[发明专利]一种络合型抗菌纤维、织物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明所公开的是一种络合型抗菌纤维、织物及其制备方法，尤其是涉及纤维和织物的表面改性接枝配位基团及其覆载抗菌组分的络合型抗菌纤维、织物及其制备方法，属于新型功能材料技术范畴。

背景技术

由于纳米科技的快速发展，纳米微粒在磁性材料、光电材料、航空航天材料、催化、传感、陶瓷增韧、功能材料等领域已经得到广阔应用。以纳米银、纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铜等金属和氧化物为代表的纳米粒子，有优异的广谱性杀菌、抗菌性能，添加于涂料、纤维、和树脂之中，制备具备杀菌、抑菌的医用材料、服装面料、家电、和日用陶瓷等等，已经形成很大的市场。

以纳米银、纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铜等金属和氧化物的纳米粒子，与纤维复合制备的抗菌纤维、织物，比采用季铵盐、壳聚糖等有机抗菌组分的抗菌纤维，具有更好的广谱性杀菌、抑菌性能，吸引人们进行大量的研究和开发，催生了很多专利和产品，应用于医用抗菌布、抗菌织物、和抗菌滤材领域。

其中，活性碳纤维由于具有良好的化学稳定性，很大的比表面积，易于制成适合于不同场合使用的各种形状的过滤器材，如活性碳纤维毡、活性碳纤维布等，是一种理想的吸附、过滤材料；对于覆载纳米银和纳米金属氧化物的活性碳纤维，具备杀菌、抑菌效能，尤其在口罩、防毒面具、空调过滤器等关乎人身健康的产品中得到广阔应用。

但是，人们在关注纳米材料的优异特性之时，忽略了纳米材料有可能产生的潜在的危害，这种危害也许需要很长的时间才能显示出来。在2007年美国癌症研究学会年会上，美国马萨诸塞州大学学者Pacheco指出，纳米颗粒可以对DNA造成损伤从而诱发癌症，人们选择纳米化妆品时应慎重。

虽然各国都在加大对纳米技术研究的投入，主要集中于纳米材料、纳米结构对材料性能的改善和提高，但至今人们仍对纳米颗粒在环境中的作用及其与人之间的相互作用与影响知之甚少。迄今为止，只有极少数研究涉及纳米颗粒对健康和安全的影响及对环境的危害。在学术会议上，也有一些专家就纳米颗粒可能存在的毒性问题提出了警告。

马萨诸塞州大学的研究者认为，一方面，纳米颗粒非常小，以至于可以穿透细胞膜和屏障；另一方面，纳米颗粒又足够大，以至于可以干扰细胞的正常生长周期。据英国《新科学家》杂志报道，纳米材料、转基因农作物、人造病毒和仿生机器人等25个因素将严重威胁未来的地球环境，其中纳米材料引起的污染和对健康威胁的问题排在第一位。因此，在没有足够的证据证明所采用的纳米抗菌组分——纳米银、纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铜等金属和氧化物的纳米粒子对人类健康和环境的安全不构成威胁之前，对应用于制备医用抗菌布、抗菌织物、口罩、防毒面具、空调过滤器等关乎人身健康的产品的复合纳米粒子的抗菌纤维、织物，应该采取一定的保守理念。

就银、铜、锌等金属化合物、氧化物的杀菌、抑菌作用机理而言，均是通过Ag⁺、Cu²⁺、Cu⁺、Zn²⁺等金属离子，与酶蛋白、DNA、RNA作用，导致其失活，从而杀灭细菌和抑制细菌的生长。

美国专利US 5,985,301公布了采用载银磁性矿粉作为抗菌剂，与纤维素纤维复合，制备出抗菌纤维素纤维，并应用于医用抗菌布制品，如绷带、纱布等；与此类似的中国专利200410060290所公布的一种抗菌粘胶纤维及其生产方法，采用载银沸石作为抗菌剂，和纤维素磺酸酯溶液共混纺丝而成抗菌粘胶纤维；以及中国专利200610026052所公布的一种抗菌多功能纤维材料及其制备方法，将纳米二氧化钛(光催化)、氧化锌、氧化铜、氧化锡作为无机抗菌粉，和聚丙烯(80-85％，wt％)制成抗菌多功能母粒，与树脂共混、纺丝制备抗菌纤维；这些方法制备的抗菌纤维，大部分抗菌组分被包覆在纤维内部，其有效成分没有得到充分发挥作用；类似的缺陷也存在于美国专利US 6,815,379所公布的一种抗菌布这份专利技术中，该专利采用的是含有Ag₂O的玻璃微粉，添加于纺织纤维或无纺布中，制备可以用作医用材料的抗菌布，这种产品在使用过程中，除了多数含有Ag₂O的玻璃微粉被包覆于纤维内部之外，即使纤维表面因为吸附水汽形成液膜，由于露于纤维表面的玻璃材料和矿物材料的载体对Ag⁺的固定能力很强，在微观尺度上，限制了银离子的释放和迁移，从而降低了其杀菌效能；中国专利200510010995所推出的一种复合抗菌剂中也将出现类似现象，以银络合物与硅溶胶溶液复合干燥制备成粉末状抗菌剂，其银离子的释放和迁移也受到严重制约。