壳聚糖和银离子整理棉织物抗菌性能对比研究

耿佃东，马艳丽，刘 茜，钱如山，杨 娜

(上海工程技术大学，上海 201620)

壳聚糖和银离子整理棉织物抗菌性能对比研究

耿佃东，马艳丽，刘 茜，钱如山，杨 娜

(上海工程技术大学，上海 201620)

文章以壳聚糖和银离子分别作为抗菌剂整理棉织物，测试了织物经两者整理后的抗菌性能和耐洗性，分析了两者分别对大肠杆菌和枯草杆菌的抗菌效果及产生差异的原因，得出了壳聚糖和银离子分别在织物抗菌整理方面的优缺点。

细菌；壳聚糖；银离子；抗菌；耐洗性

棉织物因拥有众多优良的服用性能而备受人们的青睐，但其本身的多孔结构和较好的吸湿性能为细菌等微生物的繁殖提供了环境，导致棉织物的抗菌性能较差，因此棉织物的抗菌整理已成为国内外研究和开发的热点。

在众多的抗菌整理剂中，传统的无机银离子抗菌剂有着较好的抗菌性能，但银离子属于溶出型抗菌剂，整理过的织物耐洗性较差，不能形成持续的抗菌效果[1]。

作为有机抗菌剂代表之一的壳聚糖属于天然抗菌剂，资源丰富，具有杀菌、抑菌、消炎和促进伤

口愈合的功能[2]，并且具有吸湿透气、反应活性高、生物可降解、广谱抗菌和安全无毒等优良特性。但是作为一种非溶出型抗菌剂，壳聚糖只能对织物本身产生抑菌作用，而对于织物以外的部分或者已感染的皮肤则不能产生较好的抗菌效果。除此之外，经壳聚糖整理的织物手感发硬也限制了在织物抗菌方面的应用[3]。

1 实验部分

本文采用两浸一轧的方式对棉织物进行壳聚糖和银离子抗菌整理。

1.1 抗菌溶液的制备

将壳聚糖(工业级，脱乙酰度90%，黏均分子质量10万，浙江省金壳化工有限公司)抗菌液的浓度变化定为：0.1 g/L、0.3 g/L、0.5 g/L、0.7 g/L、0.9 g/L、1.0 g/L、1.5 g/L；银离子(分析纯，浓度为1 mol/L,100 ml/瓶 )抗菌液的浓度变化定为：0.1 mg/L、0.3 mg/L、0.5 mg/L、0.7 mg/L、0.9 mg/L、1.0 mg/L、1.5 mg/L，分别进行抗菌溶液的制备。由于溶液的pH对于抗菌效果有着较大的影响，通过查资料将溶液的pH确定在pH=6这个水平。

根据制定好的抗菌剂浓度，将一定量的壳聚糖或硝酸银置于烧杯中，加入蒸馏水进行搅拌溶解，用柠檬酸调解pH至6，先用磁力搅拌仪搅拌20 min，再用超声波震荡仪在水温60℃的条件下震荡30 min，最后静置30 min制备成抗菌剂溶液。

1.2 织物的整理工艺

棉织物经过两浸一轧(抗菌整理液浴比1∶30，轧余率80%)→预烘(温度80℃，时间180 s)→焙烘(温度120℃，时间120 s)，完成织物的整理工艺。

1.3 织物的抗菌性能测试

根据GB/T20944.3—2008《纺织品抗菌性能的评价》中的试验方法对整理过的棉织物进行抗菌性能测试。该测试所选用的菌种为大肠杆菌和枯草杆菌。

2 实验结果与分析

2.1 壳聚糖对棉织物的抗菌整理

不同浓度的壳聚糖对棉织物进行抗菌整理及整理后织物的耐洗性结果如表1和图1所示。

表1 壳聚糖浓度和织物洗涤次数对织物抗菌率的影响

图1 壳聚糖浓度和织物洗涤次数对织物抗菌率的影响

壳聚糖浓度和织物洗涤次数对织物抗菌率均有一定影响，从图1可以看出，经过壳聚糖整理的棉织物抗菌率有明显提高，说明了壳聚糖有着较好的抗菌效果。在溶液pH值保持一定时，随着壳聚糖浓度的增加，织物的抗菌率逐渐提高，当到达一定程度时，随着壳聚糖浓度的提高，织物的抗菌率逐渐保持在一个固定范围。这是因为当壳聚糖的浓度较小时，织物吸附的壳聚糖较少，抗菌效果不明显，随着壳聚糖浓度的增加，越来越多的壳聚糖被吸附到织物上，织物的抗菌效果逐渐增强。当壳聚糖的浓度增加到一定程度时，壳聚糖与织物的结合达到饱和，织物上吸附的壳聚糖不再有较大的变化。

