抗菌聚酯纖維
抗菌的意義
在日常的紡織品中，由于使用環境的濕度、溫度以及沾染上的各種汗漬、油劑等不可避免會沾染致病菌，并且普通織物不具有殺菌功能。如此便易使螨蟲、大腸桿菌、白色念珠菌、金黃色葡萄球菌等致病菌生存繁殖。如若為個人應用，不利于個人衛生；而如若為紡織品在公共場所應用，易使致病菌的滋生繁殖與交叉感染，對人體健康造成的危害。
因此，抗菌纖維及紡織品的研制已經成為抑制細菌或病毒等有害生物生長、繁殖的一種控制措施。
聚酯纖維的應用
1953年PET纖維實現了工業化生產距今已有七十余年的歷史，PET纖維以其優良的綜合性能得以不斷發展成為通用合成纖維之首，廣泛應用于床上用品、戶外用品、服用面料、簾子線等紡織品領域。
PET分子結構式
抗菌劑分類
聚酯纖維通過抗菌劑處理，進而抑制或殺滅細菌、真菌等有害微生物，其中包括天然抗菌劑、有機抗菌劑和無機抗菌劑。
01
天然抗菌劑
天然抗菌劑是指直接從某些動植物體內提取出的具有抗菌功能的高分子有機物。
動物源類抗菌劑主要有甲殼質、殼聚糖和昆蟲抗菌性蛋白質等；植物源類抗菌劑主要有從艾蒿中提取的乙酰膽堿、從甘草中提取的甘草甜素、從蘆薈中提取的蘆薈素等。
天然抗菌劑具有安全無毒、綠色環保以及生物相容性好等優勢，但是其含有耐熱性和耐洗性較差、原料產量較低等缺點。
02
有機抗菌劑
有機抗菌劑絕大多數都是有機小分子物質，以有機酸、酚、醇為主要成分，常見的包括鹵化
物、異噻唑、吡啶金屬鹽、醛類化合物、季 銨鹽類等。
與無機抗菌劑相比，有機抗菌劑優點是高效殺菌、種類繁多，缺點是有毒、易析出、耐熱性較差等，因此應用受到了較大的限制。
03
無機抗菌劑
根據抗菌機理的不同，無機抗菌劑可分為：金屬離子型負載抗菌劑、光催化型抗菌劑及復合型抗菌劑。
金屬離子負載型抗菌劑是通過吸附、包覆等方式將活性成分與載體結合制得的抗菌劑。
光催化型抗菌劑以氧化鈦、氧化鋅等為代表。
復合型抗菌劑包括有無機類與有機類抗菌劑復合而成的、以及由不同的無機抗菌之間復合而成的。
無機抗菌劑具有熱／化學穩定性高、抗菌廣 譜、耐洗性能好、抗菌效果持久、使用過程中細菌不易產生抗藥性、對人體健康危害較小等優點，但是部分抗菌劑易對人體產生危害，不被允許用于紡織物。
抗菌機理
01
天然抗菌劑抗菌機理
細菌細胞壁中的磷酸脂和硅酸等物質所解離出的陰離子使得細胞膜帶有負電荷，而天然抗菌劑一般帶有呈陽離子的結構基團，因此當天然抗菌劑接觸細菌細胞膜時，二者由于異性相吸從而牢固結合在一起，附著在細菌細胞膜表面，進而穿過細胞膜進入細菌體內，破壞微生物新陳代謝，阻礙微生物的發育和繁殖，從而實現抗菌效果。
02
有機抗菌劑抗菌機理
有機抗菌劑抗菌機理為帶有正電荷的有機分子吸附到帶有陰離子的菌體表面，進而穿透細胞壁與細胞膜結合，通過擾 亂 細 胞 膜 組 成，破壞細胞機能，使 細 胞內物質如Ｋ＋ 、ＤＮＡ、ＲＮＡ 等 泄 漏，擾亂細胞生長，影響微生物的新陳代謝，抑制微生物繁殖，從而使微生物凋敝而消亡，達到殺菌和抑菌的結果。
03
無機類抗菌劑抗菌機理
金屬離子型負載抗菌過程主要依賴于金屬離子的強氧化性，與呈負電性的微生物細胞膜相結合，并迅速地進入微生物體內，與其蛋白酶反應使其喪失活性，當微生物滅亡后，金屬離子會重新變為游離狀態再次與微生物結合從而阻礙微生物的生長與繁殖。
