粘胶纤维织物抗菌整理的研究

2020-11-11

中国纤检 2020年10期

与人类共生存的微生物种类繁多，有被人类熟知的细菌、真菌，还有病毒，也有未被人类发现，或者已经对人类开始发起攻击，但还没有研制出有效对抗办法的微生物。这些有害微生物会在一定条件下侵入人体，引发疾病。人类的着装是除了食物以外，与人体本身接触最密切的一层屏障。对织物进行抗菌整理，可以在织物的使用和储存过程中阻碍和抑制微生物的代谢和繁殖，从而起到保护人体健康免受有害微生物的侵害。

粘胶纤维具有良好的吸湿性、透气性，粘胶织物手感柔软，具有丝绸感。使织物具有充足的循氧量，可以锁住水分，拥有相当好的调湿效果。因此粘胶纤维织物做内衣面料，可以给人带来良好的服用感受。而内衣又是与人体皮肤亲密接触的第一层屏障，对面料进行抗菌处理，保护人体肌肤是十分有必要的。壳聚糖作为甲壳素脱乙酰基后的产物，是一种天然抗菌剂。然而它只能抑制细菌的生长[1]，并且难以对已感染的皮肤或非接触部分进行杀菌[2]。银离子抗菌性能很好，当银离子的浓度极低时便具有一定的杀菌效果了，但是银离子抗菌剂是溶出性的[3]，当有害微生物被银离子杀死后，银离子又从细菌尸体中游离出来，不具有持久性。

本文尝试把两者结合起来，制备壳聚糖-银复合抗菌剂，推测这种复合抗菌剂具有这两种抗菌剂各自的优点，两者互补[4]，使处理后的织物获得更加良好的抗菌性能，并进行了试验验证。

1 试验部分

1.1 试验材料

试验材料：壳聚糖粉末、柠檬酸颗粒、硝酸银粉末、氢氧化钠（固体）、营养肉汤培养基、营养琼脂培养基、沙氏琼脂培养基、磷酸盐缓冲液、生理盐水、金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus（ATCC 6538）、大肠杆菌Escherichia coli（ATCC 11229）、白色念珠菌Candida albicans（ATCC 10231）。

1.2 试验仪器

分光光度计、恒温培养箱、恒温水浴锅、恒温冷冻振荡器（摇床）、高压灭菌锅、旋涡式振动器、白度仪、织物透湿仪、织物透气仪、超声波清洗器、电子天平、磁力搅拌器、日本轧车、瑞比焙烘机、小型家用双桶洗衣机。

1.3 试验过程

分别选用不同浓度的壳聚糖和银离子制备抗菌剂，对粘胶纤维织物进行抗菌处理。根据不同抗菌剂浓度变化趋势，从抑菌率、白度、强力、透气率、透湿率、手感、皮肤刺激性几个方面观察织物变化。从单一抗菌剂对织物的影响，到两种抗菌剂协同作用，选取最优配比，达到耐洗涤，不改变织物风格的结果。

抗菌整理前对试验样品进行超声波清洗，一方面清理试样本身有可能携带的油污、固体颗粒物，另一方面清理试样表面的浆料及其他整理剂，减少试样表面的光滑程度，增加摩擦力，以便于增加抗菌剂在纤维表面的附着能力。

对前处理后的织物试样进行二浸二轧抗菌处理，将试样分别放入已经配制好的抗菌整剂中，浴比按1:20，完全浸渍30分钟，二浸二轧，轧余率为100%。将处理好的试样放入瑞比焙烘机中进行预烘。预烘温度为80℃，时间为5 min。预烘结束后，在140℃温度下，焙烘3min。最后放入105℃烘箱中烘干，进行下一步性能测试。

2 试验结果与讨论

2.1 壳聚糖对粘胶纤维织物抗菌整理后测试结果

壳聚糖对粘胶纤维进行抗菌整理，结果见表1。

通过表1可以看出，壳聚糖抗菌剂对粘胶纤维抗菌整理后，织物对大肠杆菌的抑制作用较金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑制作用较强，抑菌率随着壳聚糖抗菌剂浓度的增加而明显增加。对白色念珠菌的抑制效果最弱，随着壳聚糖浓度的增加，其抗菌作用提高得不太明显。随着壳聚糖抗菌剂浓度的增加，白度逐渐下降，且手感变硬，柔软舒适程度下降，织物风格受到影响。强力随浓度的增加略有下降，影响不明显。

