟基嘧啶和2-(4-塞唑基)苯并咪唑等也都列入禁用范围。
因此,抗菌防臭剂及其整理产品的安全性极为重要,必须经过严格的毒性审查,同时还要符合生态环境的要求表1是日本规定的抗菌防臭剂及其产品的安全审查项目内容分类无机类与纤维配位的金属类有机硅季铰盐季铵盐双胍苯酚类脂肪酸酯类铜化合物苯胺类天然化合物其他十六烷基二甲基苄基氯化铵、聚氧乙烯基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵、N甲基,十六目前,符合上述安全性要求的市售抗菌防臭剂主要品种如表2所示。
表2市售抗菌防臭剂的主要品种代表性抗菌防臭剂品种抗菌性泡沸石、含金属离子溶出型玻璃粉末银磺酸酯、铁酞菁、金属氧化物配位氨基有机硅、硫酸锌、配位聚丙烯酸酯化铵烷基二甲基-相甲氧基硅烷丙基)氯烷基-3-(乙基砜-2硫酸钠)丙基溴化铵1,1六亚甲基双」54氯苯基)双胍盐酸盐、聚六亚甲基双胍盐酸盐烷基双酚钠盐、2溴-3-肖基-1,3丙二醇、对氯间二甲苯酚、1羟基-3甲基-4异丙基苯十八烷酰基-L谷氨酰胺酸银、十一碳炔二酸含硫化铜粘胶、聚丙烯腈硫化铜复合物、苯酚类铜络合树脂3,4,4'-三氯碳酰苯胺壳聚糖、桧醇、氨基糖苷二甲位化合物3主要抗菌防臭剂及其抗菌机理并非所有具有安全性、高效广谱抗菌和耐久性的抗菌防臭剂都可用于纺织品,它需对染料色光、牢度以及纺织品的风格无负面影响,同时应与常用的纺织助剂有良好的配伍性兹将几种主要抗菌防臭剂及其抗菌机理简述如下。
3.1无机化合物以无机化合物作抗菌防臭剂是近年开发较为成功的品种,它适宜添加于合成纤维熔融纺丝原液中,在应用中的变色问题己得到改进银、铜和锌有抗菌作用,而其载体主要是硅、磷灰石、泡沸石、磷酸锆氧化钛等无机化合物,其*大优点是耐热性可达500*C以上,而且非常稳定和安全。但加入合成纤维纺丝原液*大的困难是粉末或颗粒的粒径。
关于无机化合物的抗菌机理,目前众说纷纭,尚无*终的说法一般认为是银离子溶出机理,与光作用产生活性氧机理无机化合物类抗菌防臭剂以泡沸石为代表,有天然的或合成的,以及具有离子交换性能与银等金属离子结合而成的泡沸石(金属置换量约1%~2%)这类抗菌防臭剂大多混入熔融纺丝原液中,添加量为1 %左右,如聚酯或聚酰胺等合成纤维代表性产品如日本钟纺的Bactekillei泡沸石的示意式如下:M-一卜3价的金属,作为抗菌泡沸石,以AgCu和Zn为多。
这类抗菌防臭剂的急性毒性LD5在5000mg/kg以上,变异原试验呈阴性,对皮肤刺激呈准阴性美国Agency)的毒性试验及环境影响均认为是安全的。
此外,*新资料表明,纳米级的超微粒子的锌氧粉(粒径为0.005~d02)除可作熔融纺丝原液的添加剂外,也可加入涂层浆中,使涂层织物具有紫外线屏蔽功能和抗菌防臭功能超微细锌氧粉的安全性极高,其急性毒性LD50> /kg(经口与皮肤,小鼠),Ames变异原试验呈阴性,对皮肤也没有刺激性3.2与纤维配位的金属化合物与纤维能形成配位的金属化合物,其代表性产品是阳离子可染聚酯与银离子结合的银磺酸酯,如下式所示:其制备方法是将阳离子可染聚酯织物,在浴比为1:5条件下,在0.002%浓度的硝酸银溶液中浸渍处理,于沸腾时搅拌处理20min;待冷却后,用水洗净烘干,使聚酯的可染性基团(SO3-)与银离子(Ag+)结合而固着,即具有抗菌性这种金属配位形成抗菌性机理,是利用银离子阻碍电子传导系统,以及与DNA反应,破坏细胞内蛋白质构造而产生代谢阻碍。
