含铜化合物是一种常用的无机抗菌剂，其抗菌机理是铜离子阻碍电子传递系统，损伤细胞膜，因此，具有广谱杀菌效果。铜系抗菌不是药物抗菌，对细菌没有“即杀性”特性，只有与抗菌剂接触，才能抑杀细菌。因此抗菌纸只有“自洁作用”，不可能破坏自然界中微生物的平衡和人体自身的免疫功能，所以抗菌纸是安全的。由于复合有铜离子的改性腈纶纤维与植物纤维是均匀混合配抄成纸的，而且铜离子比较稳定，所以其抗菌效果持续耐久。

        1  实 验

        1.1  合成抗菌剂  将CuS04、Na2S203、Na2S溶于适量的水中,按一定比例混合，然后将腈纶纤维加入，控制一定的反应温度，并不断搅拌，使反应均匀，至一定时间后，终止反应，取出纤维，用清水洗净。

        1.2  铜离子含量的测定  取0.5g改性腈纶纤维，使用可调电炉灰化，然后在(575±25)℃灼烧1h，冷却后用10mL硝酸处理残渣，移人50mL容量瓶，再多次冲洗，洗液全部移人容量瓶，并稀释至刻度。使用原子吸收分光光度计在324.7nm波长处测定吸光度，并与铜离子标准吸光度对照，以得到铜离子的浓度。

        1.3  配抄抑菌纸  将改性腈纶纤维剪至2～3mm，按不同的比例配人木浆纤维中，共混分散，分别进行施胶和未施胶的对比抄片，以检测配加改性腈纶纤维对成纸物理性能的影响。

        1.4  抗菌纸的抑菌性  分别配制适于细菌和霉菌生长的牛肉汤蛋白胨和土豆培养基，经灭菌后在试样上分别接种大肠杆菌、米曲霉菌和天然杂菌，然后放入培养箱，在30～35℃培养，每隔24h观察微生物生长情况，测量试样未长菌的面积，计算抑菌率：

                               抑菌率=试样未长菌的面积／试样总面积

        2  结果与讨论

        2.1  抗菌剂的合成

        本研究采用CuS04、Na2S203、Na2S对腈纶进行改性处理。腈纶是聚丙烯腈的俗称，第一单体丙烯腈占85％以上，氰基(-CN)具有很好的化学活性，使-CN与过渡金属一价的铜离子(Cu+)相配位，形成络合物，并与活性硫(S2-)反应，在纤维内部及表面生成Cu9S5。Cu+有空的4s、4p轨道，杂化形成的sp和sp2或sp3轨道可以接受供电子性原子提供的孤对电子；而-CN基对Cu+具有很强的亲和力，一旦形成络合物，即可稳定存在于溶液中。抗菌剂中的铜，主要存在于Cu9S5中，主要价态为+1价，少量+2价铜亦可能存在于Cu9S5晶格点阵上。或存在于少量CuS结晶中。Cu9S5生成经历3个过程：①反应液中的二价铜(Cu2+)被还原为一价铜(Cu+)；②一价铜(Cu+)与氰基(-CN)配位络合，生成四氰化铜络合物；③络合物与溶液中的活性硫(S2-)反应，生成具有复合价次的硫化铜。

        为了探讨最佳反应条件，进行了三因素三水平的正交实验。

        由极差分析可以看出，反应时间对合成的影响最大，其次是温度和浓度，最佳工艺条件为[A3B3C2]，即在70℃反应70min，反应药液浓度为10g／L，则复合的铜离子浓度最高，达到2.193％。

        2.2  抗菌纸的抑菌效果

        商品木浆经打浆后分别加入1％、2％、3％、4％、5％的抗菌剂，并进行了天然菌、细菌(以大肠杆菌为代表)和霉菌(以米曲霉菌为代表)的抑菌实验，即先将商品木浆与改性腈纶混合分散，然后加入1％的松香胶，搅拌混合约30s，再加入2％的矾土溶液，混合后抄取手抄片，然后取样作抑菌实验。

        在植物纤维中只要配加抗菌剂就有明显的抑菌效果，当配入量达到2％时，其72h抑菌率仍超过90％。继续增加抗菌剂的量，其抑菌效果虽然也逐渐提高，但考虑到成本，以采用2％的抗菌剂加入量为宜。

        对比#4和#4'的抑菌效果，可以看到施胶操作对抑菌效果的影响不明显。

        2.3  抗菌纸的物理性能

        为了考察抗菌剂的加入对抗菌纸物理性能的影响，取商品木浆，使用PFI打浆机将其打浆度由13°SR提高到28°SR，按不同的配比加入抗菌剂，然后检测其物理指标。

        随着抗菌剂用量的增加，纸的白度逐渐下降，裂断长也逐渐降低，而撕裂指数和耐破指数逐渐上升。这是由于配加的抗菌剂为改性腈纶，纤维长度为2～3mm，长于木浆的纤维，所以使撕裂指数和耐破指数有所上升，而腈纶纤维经过打浆不能分丝帚化，所以裂断长有所下降。由于经过改性的腈纶纤维呈蓝绿色，固而使纸的白度下降幅度较大。加入2％抗菌    剂的试样与原纸相比，白度下降了13.2％，裂断长降低了7.6％，撕裂指数和耐破指数分别上升了27.5％和45.1％。
对比#4和#4'，可以看出成纸是否经过施胶处理对于物理指标的影响并不大，但未经施胶的纸有掉毛掉粉的现象，经内部施胶处理，可改善成纸的表面强度。

        3  结  论

        3.1  使用CuS04、Na2S203和Na2S对腈纶进行改性的最佳工艺条件为(上述3者的比例为1:1:1时)：药液浓度10g/L，反应温度70℃，反应时间70min，则复合的铜离子浓度最高，达到2.193％。

        3.2  铜系抗菌纸的抑菌效果具有广谱性，对大肠杆菌、米曲霉菌及天然杂菌均有良好的抑菌效果。

        3.3  抗菌剂的加入量在2％时，其72h抑菌率即仍超过90％，综合考虑抑菌效果和生产成本，选择2％的抗菌剂比较适宜。

        3.4  内部施胶对抗菌纸的抑菌率和物理指标影响不大，但可改善成纸的表面强度，减少掉毛掉粉现象。

        3.5  随着抗菌剂加入量的提高，成纸的白度下降，裂断长减少，而撕裂指数和耐破指数明显升高。2％抗菌剂的配加量，使白度下降13.2％，裂断长降低7.6％，而撕裂指数增加27.5％，耐破指数提高45.1％。