功能性纤维是指除一般纤维所具有的物理机械性能外，还具备一种或几种特殊功能的纤维，如吸湿、保暖、抗菌、抗静电等性能。功能性纤维通过对高分子材料的合成、反应、结构及聚集态的研究，以及对纤维物理加工过程和高次结构的控制，采用新的工艺技术和后加工技术，使纤维达到高感性化和高功能化的要求。随着社会和生产技术的发展，物质生产丰富多彩，人们开始追求舒适、美好的生活空间，特别是新冠状病毒传播，使广大人民受到一次防病菌、病毒传染的教育，提高了预防病菌、病毒传播、保护身体健康的意识。本文根据我们所了解的情况，对国内外抗菌纤维及其功能性纺织品的生产、使用和推广应用效果进行了探索分析。
目前制备抗菌纺织品的原材料主要分为天然抗菌剂（比较常见的天然抗菌剂主要是动植物提取物，如壳聚糖、鱼精蛋白、甲壳素、植物中药，最具代表性的即壳聚糖材料，壳聚糖是由几丁质经脱乙酰作用得到的）、无机抗菌剂银（Ag）、铜（Cu）等金属材料，石墨烯、氧化石墨烯等有机抗菌剂以及复合抗菌剂。因材料环保、安全等优势，天然抗菌剂及其复合材料的研究和使用引起广泛关注。丁湘菲等采用双氧水、蛋白酶对羊毛纤维进行前处理，再利用植物中药连翘、山豆根、石榴皮提取物以及桉叶精油微胶囊构成的组合物，对羊毛纤维进行抗菌、防蛀、芳香改性处理，水洗25次后，对蚊虫的驱避率依然能达到60.80%，未水洗以及水洗20次后对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑菌率分别达到96.50%、99.12%、79.35%和93.42%、91.53%、76.43%；Yan等人采用静电自组装法将壳聚糖季铵盐（HACC）与MXene纳米片结合，成功制备了一种具有微呼吸监测和快速光热抗菌能力的香樟树皮微观结构，可穿戴多功能智能防护棉织物。无机抗菌剂中最具代表性的是金属抗菌剂，金属系抗菌剂中又以银离子和铜离子应用最为广泛。银离子可以有效抑制微生物（革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌和霉菌）的生长和繁殖，具有优异的抗菌效果；而铜离子的毒性较低，与银离子相比，铜离子对生长具有更显著的抑制作用，并且铜离子和银离子都能被人体吸收，但铜离子可通过新陈代谢排出体外，比银离子更为安全。2010年中科院上海应用物理研究所胡文兵等发现石墨烯、氧化石墨烯可以有效抑制大肠杆菌的生长，且毒性很小，更适合与人体皮肤直接接触，可通过整理制备石墨烯、氧化石墨烯的抗菌织物。在众多类型的纺织品抗菌剂中，有机硅季铵盐抗菌剂是综合性能较理想的抗菌剂，具备良好的吸水吸汗性、柔软性。Ren等通过LBL技术使用季铵化卤胺硅氧烷共聚物（PCQS）和植酸（PA）对棉织物进行抗菌/阻燃改性，其改性棉织物具备优良的抗菌和阻燃性能，可以在短时间内灭活106CFU左右的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，极限氧指数达到28.5%，离火自熄，无阴燃、续燃现象，损毁炭长为7.9cm，能顺利通过垂直燃烧试验；此外，Ren等在聚甲基硅氧烷上引入海因结构，结合二氧化硅颗粒制备抗菌/拒水多功能棉织物，杀菌率可达99%以上，接触角达到130º，且耐水洗性能良好。复合抗菌剂通过两种或两种以上抗菌材料的协同作用提高抗菌效果，如于文等基于静电纺丝技术，构建了纳米复合体系，GO与AgNPs在复合体系中发挥协同抗菌作用，赋予材料高效抗菌性能，制备出了高效抗菌GO-PEI-Ag复合材料；赵兵等发明了一种MXene和Ag NPs协同的抗菌棉织物专利，Ag NPs可以通过共价结合均匀负载在 MXene纳米片表面，形成MXene-Ag NPs抗菌复合材料。