[科普中國]-抗菌防臭纖維

抗菌防臭纖維是指具有除菌、抑菌作用的纖維。抗菌纖維大致有二類。一種是本身帶有抗菌抑菌作用的纖維，如大麻、羅布麻、甲殼素纖維及金屬纖維等。另一類是借助螯合技術(shù)、納米技術(shù)、粉末添加技術(shù)等，將抗菌劑在化纖紡絲或改性時(shí)加到纖維中而制成的抗菌纖維。

抗菌防臭纖維的特有性能所謂抗菌防臭纖維1是指對(duì)微生物具有滅殺或抑制其生長作用的纖維。它不僅能抑制致病的細(xì)菌和霉菌，而且還能防止因細(xì)菌分解人體的分泌物而產(chǎn)生的臭氣。在人們的生活環(huán)境中，細(xì)菌無處不在，人體皮膚及衣物都是細(xì)菌滋生繁衍的場所。這些細(xì)菌以汗水等人體排泄物為營養(yǎng)源，不斷進(jìn)行繁殖，同時(shí)排放出臭味很濃的氨氣。因此，在生活領(lǐng)域使用抗菌防臭纖維就顯得很有必要。

傳統(tǒng)的抗菌防臭纖維傳統(tǒng)的抗菌防臭纖維一般都是用金屬離子進(jìn)行處理。通常是將普通的合成纖維（如滌綸、腈綸、錦綸、丙綸
等）進(jìn)行改性而成，即在纖維成纖或纖維加工過程中進(jìn)行抗微生物處理。一種是對(duì)纖維表面進(jìn)行抗菌劑的處理（一般浸漬于硝酸汞浸液中）；另一種是抗菌劑與聚合物共混紡絲（一般加入有機(jī)鎘鹽）。但由于其處理過程中重金屬離子的生態(tài)毒性而越來越引起人們的重視，因此科技工作者加大了對(duì)新型抗菌防臭纖維的研發(fā)。

新型抗菌防臭纖維所謂新型抗菌防臭纖維2，是指纖維本身就具有抗菌除臭的作用，或者基于傳統(tǒng)抗菌防臭纖維的基礎(chǔ)上，把用金屬離子的抗菌劑改為采用對(duì)生物和環(huán)境無污染的抗菌劑對(duì)纖維進(jìn)行處理以達(dá)到抗菌防臭的目的。

納米除臭纖維納米催化殺菌劑包括納米二氧化鈦、納米二氧化硅、納米氧化鋅等。此類抗菌劑最具代表性的是納米二氧化鈦，其在陽光下尤其是在紫外線照射下能自行分解出自由移動(dòng)的帶負(fù)電的電子(e_)和帶正電的穴(h+)，形成空穴——電子對(duì)，吸附溶解在TiO2表面的氧俘獲電子形成O2-，而空穴則將吸附TiO2表面的—OH和H2O，氧化成HO.，所生成的氧原子和羥基自由基有很強(qiáng)的化學(xué)活性，特別是原子氧能與多數(shù)有機(jī)物反應(yīng)(氧化) ，同時(shí)能與細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物反應(yīng)生成CO2和H2O，從而在短時(shí)間內(nèi)就能殺死細(xì)菌，消除惡臭和油污3。

銀纖維細(xì)菌滋生會(huì)讓身體產(chǎn)生異味，而銀纖維表面的銀離子能非常迅速地將變質(zhì)的蛋白質(zhì)吸附其上而降低或消除異味，達(dá)到抗菌除臭4。

其殺菌的機(jī)理就是阻斷細(xì)菌的生理過程。在溫暖潮濕的環(huán)境里，銀離子具有非常高的生物活性，這意味著銀離子極易同其他物質(zhì)相結(jié)合，使得細(xì)菌細(xì)胞膜內(nèi)外的蛋白質(zhì)凝固，從而阻斷細(xì)菌細(xì)胞的呼吸和繁殖過程。環(huán)境越溫暖潮濕，銀離子的活性就越強(qiáng)。經(jīng)測試銀纖維能于1h內(nèi)抵制99.9%暴露于表面的細(xì)菌，而大部分其他抗菌產(chǎn)品經(jīng)測試48h后仍無法達(dá)到相同的效果。此外，銀離子還能削弱病菌體內(nèi)有活力作用的酵素，因而能夠防止副作用和病菌的耐性強(qiáng)化，從根本上控制病菌的繁殖。因此銀纖維是一種廣譜、高效、安全、持久的抗菌除異味纖維。

負(fù)離子處理的纖維添加負(fù)離子處理纖維由日本最先研發(fā)成功，它集釋放負(fù)離子功能、遠(yuǎn)紅外線輻射、抗菌、抑菌、除臭、去異
味、抗電磁輻射等多種功能于一體，是一種高科技產(chǎn)品。該產(chǎn)品的形成是依賴在纖維生產(chǎn)過程中或在織物染整加工過程中添加了一種純天然礦物添加劑(例如電氣石) ，其主要成分為一種典型的極性晶體結(jié)構(gòu)的負(fù)離子素。