对于不同种类的细菌，达到最佳抗菌效果时的壳聚糖浓度是不同的，壳聚糖浓度在0.3 g/L时，织物对大肠杆菌的抗菌效果较好，对枯草杆菌，最好的抗菌效果的壳聚糖浓度为0.6 g/L。产生这种差别的原因是：壳聚糖对革兰氏阴性菌的抗菌效果要优于革兰氏阳性菌，本实验中大肠杆菌和枯草杆菌分别作为革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的代表。

对抗菌整理后的织物进行20次水洗后，织物的抗菌率有所下降，但下降的幅度并不大，织物依然能够保持60%的抗菌率，说明经壳聚糖整理的织物有着较好的耐洗性。这是因为壳聚糖的分子结构上存在-NH2和-OH，因此易于吸附在棉织物上，进入纤维内部，形成氢键和共价键，从而提高了和棉织物结合的能力[4]。

2.2 银离子对棉织物的抗菌整理

不同浓度的银离子对棉织物进行抗菌整理及整理后织物的耐洗性结果的影响如表2和图2所示。

表2 银离子浓度和织物洗涤次数对织物抗菌率的影响

由图2可知，银离子抗菌剂对于大肠杆菌和枯草杆菌均有着相似且较高的抗菌率，说明银离子具有广谱抗菌性。

图2 银离子浓度和织物洗涤次数对织物抗菌率的影响

在溶液pH值保持一定时，随着银离子浓度的增加，织物的抗菌率先增加，然后轻微下降并达到平衡。这是因为当溶液中银离子浓度较小时，织物吸附的银离子较少，抗菌率较低，随着溶液中银离子浓度的增加，织物吸附的银离子增多，抗菌效果较好。当织物吸附的银离子达到饱和时，随着溶液中银离子浓度的增加，织物的抗菌率不再增加，当溶液的银离子浓度在0.5 mg/L时，经过整理的织物抗菌率最高，织物的抗菌效果最好。

对织物进行20次水洗后，织物的抗菌率下降十分明显，这说明银离子的耐洗性较差。

3 结论

3.1 通过实验可以发现，壳聚糖对于大肠杆菌的抗菌效果明显优于枯草杆菌，而银离子对于两种细菌均有较好的抗菌效果。

3.2 壳聚糖在浓度为0.3 g/L时，经过抗菌溶液整理的织物对大肠杆菌的抗菌效果最好；壳聚糖浓度为0.6 g/L时，经过整理的织物对枯草杆菌的抗菌效果最好。

3.3 当银离子浓度为0.5 mg/L时，经过整理的织物对大肠杆菌和枯草杆菌均有较好的抗菌效果。

3.4 经过20次的耐洗实验发现，壳聚糖抗菌液整理的织物的耐洗性明显优于银离子。

3.5 实验表明织物经壳聚糖整理后耐洗性较好,而广谱抗菌效果则不如银离子；银子的广谱抗菌效果较好而织物的耐洗性较差。结合壳聚糖和银离子各自的优缺点，进而可以通过两者的复合探究出最优的抗菌整理工艺。

[1] 郭登峰，郭腊梅.壳聚糖-银复合抗菌整理剂及对棉非织造布的抗菌整理[J].印染助剂，2007,24(8)：38—42.

[2] 王英沣，毕松梅，闫琳，等.载银壳聚糖抗菌剂制备的最优工艺探讨[J].河南工程学院学报(自然科学版)，2013,25(1)：38—41.

[3] 伏宏彬，金灿，任建华，等.棉针织物纳米银/壳聚糖抗菌整理[J].印染，2011,37(4):29—31.

[4] 张雨菲.壳聚糖纳米银溶液的制备及其在棉织物上的应用[D].杭州：浙江大学，2010.

Comparative Study on Anti-bacterial Properties of Cotton Fabric Finished with Chitosan and Silver Ion

GengDiandong,MaYanli,LiuQian,QianRushan,YangNa

(Shanghai University of Engineering Science,Shanghai 201620,China)

In this paper,chitosan and silver ion were used respectively as antibacterial agents to finish cotton fabric. Both antibacterial property and washing resistance were tested,then the effects and causes of differences against escherichia. coli and bacillus subtilis between Chitosan and Silver were analyzed,Finally the advantages and disadvantages of chitosan and silver ion were obtained in antibacterial finishing.

bacteria;chitosan;silver ion;anti-bacteria;washing resistance

2014-10-18

上海工程技术大学市级大学生创新训练项目(cs1309002)

耿佃东(1991—)，男，山东滨州人，学士。

TS101

A

1009-3028(2015)01-0045-03