马志鹏等在对比研究中发现氯化银和卤胺化合物有较好的协同抗菌作用，制备出的改性棉织物抗菌性能优异、紫外稳定性较好。王硕峰等在自主研发的“金属纳米粉体（MPNP）宏量制备技术”基础上，制备出核壳结构纳米铜粉，研究其抗菌性能，开发出高效的纳米铜液体抗菌剂，纳米铜添加量在千万分之一的量级上，成本低、安全、抗菌性能强，同时将纳米铜粉附着于纤维表面，开发出耐洗、无毒、高抗菌纺织品的生产工艺。彭勇刚等采用氧化石墨烯和壳聚糖作为抗菌成分，通过溶液浸泡法制备了抗菌织物，发现其抗菌率大于98%，且具有良好的耐水洗性。复合抗菌剂通过多种抗菌材料的协同作用是未来发展的趋势。抗菌纤维是指由于纤维自身的结构或含有的化学物质，具有抑菌或杀菌的功能性作用的纤维，目前已形成的有天然抗菌纤维材料和经加工制成的抗菌纤维材料两类，纤维制品具有抑制或杀灭细菌的功能。抗菌功能纺织品是一种能够有效抑制或杀灭微生物，有卫生保健功能的新型纺织材料，不仅可有效防止疾病传播和感染，也可有效降低公共环境的交叉感染风险。目前抗菌功能性纺织品，根据其应用分为防护型抗菌纺织品与日常用抗菌纺织品，并根据其生产和装备方式有4种途径。麻类纤维目前有亚麻、汉麻（又称大麻）等品种，均具有优良的吸湿透湿的干爽性能，并有天然抗菌防臭、抗静电及抗紫外线功能。故早已在纺织品服装中使用，由于其穿着透气凉爽不胋肤而受到消费者欢迎，近几年，由于新冠疫情传播的影响，用麻类纤维纺纱制成服饰因具有灭活细菌的功能而备受人们重视，使用范围进一步扩大，目前使用最多的是亚麻纤维和汉麻纤维，通过纺织人士的不断努力，麻类纤维的可纺性不断提高，使用比例增加达到50%以上，抗菌抑菌灭活细菌效果显著。例如，浙江华祥纺织公司是多年从事亚麻纺纱生产企业，有亚麻与涤纶混纺、亚麻与棉混纺、亚麻与粘胶混纺等多种纱线，为了提高纱线抗菌、抑菌的效果，亚麻纤维的混纺比超过50%；浙江海盐和舟山地区还有两家用进口亚麻生产细特纯亚麻纱的企业，纺纱特数达11.8tex以下，使纱线的抗菌、抑菌功能更为显著。汉麻又称“无毒大麻”，是我国自主开发的麻类纤维新品种，它是麻类纤维中纤度最低、最柔软的一种，国内武汉有一家汉麻纺织公司开发出了汉麻与棉55/45混纺 9.8tex纱，用于保健内衣、保健袜、毛巾、衬衣及装饰用布等多种产品，由于抗菌效果显著，受到使用单位的高度赞扬。又如浙江绍兴“吉麻良丝”是一家纺纱与保健加工的一条龙纺织企业，近年来也用汉麻混纺纱线开发军用服饰（衬衣、汗衫）、民用儿童服装，以及多种家纺与装饰用品（包括地毯、窗帘、床上四件套）和汽车坐垫等汉麻制品，由于抗菌灭活细菌效果好，在国内外市场销售得到一致好评。此外，浙江雅戈尔服饰公司是国内知名度较高的一家服装生产企业，近年来公司相关领导认识到汉麻的优良性能，也积极从种植汉麻纤维原料开始，进行一条龙开发多种汉麻系列服饰，有汉麻西服、T恤、休闲服装等多个系列产品。尤其是汉麻服饰已成为雅格尔服饰的一个重要组成部分。据总公司相关领导介绍，用汉麻纤维制成的服饰具有五个功能特性，一是抗菌抑菌功能，因汉麻是一种天然抗菌纤维；二是优良的吸湿排汗功能，因麻纤维有优良的毛细管效应，制成服饰穿着舒适；三是麻纤维抗静电能力良好，汉麻纤维分子结构稳定，分子排列的取向度好，产生静电能力极低；四是麻纤维具有不错的抗紫外线功能；五是麻类纤维还具有杰出的耐热功能，在370度高温下仍不变色。麻类纤维产品这些优良特性，使其应用领域不断拓展，用麻类纤维制品作为抗菌与阻隔病菌就是一个很好的选择。此外，竹子里面含有一种“蒽醌化合物”，具有天然的抑菌、防螨、防臭、防虫功能。