防蚊蟲紡織品的研究進展
防蚊蟲紡織品的研究進展
摘 要:綜述了防蚊蟲紡織品的主要生產方法與主流防蚊蟲驅避劑及殺蟲劑的種類、發展現狀和存在問題,以及相關防蚊蟲效果的測試方法。介紹了一些新技術在防蚊蟲紡織品生產中的應用。
自然界中的許多昆蟲如蚊、蠅等會通過對人進行叮咬,或汙染食物向人類傳播疾病。在亞洲、非洲和美洲,每年因蚊蟲叮咬而感染瘧疾死亡的人數超過100萬,嚴重影響著人們的健康。防蚊蟲紡織品即是對這類昆蟲進行趨避或殺滅的一種衛生防護用紡織品。近年來紡織品防蟲整理在國內外逐漸引起重視,並取得了較為迅速的發展。
1 防蚊蟲紡織品的生產方法
1·1 防蟲整理
防蟲整理就是應用蚊蟲趨避劑或殺蟲劑等防蟲整理劑對紡織品進行特殊整理的加工,其加工方法主要有3種:第1種是用驅避劑乳液或溶液浸漬衣服而成;第2種是先將驅避劑乳液或溶液浸漬衣服,再用高分子化合物進行表麵處理,使生成的膜將驅避劑“封”在織物纖維上;第3種是先將驅避劑進行微囊化處理製成微囊防蚊劑,然後借助於微囊固著劑或其他交鏈劑使微囊防蚊劑牢固地附著在織物纖維上。第1種方法很有效,但不耐水洗或雨水衝淋;後兩種方法不僅很有效,且具有耐洗性能。此外,微囊型的織物防蚊整理劑還能與柔軟等後整理劑同浴使用,既方便又經濟。
1·2 防蟲纖維開發
防蚊纖維是最先由日本開發的一種可以防蚊子等蟲叮咬的纖維。此類纖維主要是通過在化學纖維生產過程中混入一部分殺蟲劑的主要成分而製得的。目前日本住友化學株式會社生產的OLESET聚乙烯單絲防蟲纖維已經世界衛生組織認證,可用於製作防止瘧疾的防蟲蚊帳。其主要生產方法是在高密度聚乙烯纖維噴絲過程中加入氯菊酯母粒,氯菊酯用量占高密度聚乙烯纖維用量的2%。由於聚乙烯樹脂內部分子間的空隙較大,纖維中的氯菊酯會逐漸從內向外遷移,覆蓋在纖維表麵;因此,纖維經洗滌或其他類似原因表麵的藥物會脫落。但在太陽下晾曬4 h左右,纖維表麵就會滲出足夠的藥物。將纖維織成0·4 mm×0·4 mm的網孔布,在使用過程中昆蟲接觸到纖維上的藥物便會被藥滅[1]。
2 常用防蟲整理劑
理想的防蚊整理劑應滿足防蟲效果耐久性好安全無害,不易產生抗藥性,且不影響織物原有的各種性能[2]。目前主要的防蚊蟲整理劑有驅避型和殺滅型兩類。驅避劑按來源分可分為合成和天然型兩種[3-5]。
2·1 天然趨避劑
天然驅避劑主要是植物源的驅避劑,是從一些具有防蟲特性的植物根、莖、葉、花中提取出的有效防蟲成分,多為萜類的酯類、醇類和酮類等物。20世紀7年代,從植物精油中提取的萜烯成分對蚊蟲具有較強的驅避活性;從赤桉精油中分離得到的一種蚊蟲驅避劑,經生物測定發現對埃及伊蚊有強烈的驅避活性。近年來美國對天然源蚊蟲驅避劑進行了大量研究,尋找到兩種高驅避活性植物桑橙和假荊芥。進入21世紀以來,有人對印楝樹種子的甲醇提取物做了驅避性活性試驗,發現其對蚊蟲各生長期個體都有很強的驅避活性。
天然驅避劑具有許多優點,如低毒或無毒,對皮膚不會產生灼熱感,氣味清新,使用後不會有藥物殘留易降解,對環境無汙染等。但其在驅蚊高效性和持久性方麵普遍低於合成驅避劑。
2·2 合成趨避劑