在光照的條件下產生電子空穴對之后，與空氣中的水和氧結合形成具有強氧化性的活性氧自由基(ROS)，而ROS能與微生物體內的有機物結合，使其分解成為小分子，破壞微生物的生命結構，從而達到抑制微生物生長、繁殖的目的。
復合型為兩種抗菌機理同時作用。
纖維及織物抗菌改性方法
目前使用最廣泛的聚酯纖維抗菌改性方法可歸納為５種。
（１）將反應型或相容性良好的抗菌劑在聚酯縮聚反應前加入，通過原位聚合改性制備得到抗菌聚酯切片，再經熔融紡絲制備抗菌聚酯纖維。
（２）將添加型抗菌劑與非抗菌聚酯切片擠出共混造粒，再經熔融紡絲制備抗菌聚酯纖維。
（３）將抗菌聚酯母粒與非抗菌聚酯切片進行復合紡絲。
（４）滌綸織物進行抗菌后整理涂覆。
（５）反應型抗菌劑在纖維或織物上進行接枝共聚。
1
原位聚合法是指在聚合過程中將抗菌劑均勻地分散在聚合體系中，通過聚合反應制得抗菌聚酯切片，再通過熔融紡絲制備得到抗菌纖維。
此方法的優點是在聚合階段加入抗菌劑，可使抗菌劑與基體充分混合接觸，改善抗菌劑在高聚物中的分散均勻性；缺點在于在聚合階段加入抗菌劑，可能會對聚酯本身的物性產生影響，最終影響其可紡性與使用特性。
2
共混抗菌改性法是指在熔融紡絲前將一定量的抗菌劑添加到聚合物熔體中，經共混后再通過常規紡絲設備進行紡絲，制得具有 抗菌功能的纖維。
共混改性法優點在于抗菌劑添加靈活性好，缺點是對抗菌劑熱穩定性、分散性以及與聚酯相容性要求較高。
3
復合紡絲法是指將具有抗菌成分的聚酯切片與普通聚酯切片通過雙螺桿后，熔體經過復合紡絲組件制成具有皮芯型、鑲嵌型、中空多心型、并列型等結構的抗菌纖維。
與共混紡絲相比，復合紡絲法 優點在于特殊的結構使得在降低 抗菌劑用量的條件下，仍然具 有優良的抗菌效果，但是復合紡絲存在噴絲板加工難度大、生產成本高的缺點。
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后處理改性是指在面料印染、整理過程中，利用含有抗菌劑的溶液對纖維或織物進行浸漬、浸 軋或涂覆處理，使抗菌劑通過吸附、熱固化或化學反應作用于纖維或織物表面，從而賦予其抗 菌效果。
后處理改性法優點是操作技術簡單，可直接將抗菌劑整理在纖維、紗線、織物、成衣或各種紡織制品上。但是，由于抗菌劑只存在于織物表面，織物經多次洗滌后由于抗菌劑的流失，抗菌效果大大降低，同時在后處理過程中也存在環境污染問題。
5
接枝改性法是指將具有反應活性基團的抗菌成分通過化學鍵合作用接枝在纖維或織物材料表 面，賦予其抗菌功能。
接枝改性法的優點是性能穩定、抗菌成分不易析出、使用壽命長等。但是，由于接枝改性通常需要對 纖維或織物進行預處理，因此反應過程復雜，反應條件嚴格。
應用領域
隨著紡織行業的快速發展以及受健康衛生等現代消費理念的驅動，抗菌纖維及紡織品的應用需求正在逐漸擴大，以下列舉幾個領域
01
醫用紡絲品
如手術衣、手術罩、口罩、手套、醫用綁帶、醫用床單、床墊等。抗菌處理可有效抑制致病菌生長、阻止細菌繁殖，減少交叉及重復感染，有利于病人的痊愈及醫護人員的衛生保障。
02
家用紡絲品
例如抗菌鞋襪可防止腳菌繁殖產生惡臭，抗菌內衣可防止致病菌通過人體分泌物、汗液獲取營養進行繁殖等。家用紡絲品使用溫濕度、氧氣等環境條件良好，容易滋生多種致病菌。
03
產業用紡絲品
例如在交通工具內飾中使用抗菌座椅、方向盤套、頂棚裝飾、窗簾及地毯等，可大大減少細菌的滋生，保障公共衛生安全與人們的身體健康。
來源：高分子物理學
