紡織品抗微生物整理劑的現(xiàn)狀與發(fā)展
1引言
微生物是體形微小、構(gòu)造簡單的低等生物的總稱,一般包括病毒、類病毒、立克次氏體、細(xì)菌、放線菌、真菌、小型藻類和原生動物。而與紡織品抗微生物整理密切相關(guān)的微生物是細(xì)菌、霉菌(腐生性真菌)、酵母菌和放線菌等。
微生物在自然界中的分布極其廣泛,空氣、土壤、江河、海洋及自然物體中都有微生物存在。有機(jī)物質(zhì)或含有有機(jī)物質(zhì)的材料,本身就是微生物很容易利用的營養(yǎng)源,一旦環(huán)境條件適宜,微生物就會迅速生長和繁殖,破壞材料的物質(zhì)結(jié)構(gòu),使其劣化和變質(zhì)。微生物在紡織品上的過度繁殖,除了導(dǎo)致紡織品本身外觀和性能的破壞,病原微生物還會導(dǎo)致使用者自身的感染和傷害。
采用殺菌劑(biocides)控制微生物的污染和損害是一種有效而廣泛使用的方法??梢再x予紡織品抑制微生物繁殖和殺死微生物的化學(xué)品或稱殺菌劑并不少,但是考慮到這些化學(xué)品自身的毒性及其對環(huán)境的影響,以及由于紡織品自身的特點(diǎn)、整理工藝要求和整理產(chǎn)品的最終用途等,可選擇性是有限的,在數(shù)量眾多的殺菌劑中,只有少數(shù)可以用于紡織品的抗微生物整理。通常我們將這類殺菌劑稱作抗菌整理劑、衛(wèi)生整理劑和抗微生物整理劑等。
上個(gè)世紀(jì)八十年代年代以來,首先在日本、美國和歐洲等發(fā)達(dá)國家,抗菌防臭等抗微生物整理紡織品如防臭襪、抗菌防臭地毯等開始市場化。我國也是在這一時(shí)期開始進(jìn)行了研究開發(fā),并逐步實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)。目前,由于市場的開放及相關(guān)法律的缺少,進(jìn)行此類整理所選用的化學(xué)品或整理劑,缺乏一定的透明度,相對比較混亂無序,應(yīng)當(dāng)引起業(yè)內(nèi)人士重視。
目前的研究開發(fā)的熱點(diǎn)主要集中在天然抗微生物材料如殼聚糖等、高分子陽離子聚合物和納米材料的應(yīng)用以及可再生抗菌整理技術(shù)的研究等。
2常用的抗菌劑及其合成工藝簡介
任何抑制或殺死微生物的紡織品整理技術(shù)均可精確地稱作抗微生物整理(antimicrobial finishing),但通常人們又將其細(xì)分為三個(gè)部分。
l)防腐整理(rot-proof finishes)是一種長期或短期防護(hù)紡織材料以免其變質(zhì)的抗微生物整理,通常避免霉菌的生長對紡織品的損壞,用于如帳篷等戶外用紡織品的加工。
2)衛(wèi)生整理(hygene finishes)主要涉及有害細(xì)菌及感染的控制,主要用于服用或其他與皮膚接觸的紡織品的整理加工,其中包括對塵螨的控制,即防螨整理等。
3)美觀整理(aesthetic finishes)主要用于控制臭味的發(fā)生及防止細(xì)菌導(dǎo)致的色變。
三個(gè)部分只是相對而言,某些抗微生物整理產(chǎn)品可同時(shí)達(dá)到上述三種整理的目的,如防臭棉襪既能防止棉纖維的變質(zhì)降解,控制腳癬真菌的繁殖并抑制臭味的產(chǎn)生。
2·1常用的抗微生物整理劑
理論上講,用于紡織品整理的殺菌劑我們稱之為抗微生物整理劑。殺菌劑對微生物的作用,有的是真正把微生物殺死,有的只是由于微生物的生物活性的某一過程受阻而受到抑制,所以有殺菌和抑菌作用之分。但是,殺菌和抑菌作用只是相對而言,它與殺菌劑的性質(zhì)、使用濃度及作用時(shí)間的長短有著密切的關(guān)系。因此,有時(shí)同一種殺菌劑在低濃度時(shí)是抑菌的,但在較高濃度時(shí)是殺菌的。而應(yīng)用于紡織品的整理加工,又要滿足紡織品自身性能、加工工藝及其最終用途的要求。因而理想的抗微生物整理劑應(yīng)具備以下特點(diǎn);
1)廣譜抗菌,對細(xì)菌和真菌都有效。
2)持久有效,耐久洗滌持續(xù)有效。
3)使用安全,在使用濃度下對人無毒。