合成驅避劑主要包括有機酯類,芳香醇類,不飽和醛酮類,胺類和酰胺類等。1929年驅蚊油DMP(鄰苯二甲酸二甲酯)研製成功;1937年驅蚊酮獲得專利;1939年驅蚊醇(2-乙基-1,3-二醇)麵市;1956年美國發現了具有優良廣譜性的驅避劑DEET(N,N-diethyl-m-toluamide,N,N-二乙基間甲苯甲酰胺)。目前可用於皮膚及織物處理的合成驅避劑有如下5種:
(1)DEET 其中文別名“避蚊胺”,不溶於水,溶於醇、醚、異丙醇、氯仿、二硫化碳、酒精、苯、丙烯乙二醇、棉籽油、酮類和石油提取物等有機溶劑,微溶於石油醚和甘油,其使用量為5%~100%[6]。有關DEET的確切作用機理目前還不清楚,有可能是其能阻塞昆蟲的觸角或使皮膚潤滑,也有可能是在皮膚上形成了隔離層,阻礙昆蟲叮咬或停留。但近年來研究人員發現DEET會引起神經係統疾病,腦病和皮膚病等。因此DEET已被列入慎用,泰國和我國台灣地區已列入禁用。
(2)Picaridin(KBR 3023,羥乙基呱啶羧酸異丁酯)為無色液體,25℃時的蒸汽壓5·87×106Pa,沸點296℃,凝固點-170℃。
(3)Oil of Lemon Eucalyptus(檸檬桉葉油)/PMD(paramenthane-3,8-dio,1對-孟烷-3,8-二醇,檸檬桉葉油提取物),具有強烈的檸檬芳香味,有類似香茅油的草香,無色至淡黃色透明油狀液體。
(4)IR3535[3-(N-butyl-N-acetyl)·aminopropi-onic acid-ethylester,中文別名伊默寧)]為酯類化合物,與酰胺類驅避劑相比其香氣宜人,對皮膚無刺激,已逐漸成為研究熱點。IR3535的結構類似丙氨酸,毒性和環境危害性均小於DEET,具有對皮膚和黏膜無毒副作用、無過敏性及無皮膚滲透性等優點,使用非常安全。IR3535已在歐洲使用了20年,1999年在美國上市。
僅用於織物處理的合成驅避劑有二氯苯醚菊酯(Permethrin又稱氯菊酯,中文別名百滅寧),溶於丙酮、乙醇、乙醚和二甲苯等有機溶劑,在25℃水中的溶解度為10·05~10·09 mg/kg;對酸性介質和光線較穩定,在堿性介質中能水解。其相對密度為1·214 (25℃),折光率為1·562 7(25℃)。
(5)環糊精 它是由澱粉經發酵降解而製成的。環糊精分子具有環狀構形並具有疏水性內腔,可儲存氣體和非極性有機物。由於環糊精分子的內腔是非極性的,因此非極性分子或具有非極性基團的分子都可在基中儲存。所有已知的蚊蟲信息素都涉及具有非極性部分的有機分子,因此能與環糊精形成複合物,從而使具有持久固著環糊精的紡織品有了被動防蟻的作用,能大幅度降低人體周圍空氣中的信息素總量[7]。
2·3 殺蟲劑
殺蟲劑主要是通過觸殺,胃毒或熏蒸作用來殺滅害蟲。除蟲菊酯是從除蟲菊中提取出的兩種酯類中的一種,可用作殺蟲劑。而擬除蟲菊酯是近40年才迅速發展起來的一類不揮發烴類化合物,它是模擬天然除蟲菊素的化學結構而人工合成的一類新型殺蟲劑。具有快速擊倒、殺蟲譜廣、藥效高等特點,對昆蟲有驅避作用,對人體毒性低,易生物降解,且生物降解後不產生有毒殘留物。但也存在著大部分品種對魚類毒性高,對天敵選擇性差,無內吸傳導作用等缺點。除蟲菊酯化合物中最適宜用於織物防蚊蟲整理的是胺菊酯(Tetramethrin)。純胺菊酯為白色晶體,不溶於水,溶於有機溶劑,對昆蟲的擊倒作用極快,常溫下貯存3年品質不變。