負(fù)離子添加劑除臭去異味和抗菌抑菌的機(jī)理是：（1）由于有害氣體（如甲醛、硫化氫、二甲胺、氨等）、細(xì)菌及人體產(chǎn)生的異味均帶有正電荷，而負(fù)離子能中和包覆帶有正電荷的有害氣體直到無電荷后沉降。同時(shí)添加劑每個(gè)晶體顆粒周圍都形成一個(gè)電場，具有0.06mA微電流能對(duì)細(xì)菌等有機(jī)物進(jìn)行分解，使其成為無害(或低害)物質(zhì)。（2）由于負(fù)離子材料周圍有104V/m～107V/m的強(qiáng)電場，可殺死細(xì)菌或抑制其分裂增生，使其失去繁殖條件，同時(shí)遠(yuǎn)紅外線輻射能也可使電磁波能量起到抗菌效果。

稀土元素處理的纖維稀土元素是指元素周期表中第三類副族中的鈧、釩和鑭系元素的總稱，包括鈧Sc、釔Y及鑭系中的鑭La、鈰
Cc、鐠Pr、釹Nd、鉅Pm、鈁Sm、銪Eu等共17個(gè)元素。稀土離子的多元配合物能使織物具有耐久的抑菌性能是與稀土離子的特性分不開的5。稀土離子具有較高的電荷數(shù)(+3價(jià))和較大的離子半徑(85nm～106nm)，因而在織物的抗菌整理過程中稀土離子可能與織物中的氧、氮等配位離子形成螯合物，使抑菌劑牢固地與織物結(jié)合；與此同時(shí)，不同抑菌劑之間以稀土離子為聯(lián)結(jié)點(diǎn)，產(chǎn)生協(xié)同抑菌作用，使織物具有廣譜的抑菌除臭效果。

竹纖維竹纖維是一種天然環(huán)保型綠色纖維，它是以竹子為原料經(jīng)特殊的高科技工藝處理，把竹子中的纖維素提取出來，再經(jīng)制膠、紡絲等工序制造的再生纖維素纖維。竹纖維中含有天然的抗菌物質(zhì)，科研人員的試驗(yàn)證實(shí)竹瀝具有廣泛的抗微生物功能，用竹纖維制成的紡織品的24 h抗菌率可達(dá)71%6。竹纖維制品的抗菌除臭性能在經(jīng)多次反復(fù)洗滌、日曬后，仍能保持其固有之勢(shì)，這是因?yàn)樵谥窭w維生產(chǎn)過程中，通過采用高科技生產(chǎn)技術(shù)，使得形成這些特征的成分不被破壞。所以其抗菌性能明顯優(yōu)于其他產(chǎn)品，更不同于其他在后處理中加入抗菌劑等整理的織物，竹纖維制品不會(huì)對(duì)人體皮膚造成任何過敏性不良反應(yīng)，反而對(duì)人體具有保健作用和殺菌效果。

甲殼素纖維甲殼素纖維具有天然的抑菌除臭功能7。甲殼素纖維是從蝦、蟹、昆蟲等甲殼動(dòng)物的殼中提煉出來的，是一種可再生、可降解的資源，它對(duì)危害人體的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌等的抑菌率可達(dá)99%，能有效地保持人體肌膚干凈、干燥、無味和富有彈性。其抗菌機(jī)理如下：其一可能是在酸性條件下，殼聚糖分子中氨基轉(zhuǎn)化為銨鹽，吸附帶負(fù)電荷的細(xì)菌，破壞其細(xì)胞壁，從而阻礙其發(fā)育。其二可能是殼聚糖分解成低分子物，吸附細(xì)菌后，穿過微生物細(xì)胞壁進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)與DNA形成穩(wěn)定的復(fù)合物，干擾DNA聚合酶或RNA聚合酶的作用，阻礙了DNA和RNA的合成，從而抑制了細(xì)菌的繁殖。甲殼素纖維對(duì)人體皮膚無刺激無毒，還能夠起到去除異味的作用。

“兒茶素”處理的纖維“兒茶素”( Catechin) ，又稱茶多酚，它是從天然綠茶、 柿子等植物中提取的精華(多酚類化合物) ，具有防止細(xì)菌、病毒繁殖，使其失去活性，從而具有優(yōu)越的抗菌作用。兒茶素是含有多量苯酚性氫氧基(OH)的化合物(即多酚類化合物)，它可以利用氫氧基中H的還原分解，以及與臭氣成分中的NH3、SH等附加結(jié)合，達(dá)到良好的除臭目
的。兒茶素作為一種天然提取物，對(duì)人體安全無毒，有優(yōu)良的抗菌除臭效能。