4)無色無味。
5)成本較低,低濃度下有效。
6)耐雨淋、耐氣候、耐日曬。
7)對織物的手感和其他物理性能無不良影響。
8)能與防水劑和阻燃劑、染料和其他紡織化學(xué)品相配伍。
9)不會加速或催化其他的變質(zhì)問題。
10)可使用常規(guī)的紡織染整設(shè)備來施加。
11)能耐受加工條件和溫度。
12)無環(huán)境問題。
實(shí)際上,到目前為止,沒有一種殺菌劑能完全滿足所有這些特點(diǎn),或多或少存在一定的弱點(diǎn)。有些抗菌劑對細(xì)菌非常有效,但是對真菌類無效,有些正好相反;有的不耐水洗;有的對人與環(huán)境有一定的危害等等。因此,根據(jù)紡織品的最終用途適當(dāng)選用抗菌劑是合理的。用于與皮膚接觸的紡織品的抗菌劑及其整理產(chǎn)品必須是安全的,對人完全無毒、無刺激,經(jīng)常使用的產(chǎn)品所采用的抗微生物整理劑還必須是非致敏性的。這在歐美等發(fā)達(dá)國家的監(jiān)管是相當(dāng)嚴(yán)格的,均有相應(yīng)的法律及管理機(jī)構(gòu)。錯(cuò)誤的選擇和使用抗微生物整理劑及其加工產(chǎn)品,危害是顯而易見的。
下面介紹的是目前大量使用的幾種抗微生物整理劑:
2·1·1芳香族鹵素化合物
其中代表性的是汽巴公司最早開發(fā)生產(chǎn)的triclosan,即2,4,4-三氯-2’-羥基二苯醚,或5-氯-(2,4-二氯苯氧基)苯酚,商品名稱有:玉潔新dp300,ch-3565,lexol 300,irgasan dp300,抗菌劑sfr-l,ums-406、cha等。
triclosan的合成:
文獻(xiàn)表明,triclosan可用如下六條路線制備:(1)以2,5-二氯硝基苯和2,4-二氯苯酚為原料,經(jīng)縮合、硝基還原、重氮化水解反應(yīng)制備的路線。(2)以3,4-二氯硝基苯和對氯鄰?fù)檠趸椒訛樵希?jīng)縮合、脫烷基化、硝基還原和sangmeyer反應(yīng)制備的路線。(3)以鄰甲氧基苯酚和溴代苯為原料,經(jīng)縮合、氯化、脫烷基化反應(yīng)制備的路線。(4)以鄰?fù)檠趸却胶望u代酚(鹽)為原料,經(jīng)縮合、氯化、脫烷基化反應(yīng)制備的路線。(5)以2-氯苯甲酸和2-烷氧基酚為原料,經(jīng)縮合、脫羧基,脫烷基化反應(yīng)制備的路線。(6)以異丙基(異丙烯基)苯酚和鹵代苯為原料,經(jīng)縮合、異丙基(異丙烯基)氧化、酸性分解反應(yīng)制備的路線。其中(1)、(2)、(3)、(6)四種路線最具有價(jià)值。
以2,5-二氯硝基苯和2,4-二氯苯酚為原料,經(jīng)堿性縮合、硝基還原、重氮化水解反應(yīng)制備的路線。其實(shí)例為:將38g 2,4-二氯苯酚、15.2g na0h和39g 2,5-二氯硝基苯加至200ml丁醇中沸騰作用18h,同時(shí)蒸除水分,反應(yīng)后加入活性炭2g、乙醇200ml,加熱沸騰lh后熱過濾,濾液經(jīng)冷卻析出、過濾,得58g 2,4,4-三氯-2-硝基二苯醚,收率90%。
該產(chǎn)品的性能類似分散染料,易于做成分散液或乳液,使用方法簡單。但該產(chǎn)品的安全性引起了廣泛質(zhì)疑。盡管其本身無毒性,對皮膚也無刺激,但因能與含氯漂白劑生成三種有毒性的氯化衍生物,并在受熱和紫外光作用下生成一種致癌物(四氯二氧雜環(huán)已烷)而對人體有害,此外合成很可能會產(chǎn)生dioxins和dibenzofurans的副產(chǎn)物,盡管含量很低,但毒性很強(qiáng),有報(bào)道稱日本已禁止其在接觸皮膚的服裝紡織品方面的應(yīng)用。但該產(chǎn)品可用于抗菌防螨整理,如不直接接觸人體的褥墊、床墊等產(chǎn)品的整理加工。
2·1·2胍鹽類
在醫(yī)用雙胍結(jié)構(gòu)的殺菌劑中,凡水溶性低而對纖維有吸附性能的產(chǎn)品均可用于紡織品的抗菌防臭整理,效果也較好。例如,醫(yī)療上廣泛應(yīng)用的洗必泰(氯己定),即1,1-六甲撐基雙