3 防蚊蟲紡織品新技術
3·1 微膠囊技術
微膠囊技術是指將固體顆粒、液體微滴或氣體作為膠囊的芯料,在其外部形成一層連續包裹層的生產技術。微膠囊具有保護物質免受環境影響,屏蔽味道、顏色、氣味,改變物質密度、體積、狀態或表麵性能,隔離活性成分,降低揮發性和毒性,控製可持續釋放等多種作用。因此利用微膠囊技術包裹防蚊蟲趨避劑或殺蟲劑,可有效控製其有效成分的釋放速率,達到緩釋目的,從而延長產品的使用時間。
由美國國際香料和香精(IFF)公司提供的靈敏感知技術(SPT)微膠囊,內含天然有機酯植物油,有明顯驅蚊效果。天然有機酯植物油是一種對昆蟲有效的神經麻痹劑,可使昆蟲喪失搜尋叮咬目標的能力。根據相關權威研究機構測試,這種微膠囊整理劑可使蚊蟲叮咬頻率從50次/min降低到近乎零[8]。
3·2 納米樹脂粘合技術
美國北卡Burlington實驗室新推出的采用氯菊酯驅蟲劑整理劑No Fly Zone,可耐久地粘合於織物上。它利用納米樹脂粘合專利技術使氯菊酯交聯到滌綸、尼龍、棉、毛或Nomex纖維上,從而保證了整理織物可耐藥50次的家庭水洗[9]。
4 防蚊蟲紡織品測試標準
目前還沒有專門針對防蚊蟲整理織物的係列完整測試標準,無法對防蚊蟲整理後的織物直接進行效果測試,所以隻能借鑒其他相關標準進行測評。屬國際通用的相關標準有如下兩種:
(1)國際農藥分析協作委員會(CIPAC)2005年討論的測定擬除蟲菊酯防蟲蚊帳表麵濃度和釋放性的方法,可以進行化學檢測。
(2)世界衛生組織殺蟲劑評估委員會(WHOPES)的推薦標準WHO/CDS/WHOPES/GCDPP/2005可以測定長效防蟲蚊帳布耐洗性和防蚊有效性。在國內主要借鑒和參照三個由農業部起草的標準[10-12],分別是:
(1)GB13917·1-1992《農村登記衛生用殺蟲劑室內藥效試驗方法噴射劑的室內藥效的測定方法》;
(2)GB /T 17322·10-1998《農藥登記衛生用殺蟲劑的室內藥效評價驅避劑》;
(3)GB 13917·3-1992《農藥登記衛生用殺蟲劑室內藥效試驗方法小型煙霧劑及煙霧片的室內藥效測試方法》。
這些標準隻能對防蚊蟲整理劑或原料進行效果測試,無法直接對防蚊整理後的織物進行效果測試,且對防蚊整理織物的耐洗牢度等各項參數及整理後服裝麵料應用性能的變化無相關要求。另外,這三個測試標準的適用範圍也各有差異, GB 13917·1-1992適用於噴射劑的藥效測定, GB /T 17322·10-1998適用於驅避劑的藥效評價, GB 13917·3-1992適用於小型煙霧及煙霧片的藥效評價。
5·結語
防蚊蟲紡織品發展至今,采用人工合成的驅避劑已成為了市場的主流產品,其防蚊蟲效果較好,但對人體的危害性副作用也不容小覷。同時由於植物源的天然驅避劑有良好的生物相容性和可降解性,也成為了未來發展的主要趨勢。建立完整的防蚊蟲紡織品測試評價標準,對推動此類功能性產品的迅速發展同樣迫切。