2.2 Ag+对粘胶织物抗菌整理后测试结果

用 Ag+对粘胶纤维进行抗菌整理，结果见表2。

通过表2可以发现，用Ag+抗菌剂对粘胶纤维抗菌整理后，织物对大肠杆菌的抑制作用同样是强于金黄色葡萄球菌和白色念珠菌，对3种菌的抑菌率随抗菌剂浓度的增加均有明显的提高。Ag+抗菌剂对大肠杆菌有完全的抑制作用；在浓度约0.4mg/L时，对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌即产生抗菌效果。随着Ag+抗菌剂浓度的增加，白度逐渐下降，且下降幅度大于壳聚糖抗菌剂。Ag+属于强氧化剂，暴露在空气中极其容易被还原，随着Ag+抗菌剂浓度的增加，大量的Ag+游离在织物纤维表面，致使织物白度下降明显。强力随浓度的增加略有下降，影响不明显。

2.3 两种抗菌剂整理织物耐洗性结果对比

大肠杆菌抑菌率耐洗性测试结果见表3。

金黄色葡萄球菌抑菌率耐洗性测试结果见表4。

表1 壳聚糖抗菌整理粘胶织物抑菌率、白度、断裂强力测试结果

表2 Ag+抗菌整理粘胶织物抑菌率、白度、断裂强力测试结果

表3 大肠杆菌抑菌率耐洗性测试

表4 金黄色葡萄球菌抑菌率耐洗性测试

表5 白色念珠菌抑菌率耐洗性测试

白色念珠菌抑菌率耐洗性测试结果见5。

通过表3、表4、表5可以看出，壳聚糖抗菌剂对粘胶纤维抗菌整理后，抑菌率的下降幅度明显低于Ag+抗菌剂，这是由于壳聚糖抗菌剂属于非溶出型抗菌剂，可以深入到织物结构内部，与织物纤维有较好的抱合力。而Ag+抗菌剂属于溶出型抗菌剂，经过多次水洗后，Ag+随着水溶剂与织物纤维分离，留在织物纤维上的越来越少，抗菌效果下降明显。

单因子抗菌整理后，粘胶织物抑菌率有很大程度的提高。低浓度壳聚糖抗菌整理后织物抑菌率没有达到国家标准中具有抗菌效果的程度，高浓度整理虽然具有了抗菌效果，但是白度有大程度的损伤，而Ag+抗菌整理后虽然得到很高的抑菌率，但是耐洗效果并不好，因此考虑将两者结合起来对粘胶织物进行抗菌整理。

2.4 复合抗菌剂正交试验测试结果

考虑到pH值也是对织物抗菌效果以及物理性能产生很大影响的因素，因此将抗菌剂浓度和pH值结合起来制定试验方案。按表6三因素三水平，按表7分组，对织物进行正交试验，观察粘胶织物抑菌效果。

表6 三因素三水平

通过表8可以看出，复合抗菌剂的效果要明显高于单一抗菌剂，且对3种菌都有明显的抑制作用，均可达到国家标准要求具有抗菌效果的程度。

这是由于壳聚糖中大量的游离的—NH2在氨基配位键的作用下与银离子发生了螯合反应。而壳聚糖与粘胶纤维的结合又比较稳定。这样使得复合抗菌剂与织物更好地结合。另外复合抗菌剂也克服了，由于银的不稳定，在空气中发黑降低织物白度的缺点。第四组对白色念珠菌、金葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌率分别达到95.9%、94.3%、91.9%，且同时对织物白度影响较小，断裂强力损伤小，因此得到最佳工艺为壳聚糖浓度0.6g/L，银离子浓度0.4mg/L、pH值6。

表7 正交试验分组方案

2.5 粘胶织物经抗菌整理后性能测试结果

通过表9可以看出，优选工艺整理后，织物透气性有所降低，这是由于织物纤维间隙被抗菌剂填充，使得气体无法透过，又因为粘胶纤维本身就有很好的透气吸湿性，所以，透气率降低的程度不大。织物透湿性有明显的提高，壳聚糖属于天然的纤维素类高分子，具有良好的吸湿透湿性，粘胶纤维织物同样具有良好的透湿性能，两者相互结合，使得整理后织物的透湿性有明显增加。织物白度和断裂强力略有损失，影响程度不大，手感仍柔软、滑顺，织物风格没有受到较大的影响。