竹纤维制作方法有二种：一种是由物理方法加工而成的竹原纤维，另一种是由化学方法加工而成的竹浆纤维，它们的抑菌率都在90%以上。化学竹纤维又可分竹浆纤维和竹炭纤维，竹浆纤维是一种将竹片做成浆，然后将浆做成浆粕再用湿法纺丝制成纤维，其制作加工过程基本与粘胶相似；竹炭纤维是选用纳米级竹香炭微粉，经过特殊工艺加入粘胶纺丝液中再经近似常规纺丝工艺纺织出的纤维产品，使用竹子制成竹炭类纤维使用仍具有一定抗菌功能。江苏南通双弘纺织公司，采用白竹炭和咖啡碳等抗菌纤维纯纺或与粘胶纤维混纺，使纺制的纱线也具有抗菌防臭特性，已在内衣和床上用品中使用，表现出巨大应用潜力。2.2 用金属抗菌材料制成的新型抗菌抑菌功能性纺织品对金属抗菌材料，通过纳米与共混等加工技术制成具有抗菌功能的化学纤维。据检测铜、银、锌等金属材料都具有天然的抗菌性能，将这些金属材料运用纳米技术制成纳米级的颗粒，再与切片共混或与浆粕共混，通过熔融纺丝，使制成的纤维具有抗菌功能。如青岛新维纺织开发有限公司开发的抗菌吸排的功能性涤纶纤维，就是在涤纶纺丝过程中加入纳米级的银离子共混纺丝制成的，根据银离子能抑制细菌细胞壁形成原理，可使含银涤纶纤维，具有抗菌和吸湿排汗等功能。根据该公司用含银离子涤纶纤维生产的混纺纱生产数据，只要将抗菌吸湿排汗纤维混用30%以上，就可以使混纺纱中的三种有害细菌（金色葡萄菌、大肠杆菌、白色念珠菌）的清除率达到99%以上，抑菌效果显著，目前用银离子抗菌涤纶纤维生产的纱线，已在国内多家纺织企业生产的内衣、T恤及床上家纺用品中使用。又如浙江春江轻纺集团公司，也是国内生产多种功能性纱线的一家重点企业，在国内新冠疫情流行期间，开发用纳米级铜离子涤纶共混纤维制成的抗菌纱线也取得了良好的抗菌效果，据检测：用该纤维制成的涤粘混纺纱与织物，对大肠杆菌、金色葡萄菌及白色念珠菌的抑菌率也能达到97%以上，具有极强的抗菌效果。此外，福建永荣锦江股份公司科技人员采用含有表面负载银纳米颗粒的介孔二氧化钛抗病毒母粒添加到锦纶6制备中，制得的锦纶6FDY长丝具有抗菌抗病菌特性。在纳米银粒子锦纶6FDY丝中，当添加量在4%时，抗菌的锦纶6FDY丝中的抗菌活性率达到99.97%，且FDY丝的其他物理指标仍能满足使用要求。在合纤中锦纶6因其具有优良性能而被广泛运用于服饰、家纺等多个领域。但锦纶6与其他合纤维相比，因其回潮率较高，使其容易为病菌提供适宜的生长环境，因此开发能够抑制病菌活性的锦纶6FDY丝，可以有效干预细菌的复制和传播能力，是有非常重大的研究与推广价值。从上述三家开发抗菌纤维的实践中可以看出，采用纳米创新技术，将银、铜、锌等金属抗菌材料制成纳米级颗粒，然后用共混技术将其熔化在纺丝液中，是制成抗菌纤维的一个重要途径，成为市场转化的重要分支。2.3 对棉纤维采用改性改良方法使其具有抗菌除臭的功能棉纤维上的羟基经过氧化、醚化的化学反应后可获得止血、高吸湿等性能。在与酶、肽、多糖、脂类物质反应后可在棉纤维表面活性剂产生催化活性及负载活性小分子的功效，经过进一步改性处理后可以得到抗菌、去杂、除臭、促愈等一系列生物活性。棉花即棉纤维，是我国纺织生产的重要原料，较长时期内纺织品生产中90%以上是用棉花纺成纱后制成。但随着科学技术进步，化学纤维生产的迅速发展，目前在许多纺织品生产中已用各种化学纤维来取代棉花，但棉花的使用比例仍占60%以上，这主要是因为棉花具有优良的吸湿性与染色性，使制成服饰既色泽靓艳，又穿着贴身亲肤舒适。但随着纺织原料品种的不断涌现，各种纤维原料的优良性能凸现，如麻类纤维的吸湿、快干抗菌功能，涤纶纤维的抗褶挺括、洗可穿的优点，相比之下，也显示了棉花性能上的一些缺陷，棉花虽吸湿性好但干燥速度慢，长时间穿着，在潮湿环境中容易滋生细菌和微生物。