1、.抗菌纖維的新趨勢-含銅纖維 馬潔 張瑞寅 東華大學摘要：含銅抗菌纖維是一種功能性纖維，具有阻斷疾病傳播、消除異味、修復皮膚等效果，是新型的抗菌紡織品，目前流行于歐美等國。本文主要介紹了含銅抗菌纖維的分類、特點，著重陳述了以卡普龍銅離子纖維等為代表的接枝改性型抗菌纖維的機理及優(yōu)勢。關鍵詞：抗菌纖維，卡普龍銅離子纖維，接枝改性，高效穩(wěn)定1含銅纖維趨勢過去十幾年含銀抗菌纖維應用廣泛，但2014年美國自然資源保護委員會(NRDC)公開限制納米銀在紡織品上的使用1。這是因為人們逐漸發(fā)覺，銀并不是想象的那么安全。一方面，銀離子或納米銀通過皮膚會進入人體內，而銀的化合物除了硝酸銀基本都不可溶，所以會造成體

2、內重金屬累積，長期如此會有損健康。相反，人們發(fā)覺銅的化合物都可溶解，進入人體的銅也能隨著新陳代謝排出體外。另一方面，銅是人體中含量僅次于鐵和鋅，在微量元素中居第三位的生命元素2，而人體并不需要銀元素。另外，銅和鐵都是造血的重要原料，銅在人體皮膚、軟骨等結締組織的新陳代謝中起重要作用，可催化血紅蛋白的合成，參與造血過程。所以，含銅紡織品能增強皮膚生長因子的活性，刺激皮膚生成新的毛細血管，在傷口上使用含銅醫(yī)用敷料能加快傷口的愈合速度。所以使用銅代替含銀作為抑菌類功能紡織品，已成為當今業(yè)界的共識和流行趨勢。2 含銅纖維分類含銅纖維屬于無機抗菌纖維的范疇，無機抗菌纖維就是將金屬及其化合物（包括銀、銅、

3、鋅等）作為抗菌劑通過不同的加工方法引入纖維，使其成為具有抗菌功能。無機抗菌纖維按加工方法主要有共混紡絲法、后整理法和接枝改性法等三種。32.1共混紡絲法共混紡絲法主要是針對一些沒有反應性側基的纖維如滌綸、丙綸等，在纖維聚合階段或紡絲原液中將銅粉或銅化合物粉末加入纖維中，用常規(guī)紡絲設備進行紡絲。該方法是目前開發(fā)功能性纖維的主要手段，其優(yōu)點是易開發(fā)，設備簡單，缺點則是只有單一抗菌功能，因大部分加入的功能性粉體被包嵌在內部，導致面料添加量至少40%才能有效，且抗菌的穩(wěn)定性和高效性稍差。4目前，市場上很多中小型滌綸企業(yè)均已能生產(chǎn)此類產(chǎn)品。2.2 后整理法 后治理法是采用含銅抗菌液對纖維進行浸漬、浸軋或

4、涂覆處理，通過高溫焙烘或其他方法將含銅抗菌劑固定在纖維上的方法。常用的方法有表面涂層法、樹脂整理、微膠囊法等。后整理法的優(yōu)勢是，設備投資少、加工方便并可處理各類纖維，且鍍銅纖維抗菌效果顯著，面料抗菌添加量5%即有效，另外鍍銅纖維還有很好的導電性能。但該方法缺點是所制得的抗菌纖維不耐洗滌，鍍銅在洗滌中較容易脫落流失4。目前，市場上代表產(chǎn)品有韓國產(chǎn)的ELEX。2. 3 接枝改性法前二種含銅纖維的加工方式均屬于物理共混，而接枝改性法則屬化學改性。它是對纖維原漿分子進行化學改性處理，通過配位化學鍵結合具有的銅基大分子，再接枝了大量的親水基團 4最后經(jīng)濕法紡絲而得。用該法制備含銅接枝纖維，銅元素僅作為纖