3.3铜化合物以铜化合物作为抗菌剂的开发,当推由日本蚕毛染色株式会社的商品“Sandaion-SSN*,它具有导电和抗菌两种性能;以及由旭化成公司开发的导电抗菌性粘胶纤维,其商品名为”AsahiBCY*前者将聚丙烯腈织物或纤维浸渍于含有铵及羟胺硫酸盐的硫酸铜溶液中(浓度为2%~3%),进行还原处理聚丙烯腈上的氰基与硫化亚铜产生络合反应,生成稳定的含铜配位高分子化合物。经上述处理后,除抗菌性外,还具有导电性该产品耐洗性能卓越,对细菌和真菌具有强大的杀灭效果。产品的安全性良好,急性毒性LDs0= /kg(经口、小鼠),大肠杆菌和革兰氏阴性菌沙门氏(Sallmonellatyphimusium)的变异原试验呈阴性,河合法的皮肤贴敷试验呈准阴性后者是在铜氨再生纤维素制造过程中控制硫化铜量,使铜化合物均匀分散于纤维中,之后经硫化处理(如硫化钾等),使纤维中硫化铜(CuS和CuzS)含量为15%~20%.这种改性粘胶除具有抗菌性外,同时有除臭导电和阻燃性能以上两种导入铜化合物的纤维,其抗菌机理是藉铜离子破坏微生物的细胞膜,与细胞内酶的硫基结合,使酶活性降低,阻碍代谢机能抑制其成长,从而杀灭之。
此外,棉和羊毛等天然纤维,也可藉化学方法改性后,导入铜锌等金属,同样可产生抗菌防臭性能3. 4季铵盐季铵化合物是*常用的抗菌剂,由于其与纤维的结合力很差,故与反应性树脂并用,以提高其耐久性例如,日本可乐丽的Sanitei与日清纺的Peachfresh,就是季铵盐与反应性树脂同浴整理而成的商品。
季铵盐抗菌剂系脂肪族季铵盐或聚烷氧基三烷基化学结构通式如下:这类抗菌剂主要用于纯聚酯织物上急性毒性LD50= 6510mgAg(经口、小鼠);对兔子的皮肤刺激试验、Ames变异试验及大肠杆菌变异试验呈阴性;鱼毒41mL/L;对人的皮肤贴敷试验呈准阴性,故安全性很高季铵盐的抗菌机理是利用表面静电吸附,使微生物细胞的组织发生变化(酶阻碍细胞膜的损伤),从而使酶蛋白质与核酸变十性3.5有机硅季铵盐类这类抗菌剂中*著名的是美国道康宁公司的DC-5700,其活性成分的学名为3-三甲氧基硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化物,其结构式如下:面;同时,三个甲氧基能水解聚合,在纤维表面上形成薄膜而坚牢地附着在纤维表面上;其阳离子(N+)部分与纤维表面上的负电荷会相互吸引形成离子结合(静电结合),使由它自身脱水缩合形成的薄膜与纤维具有坚牢的附着力,从而产生良好的耐久性该产品获得美国环境保护局(EPA)的许可证,编号为34292-1,产品典型特性为:1227g/kg(经口、老鼠);对兔子的皮肤刺激试验没有反应;对虹鳟鱼的毒性TL50=56mg/L,此外还进行了亚急性毒性、变异原试验、催畸试验粘膜刺激试验等18项试验,以及袜子穿着试验,均证实安全性很好。
DC-5700抗菌剂另一个特点是其广谱抗菌,效力涉及革兰氏阳性细藤革兰氏阴性细藤霉藤酵母菌和藻类等,如表3所示表3对DC-5700敏感的微生物种类名称结核杆(Mycobact藻类结构上的三个甲氧基能与纤维上的羟基进行脱甲醇反应,生成共价键而使抗菌剂牢固地附着在纤维表与DC- 5700结构类似的商品3-;三甲氧基硅烷基)丙基二甲基十四烷基季铵盐,其性能也相类似这类抗菌剂的抗菌机理是藉季铵盐分子中阳离子,通过静电吸附微生物细胞表面的阴离子部位,以疏水性相互作用,使细胞内物质漏泄出来,使微生物呼吸机能停止而将其杀灭3.6胍类在医药的双胍类消毒剂中,选择在水中溶解度小而对纤维吸附能力高的品种,就可用于开发纤维的抗菌防臭整理的抗菌剂例如,医疗方面应用很广泛的GluconicChlorohexideice,即1,1'六亚甲基双digluconate),其杀的效力很高,但对真的杀伤作用不强,其耐热稳定性好,而耐光性较差。抗菌机理是破坏细胞膜,经口服毒性LDs=1260mg/kg(老鼠),故其毒性很低。