芳香纖維所謂芳香纖維是與嗅覺有關(guān)的纖維，從技術(shù)上看它可以包括發(fā)出香味的纖維和去除異味的纖維兩類8。人們研究發(fā)現(xiàn)，把芳香物質(zhì)微膠囊化是一種行之有效的辦法。當(dāng)纖維內(nèi)混微膠囊化的香料后，香味就能夠在較長的時(shí)間內(nèi)連續(xù)釋放；或當(dāng)微膠囊被破壞時(shí)，香味立即揮發(fā)出來，從而達(dá)到去除臭味的目的。隨著芳香纖維投放市場所顯示的巨大潛力，國內(nèi)外都加緊了對(duì)它的研究，李克兢、汪家琛等研制出一種基于微膠囊技術(shù)的抗菌芳香型內(nèi)衣。

漢麻漢麻分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，分子排列取向度好，吸濕能力好，加上其細(xì)長中腔內(nèi)富含氧氣，使得在無氧條件下才能生存的厭氧菌無法生存，且漢麻纖維含有漢麻酚類物質(zhì)9?？茖W(xué)試驗(yàn)證實(shí)：漢麻酚類物質(zhì)對(duì)金黃葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌等有明顯的殺滅和抑制作用。所以，漢麻天然抗菌、防蟲、防蛀、除臭，使得它作為防護(hù)服為人體增加了一道保護(hù)屏障。

發(fā)展概述抗菌防臭纖維是在抗菌防臭后處理技術(shù)之上發(fā)展起來的。國際上自80年代開始出現(xiàn)通過化學(xué)纖維的高分子結(jié)構(gòu)改性和共混改性的方法制取持久性抗菌防臭纖維的方法，其中以共混方式為主。與抗菌防臭后處理技術(shù)相比較，抗菌防臭纖維抗菌防臭效果好，耐久，纖維不附著樹脂，所得織物手感好，工藝簡單，無須后整理，成本低?？咕莱艉笳黼m然加工方便，但抗菌防臭效果不理想。經(jīng)數(shù)十次洗滌后，織物抗菌防臭效果下降，難以滿足消費(fèi)者的要求?；w的迅速發(fā)展，叉為纖維改性提供了十分廣闊的天地，使得人們開始將紡織品抗菌防臭處理的視角轉(zhuǎn)向纖維改性以獲得抗菌防臭紡織品。這種方法技術(shù)含量高，難度大、涉及工程領(lǐng)域 廣，尤其對(duì)抗菌防臭劑的要求較高，但因其明顯的優(yōu)點(diǎn)，深受客戶的青睬。

抗茵防臭纖維加工方法抗菌防臭纖維加工方法主要有4種：

利用化學(xué)改性將抗菌纖維基團(tuán)接枝到纖維上。如日本蠶毛染色公司用染色方法使丙烯腈纖維的一CN基與Cu9S5形成配位鍵，生產(chǎn)出圣達(dá)綸SS—N纖維，既抗菌防臭又可導(dǎo)電防靜電。

在紡絲過程中，把抗菌劑加人丙烯腈或聚酰胺等聚臺(tái)物中混煉紡絲。這是開發(fā)抗菌防臭纖維的主要手段。主要有濕紡和熔紡兩種方法。前者是將合適的抗菌劑經(jīng)有機(jī)溶劑溶解后加入紡絲原液中濕紡。常用抗菌防臭劑多為無機(jī)鹽類，如銅系、銀系金屬離子等。此法多用于聚丙烯腈抗菌纖維的制造，主要是在聚合時(shí)加入不同的有機(jī)胺單體進(jìn)行共聚。后者是將合適的抗菌防臭藥物制成母粒與原料共混熔融紡絲。常使用無機(jī)類抗菌劑與聚合體共混熔融紡絲，此類抗菌防臭劑（使用時(shí)需制成微細(xì)顆粒）要求能耐高溫。與聚合物有良好的相容性及分散性。還有人用陶土混臺(tái)物作為抗菌劑進(jìn)行熔紡，所得纖維抗菌效果很好。

用物理改性使抗菌劑浸入纖維表層較深的部位。熔紡時(shí)，將抗菌防臭劑加到紡絲油劑中。隨牽伸冷卻，這樣收縮時(shí)熔融纖維絲體將抗菌防臭劑包入表層以內(nèi)。將濕紡中的凝膠態(tài)纖維浸入抗菌防臭劑溶液，可把抗菌防臭劑溶液封入內(nèi)部。開發(fā)多微孔纖維，亦有利于抗菌防臭劑的滲入。

復(fù)合紡技術(shù)。如將抗菌防臭劑摻到纖維皮層或作為并列復(fù)合纖維的一部分復(fù)合紡絲。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

楊明 - 副教授 - 西南大學(xué)