5、維分子的一個原子，故在化學鍵能的作用下與纖維有較強結合度。該方法的優(yōu)點是纖維抗菌效果媲美鍍銅纖維，面料中抗菌添加量5%即可達效果，其持久性、安全性要優(yōu)于以上兩種加工方法。據(jù)了解，該纖維有近似棉的回潮率，吸濕透氣性能較好。值得稱道的是，該纖維還有強力消除汗臭的效果，除臭效果超過日本同類消臭產(chǎn)品。該方法的缺點是生產(chǎn)工藝和裝置較為復雜，技術難度較高。目前，市場上的代表產(chǎn)品有上海正家的卡普龍（COPPRON）。2. 4 幾種金含銅抗菌纖維的對比表1 幾種含銅抗菌纖維的對比抗菌工藝代表纖維抗菌所需比例持久效果技術優(yōu)勢織物手感安全性共混型銅離子滌綸/錦綸30%良差良良后處理型鍍銅5%良差差良接枝改性型卡普

6、龍5%優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)3 卡普龍銅離子纖維3.1 卡普龍銅離子纖維抗菌機理卡普龍銅離子纖維學名為銅改性聚丙烯腈纖維，是在原漿聚合階段，運用接枝共聚技術在腈綸大分子側鏈上，分別嫁接了有機銅鏈和高親水基團，再經(jīng)濕法紡絲技術而成的新型腈綸。當帶有正電荷的微量銅離子接觸到微生物的帶負電的細胞膜時，發(fā)生庫侖引力作用，金屬離子穿透細胞膜。進入細菌體內，與細菌內蛋白質上的巰基氨基發(fā)生反應，破壞細胞蛋白質造成微生物死亡或喪失分裂增殖能力。3.2 卡普龍銅離子纖維消臭機理 目前運用在紡織品領域中的“消臭功能”主要針對兩種情況，一種是細菌或真菌新陳代謝產(chǎn)生的腐敗臭氣，還有一種是體味（包括氨氣、異戊酸、醋酸等氣體或液體產(chǎn)生

7、的味道）?？ㄆ正堛~離子纖維分別對這兩種情況進行了除異味作用，首先良好的抗菌性可以抑制細菌真菌增殖來阻止腐敗臭氣；同時纖維的高親水基團可以與氨氣、異戊酸和醋酸等進行中和作用，消除異味。而通常的消臭產(chǎn)品，則只是針對第一種情況，即抗菌進行消臭作用。56圖1 卡普龍銅離子纖維分子結構3.3 卡普龍銅離子纖維特點 （1）強力有效：卡普龍纖維的親水基團將汗液連帶其中的菌類充分吸收到纖維中，富含于纖維中的銅離子與菌類全面接觸，其抗菌效果明顯高于其他同類產(chǎn)品。在專業(yè)機構的檢測報告中，銅離子纖維對金黃色葡萄球菌、白色念珠菌、大腸桿菌三項主要的抗菌指標檢測，其殺菌率為99%，達到國家紡織行業(yè)最高的AAA級標準。

8、（2）穩(wěn)定持久：以銅離子官能團與聚丙烯腈分子化學結合，穩(wěn)固且均勻的結合在纖維分子中，銅離子不易逃逸，可以長效持久的發(fā)揮作用。檢測中經(jīng)50次反復洗滌，5%卡普龍的混紡紗抗菌率依然能達到抗菌最高的AAA級標準。 （3）經(jīng)濟安全：過去十幾年銀離子抗菌纖維應用廣泛，但由于銀會污染環(huán)境、對人類生存環(huán)境產(chǎn)生威脅，不符合生態(tài)紡織品標準，另一方面人體能夠將銅新陳代謝，銀離子卻不能。 使用銅代替銀離子抗菌，已成為當今業(yè)界的共識和流行趨勢?？ㄆ正埵墙^緣纖維，在紡紗生產(chǎn)中也更加安全可靠。 （4）穿著舒適：卡普龍回潮率與棉相近，高吸濕性使得纖維蓬松，制成面料手感好風格柔軟舒適，適宜制成貼身衣物。(5) 醫(yī)療價值：卡普

