含銅化合物是一種常用的無機抗菌劑，其抗菌機理是銅離子阻礙電子傳遞系統，損傷細胞膜，因此，具有廣譜殺菌效果。銅系抗菌不是藥物抗菌，對細菌沒有“即殺性”特性，只有與抗菌劑接觸，才能抑殺細菌。因此抗菌紙只有“自潔作用”，不可能破壞自然界中微生物的平衡和人體自身的免疫功能，所以抗菌紙是安全的。由于復合有銅離子的改性腈綸纖維與植物纖維是均勻混合配抄成紙的，而且銅離子比較穩定，所以其抗菌效果持續耐久。
1 實 驗
1.1 合成抗菌劑 將CuS04、Na2S203、Na2S溶于適量的水中,按一定比例混合，然后將腈綸纖維加入，控制一定的反應溫度，并不斷攪拌，使反應均勻，至一定時間后，終止反應，取出纖維，用清水洗凈。
1.2 銅離子含量的測定 取0.5g改性腈綸纖維，使用可調電爐灰化，然后在(575±25)℃灼燒1h，冷卻后用10mL硝酸處理殘渣，移人50mL容量瓶，再多次沖洗，洗液全部移人容量瓶，并稀釋至刻度。使用原子吸收分光光度計在324.7nm波長處測定吸光度，并與銅離子標準吸光度對照，以得到銅離子的濃度。
1.3 配抄抑菌紙 將改性腈綸纖維剪至2～3mm，按不同的比例配人木漿纖維中，共混分散，分別進行施膠和未施膠的對比抄片，以檢測配加改性腈綸纖維對成紙物理性能的影響。
1.4 抗菌紙的抑菌性 分別配制適于細菌和霉菌生長的牛肉湯蛋白胨和土豆培養基，經滅菌后在試樣上分別接種大腸桿菌、米曲霉菌和天然雜菌，然后放入培養箱，在30～35℃培養，每隔24h觀察微生物生長情況，測量試樣未長菌的面積，計算抑菌率：
抑菌率=試樣未長菌的面積／試樣總面積
2 結果與討論
2.1 抗菌劑的合成
本研究采用CuS04、Na2S203、Na2S對腈綸進行改性處理。腈綸是聚丙烯腈的俗稱，第一單體丙烯腈占85％以上，氰基(-CN)具有很好的化學活性，使-CN與過渡金屬一價的銅離子(Cu+)相配位，形成絡合物，并與活性硫(S2-)反應，在纖維內部及表面生成Cu9S5。Cu+有空的4s、4p軌道，雜化形成的sp和sp2或sp3軌道可以接受供電子性原子提供的孤對電子；而-CN基對Cu+具有很強的親和力，一旦形成絡合物，即可穩定存在于溶液中。抗菌劑中的銅，主要存在于Cu9S5中，主要價態為+1價，少量+2價銅亦可能存在于Cu9S5晶格點陣上。或存在于少量CuS結晶中。Cu9S5生成經歷3個過程：①反應液中的二價銅(Cu2+)被還原為一價銅(Cu+)；②一價銅(Cu+)與氰基(-CN)配位絡合，生成四氰化銅絡合物；③絡合物與溶液中的活性硫(S2-)反應，生成具有復合價次的硫化銅。
為了探討最佳反應條件，進行了三因素三水平的正交實驗。
由極差分析可以看出，反應時間對合成的影響最大，其次是溫度和濃度，最佳工藝條件為[A3B3C2]，即在70℃反應70min，反應藥液濃度為10g／L，則復合的銅離子濃度最高，達到2.193％。
2.2 抗菌紙的抑菌效果
商品木漿經打漿后分別加入1％、2％、3％、4％、5％的抗菌劑，并進行了天然菌、細菌(以大腸桿菌為代表)和霉菌(以米曲霉菌為代表)的抑菌實驗，即先將商品木漿與改性腈綸混合分散，然后加入1％的松香膠，攪拌混合約30s，再加入2％的礬土溶液，混合后抄取手抄片，然后取樣作抑菌實驗。
在植物纖維中只要配加抗菌劑就有明顯的抑菌效果，當配入量達到2％時，其72h抑菌率仍超過90％。繼續增加抗菌劑的量，其抑菌效果雖然也逐漸提高，但考慮到成本，以采用2％的抗菌劑加入量為宜。
對比#4和#4'的抑菌效果，可以看到施膠操作對抑菌效果的影響不明顯。
2.3 抗菌紙的物理性能
為了考察抗菌劑的加入對抗菌紙物理性能的影響，取商品木漿，使用PFI打漿機將其打漿度由13°SR提高到28°SR，按不同的配比加入抗菌劑，然后檢測其物理指標。
隨著抗菌劑用量的增加，紙的白度逐漸下降，裂斷長也逐漸降低，而撕裂指數和耐破指數逐漸上升。這是由于配加的抗菌劑為改性腈綸，纖維長度為2～3mm，長于木漿的纖維，所以使撕裂指數和耐破指數有所上升，而腈綸纖維經過打漿不能分絲帚化，所以裂斷長有所下降。由于經過改性的腈綸纖維呈藍綠色，固而使紙的白度下降幅度較大。加入2％抗菌 劑的試樣與原紙相比，白度下降了13.2％，裂斷長降低了7.6％，撕裂指數和耐破指數分別上升了27.5％和45.1％。
對比#4和#4'，可以看出成紙是否經過施膠處理對于物理指標的影響并不大，但未經施膠的紙有掉毛掉粉的現象，經內部施膠處理，可改善成紙的表面強度。
3 結 論
3.1 使用CuS04、Na2S203和Na2S對腈綸進行改性的最佳工藝條件為(上述3者的比例為1:1:1時)：藥液濃度10g/L，反應溫度70℃，反應時間70min，則復合的銅離子濃度最高，達到2.193％。
3.2 銅系抗菌紙的抑菌效果具有廣譜性，對大腸桿菌、米曲霉菌及天然雜菌均有良好的抑菌效果。
3.3 抗菌劑的加入量在2％時，其72h抑菌率即仍超過90％，綜合考慮抑菌效果和生產成本，選擇2％的抗菌劑比較適宜。
3.4 內部施膠對抗菌紙的抑菌率和物理指標影響不大，但可改善成紙的表面強度，減少掉毛掉粉現象。
3.5 隨著抗菌劑加入量的提高，成紙的白度下降，裂斷長減少，而撕裂指數和耐破指數明顯升高。2％抗菌劑的配加量，使白度下降13.2％，裂斷長降低7.6％，而撕裂指數增加27.5％，耐破指數提高45.1％。