针对棉纤维的缺陷，近期国内许多研究单位对棉纤维进行改性研究，先后研发出“蜕棉”纤维及IR微元抗菌棉等新品种。这是对棉纤维进行改性与改良的重大技术创新，采用生物大分子的嫁接技术，将天然科技因子永久地反应到一OH官能团的棉纤维分子键上，让棉纤维产生“蜕变”，从而开发出抗菌棉、抗病菌棉、瞬间消菌棉、防霉棉、防过敏棉等多种“蜕变”纤维。如青岛邦特生态纺织科技有限公司研发的本草改性棉纤维采用专利技术，将具有抗菌功能的植物如薄荷、草珊瑚、板蓝根等嫁接到棉纤维基团中，从而使棉纤维改性，据相关资料介绍，用本草植物改性的棉纤维与精梳棉混纺，混纺比为改性棉30%，精梳棉70%，纺纱并制成面料，经质量检测部门检测，既具有良好的抗菌功能（对三种主要细菌的抑菌率分别达到97.6%、92.5%、85.7%），并能有效吸附和清除异味臭味等，经日晒和洗涤后，面料对氨气、醋酸、异戊酸的清除率达到99%、98%、94%，消除臭味等效果明显。又如深圳御通科技有限公司开发的IR微元素抗菌棉，系采用复合无机抗菌技术，将有效抗菌成分渗透到棉纤维分子内部，并与纤维分子紧密结合，其微量元素抗菌成分破坏细菌的细胞膜和细胞壁，从而导致细菌死亡。据公司检测资料显示：采用IR元素抗菌棉纤维纺纱并制成服饰，经100次洗涤后对主要细菌的主要抑菌率仍可达到99%。以上几种通过改性改良棉纤维，其许多性能已经超过了天然棉纤维性能。将该研究成果推广应用可使制成的各种棉制品和服饰更具市场竞争力，显著提升产品附加值，并可使棉制品应用领域进一步拓展。总之，对常规棉纤维进行改性与改良，在当下仍然处于起步阶段，但从发展趋势来看是对棉纤维的一次重大的创新，目前已引起国内外相关部门的高度关注。对已制成的棉质制品，采用后整理方法，使其具有良好的抗菌性能，是一种较方便快捷的整理方法。它是利用含有抗菌组分的溶液或用纳米技术整理后，具有抗菌功能的金属颗粒（如银、铜）通过多种方法，使有效的抗菌组分最终固定在已制成的织物上，使通过整理后的棉质纺织品具有永久的抗菌性能。如江苏阳光集团是国内生产高档棉质衬衣的一家出口企业，对衬衣的免烫与抗菌性能均有较高要求，为了使出口衬衣达到既免烫又抗菌的要求，对后整理工艺进行深入研究，将通过纳米技术生产的银离子与免烫树脂复配，开发出一种抗菌与免烫复合的整理剂，并将其用于高档出口衬衣后整理中，使整理后的高档棉制衬衣既具有优异的抗菌性能又有免烫功能，受到国外用户的好评。据相关质量检测部门检测，通过抗菌与免烫整理后的高档棉质衬衣，对金黄色葡萄菌的抑菌率达到99.67%，对大肠杆菌的抑菌率为99.2%。经过20次的洗涤后，衬衣仍保持较高的抗菌和免烫性能，使出口衬衣的档次又进一步提高。此外，江苏江鸿国际集团与南通大学共同研发的银离子抗菌整理剂，也在纯棉服饰上进行了抗菌整理的试验，并总结得出用银离子制成的抗菌剂，因具有广谱抗菌高活性，对皮肤无刺激，不分解，不易产生耐药性优势，是目前在棉织物后整理中使用最广泛的一种抗菌剂。在棉织物上的最佳使用量为40g/L，经抗菌整理后的棉织物，经30次水洗后抑菌率在90%以上，证明使用纳米技术制成的银离子抗菌剂对纯棉织物进行后整理，可以使织物获得良好的抗菌性能。来源：杨骞 浙江农业商贸职业学院、杨妮艳 吴美琴 浙江理工大学、章友鹤浙江纺织工程学会、张毅 浙江省常山纺织有限责任公司想要获取更多纺织资讯和最新行情，关注公众号「纱线网newyarn」，回复「行情」，及时获取最新纺织行情；回复「加群」，邀请您加入500个纺织群；回复「招聘」，查看最新岗位信息。长按扫码关注中国纱线网官方唯一公众号纱线网newyarn