葡萄糖盐改成盐酸盐后,溶解度可降低,从而可改善其抗菌效果的耐洗持续性。
在此基础上,Zeneca公司成功开发用于棉及其混纺织物的聚六亚甲基双胍盐酸盐(Polyhexamethylene液,其主要物理性能如下(常温下):稳定性在正常储存条件下稳定在水中的分散性不同比例的水均容易分散和混和PHMB作为抗微生物制剂在世界上己使用多年,主要用于游泳池、化妆品、食品和酿造工业等方面PHMB广谱抗菌,对革兰氏阳性菌,革兰氏阴性菌、真菌和酵母菌等均有杀伤能力对不同生物体的功效和有关作用方式,己有专门报道,其抑菌的*小浓度(MICs)如表4所示金黄色葡萄球菌1表皮葡萄球菌0.5枯草杆菌1耐青霉素金黄色葡萄球菌(MRSA)1用Reputex20整理的黄色纯棉毛巾,经英国家庭Council,HLCC)的标准洗衣方法洗不同次数后,由AATCC试验方法100测定性能,结果如表5所示。
表5Reputex20整理后织物的耐洗性~洗涤次数洗涤条件性能0 -细菌全部杀死注:试验菌种为金黄色葡萄球菌。
2500爪/1<(急性口服毒性:上述反应的季铵化程度与抗菌效力有关,季铵化程度高,抗菌性能高,且其耐洗性可通过添加聚乙二醇缩水甘油醚交联剂得以改进3.7.2“森林浴”类抗菌剂人们走进森林,松柏等树散发出的芳香精油,不仅使人心旷神怡,而且杀死人体上的一些细菌,故称之谓柏、扁柏)松树,以及艾蒿和蕺菜等。
罗汉柏的蒸馏物称谓桧油。其系浅黄色透明油,由两种组分组成,即作为香精原料的倍半萜烯类化合物的中性油和具有抗菌活性的酚类酸性油,也有人认为两种油都有抗菌效果。
酸性油中含桧醇或称日柏醇,hinokitiol),中性油主要成分为斧柏烯。两种成分中,抗菌性以酸性为好,对革兰氏阳性藤革兰氏阴性菌均有杀灭效果,对真菌的抗菌性也较强桧醇的安全性很好,据日本青森县工业试验厂报道如下:据称,桧醇的抗菌机理是其分子结构上有两个可供配位络合的氧原子,它与微生物体内的蛋白质作用而使之变性分成味臭的菜醛酮分乙基成基壬酸系苷质素酰基桂酮苷栎物绿葵甲月黄栎矿钾叶叶、茎部分部穗穗部叶花果叶日本Union化学公司的“UnionMCAS-25*及三木理研工业公司的”无甲醛树脂“均系桧醇的微胶囊商品。而大同夕、夕木'勺和夕''7木'勺均利用这类天然抗菌剂在纯棉或高含棉的织物上开发了抗菌防臭、防虫功能性产品,用于被褥被单婴儿被褥、内衣、毛巾被和针织内衣等艾蒿是一种药草,中国民间习俗在端午节用其驱虫防病,它散发的气味有稳定情绪,松驰身心的镇定作用。艾蒿作为中药具有解热利尿、净血和补血等作甩日本有以艾蒿染色的布作患变异反应皮炎患者的睡衣、裤和内衣的理想面料关于艾蒿的主要成分及其效用,根据记载如表8所示表8艾蒿成分及其作用成分化学结构作用1,8桉树脑CH咏防衰老,抗炎症,抗变态反应,促进血液循环作用a-荣酮抗菌防腐作用,治肝脏作用,其芳香有稳定情绪、镇定作用乙酰胆碱胆碱(上接第46页)酸纤维、粘胶纤维、氨纶、涤纶和锦纶。
3结论傅里叶变换红外光谱(FTIR)的ATR技术是一种快速无损鉴定方法,可以快速、准麻高效地鉴定纺织纤维。:XK技术出版社。
从6看出,各谱图峰形尖锐,各谱峰分辨良好,对所得到的红外光谱图进行检索,确定其分别为醋