9、龍紡織品對皮膚有良好的抑菌作用，其中富含的銅元素還能起到促進皮膚新陳代謝和改善膚色的效果，并有臨床案例證明卡普龍能促進慢性潰瘍性傷口的愈合。3.4 卡普龍與市場上一般銅離子纖維的區(qū)別(1) 加工方式目前，市場上的銅離子纖維多以滌綸或尼龍為載體，添加近似納米級的銅粉或銅化合物，加工方式屬于共混型。而卡普龍纖維是在腈綸的分子結構上加以改造，在腈綸的側鏈上接枝銅元素，形成一個含有機銅的直鏈大分子，加工方式屬于接枝改性，技術含量較高。(2) 纖維中的銅含量市場上一般銅離子纖維由于其加工方式是簡單的在纖維中混入銅元素粉體，所以其纖維中的銅含量均不超過1%?？ㄆ正垊t是采用先進的接枝共聚技術，其纖維中的銅含

10、量一般在4%以上。(3) 纖維的親水性由于市場上一般的銅離子纖維多以滌綸或尼龍為載體，其纖維的回潮率與原纖維一致，親水性較差。而卡普龍在加工過程中，特別引入了親水性基團，所以擁有如棉花般良好的親水性，回潮率大于8%。(4) 抗菌除臭效果用市場上的銅離子纖維制成的面料需達到抗菌除臭效果，一般添加到4050%以上。而卡普龍在任何紗或面料中添加5%，即具有高效的抗菌消臭效果，同時由卡普龍的除臭機理可以看出，它對兩種臭氣都有有效的消除作用。3.5 卡普龍銅離子纖維測試3.5.1 卡普龍銅離子纖維抗菌檢測表2 卡普龍纖維抗菌檢測數(shù)據(jù)測試樣品細菌“0”小時細菌數(shù)培養(yǎng)后細菌數(shù)抑菌率試樣金黃色葡萄球菌/1.0

11、*10299.9%對照9.2*1034.8*106/試樣大腸桿菌/2.1*10599.6%對照2.5*1045.8*107/試樣白色念珠菌/9.9*10398.8%對照8.5*1038.2*105/注：其中對照為未加工全棉針織布為對照組，3.5.2卡普龍銅離子面料抗菌檢測表3 卡普龍混紡面料抗菌檢測數(shù)據(jù)測試樣品細菌“0”小時細菌數(shù)培養(yǎng)后細菌數(shù)抑菌率試樣金黃色葡萄球菌/7.0*10399%對照2.1*1044.7*106/試樣大腸桿菌/1.2*10793%對照2.2*1041.7*108/試樣白色念珠菌/2.3*10497%對照7.8*1038.8*105/注：其中對照為未加工全棉針織布為對照組

12、3.5.3卡普龍銅離子纖維消臭率檢測表4 卡普龍纖維消臭率檢測數(shù)據(jù)檢測項目檢測方法結果數(shù)據(jù)/%消臭率氨氣參照日本（一社）纖維評價技術協(xié)會SEK標志纖維制品認證基準21.消臭性試驗98醋酸96異戊酸953.6 卡普龍銅離子纖維應用卡普龍銅離子纖維對真菌效果尤佳，其卓越的抗菌功效對腳部真菌，皮炎、濕疹、陰部瘙癢、狐臭等真菌類皮膚疾患具有一定抑制作用，內褲貼上含有銅離子的襠布，對皮膚、婦科等疾病能起到一定的調理作用。7下一個應用領域可能是醫(yī)療市場，但該技術還未通過嚴格的科學檢測。到目前為止，人類自發(fā)利用銅來抗菌怯病已有幾千年，現(xiàn)代銅纖維技術的開發(fā)， 使得應用范圍大大拓展，包括有：糖尿病患使用的潰瘍包覆紗布、腳氣病患的紗布及襪子、醫(yī)用口罩、醫(yī)用床品、手術面具和紗布、內褲等。參考文獻：1 行業(yè)資訊，美國限制紡織品使用或者宣傳抗菌納米銀J. 毛紡科技，2014，2：67-672 秦益民. Cupron銅基抗菌纖維的性能和應用J. 紡織學報，2009,30（12）：134-1363 戎紅仁，趙斌，古宏晨等. 無機抗菌劑概述J. 化學世界，2000（7）：339-3424 劉偉時. 抗菌纖維的發(fā)展及抗菌紡織品的應用J. 化纖與紡織技術，2011,40（30）：22-275 左凱杰，霍瑞亭，趙廣明. 新型抗菌防臭纖維概述J. 染整技術，2007，29（9）：13-15 6 吳紅福，何方