抗菌剂microban® ZO6 在纯棉织物抗菌整理中的应用

何 舟，陈 镇，王珈惠，赵世显，毛雨蕾

(1.湖南工程学院生态纺织材料及染整新技术湖南省高校重点实验室，湖南湘潭 411104；2.东华大学化学化工与生物工程学院，上海 201620；3.妙抗保国际贸易深圳有限公司，广东深圳 518048)

棉织物吸湿、透气、亲肤，穿着舒适，深受消费者喜爱。然而，棉纤维及织物自身的微孔结构易吸附微生物，贴近皮肤层的衣服易沾污人体汗液、分泌物(油脂)、皮屑，织物和皮肤层之间所形成的微气候条件又为微生物提供了生殖繁衍的场所，使得棉类纺织品成为细菌繁殖、传播的主要载体[1-2]。

抗菌剂microban®ZO6 是一种液体抗菌剂，可抑制革兰氏阳性、阴性细菌及霉菌的生长，具有高效、安全、广谱杀菌的特性，常用于洗发液、沐浴露、香波等生活和塑料、涂料、油剂等日化品的抑菌、灭菌中，也可用于纯棉、涤棉等纺织品的抗菌整理[3-4]。

本次研究主要采用浸渍法和浸轧法[5-6]对纯棉织物进行抗菌整理，探讨抗菌剂microban®ZO6在纺织领域的应用性能及效果。

1 实验部分

1.1 材料、药品及仪器

1.1.1 材料:纯棉平纹漂白布:纱支:32×32，密度130×70，克重:134g/m2(河南新野纺织股份有限公司)。

1.1.2 药品:抗菌剂microban®ZO6(妙抗保国际贸易深圳有限公司)，金黄葡萄球菌(ATCC 6538)、大肠杆菌(ATCC 11229)(上海复祥生物科技有限公司)，琼脂粉、蛋白胨、牛肉浸膏(国药集团化学试剂有限公司)、渗透剂DM-1232、分散剂DM-8412、交联剂DM-3917(广东德美精细化工集团股份有限公司)。

1.1.3 主要仪器:DH3600 恒温培养箱(广州迪鑫多科学仪器有限公司)，WSB-3A 型白度计，YG871型毛细管效应测定仪，SHA-C 型水浴恒温振荡器，Y101A-3 型电热鼓风烘箱，JY2003 型电子天平(宁波纺织仪器厂)，YG(B)026G 电子织物强力机(温州市大荣纺织仪器有限公司)，XPB10-01 波轮式洗衣机(宁波科美电器有限公司)，LP-400 立式轧车，LSA-400 热定型机(佛山市南海区宏信机械设备有限公司)。

1.2 实验内容

1.2.1 抗菌整理液配方

1.2.2 浸渍法抗菌整理实验

(1)整理工艺

纯棉织物→抗菌整理液→浸渍整理(初始条件:室温25℃×30min)→预烘→烘干→冷却至室温→性能测试

(2)考察因素及范围

表1 浸渍法抗菌整理实验考察因素及范围

1.2.3 浸轧法抗菌整理实验

(1)整理工艺

织物润湿→抗菌整理液→二浸二轧(55℃×3min，轧余率70%)→预烘→焙烘(初始条件:室温150℃×120s)→冷却至室温→性能测试

(2)考察因素及范围

表2 浸轧法抗菌整理实验考察因素及范围

1.2.4 耐洗性测试

根据浸渍法和浸轧法所确定的最佳整理工艺，对抗菌整理后的棉织物进行耐洗性测试，考察其耐洗性能。

1.3 分析与测试

(1)抗菌性能:参照GB/T 20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价(第3 部分):振荡法》测定，根据下式计算试验结果:

(2)白度:参照《GB/T 8424.2-2001 纺织品色牢度试验相对白度的仪器评定方法》测定。

(3)毛效:参照《FZ/T 01071-2008 纺织品毛细效应测试方法》测定。

(4)撕破强力:参照《GB/T 3917.3-2009 纺织品织物撕破性能第3 部分:梯形试样撕破强力的测定》。

(5)耐洗性:参照《FZ/T 73023-2006 抗菌针织品》附录C 执行，测定整理后织物的耐洗性。

2 结果与讨论

2.1 浸渍法抗菌整理

2.1.1 抗菌剂用量的影响

根据1.2.2 实验内容设计，抗菌剂microban®ZO6 用量对纯棉织物抗菌整理性能的影响如下图1，对织物服用性的影响如下表3:

图1 抗菌剂用量对棉织物抗菌性能的影响

表3 抗菌剂用量对棉织物服用性能的影响

从图1 可以看出，随着抗菌剂用量的增加，棉织物抗菌整理后的抗菌性能呈显著上升趋势，与实验预期基本一致；同时，结果也表明，抗菌剂microban®ZO6 对金黄葡萄球菌的抗菌性要更优于大肠杆菌。在抗菌剂用量0.7%(owf)时，棉织物对两种细菌的抗菌率已经达到90%以上，可认为纯棉织物已具备抗菌性能。而从表3 抗菌剂用量对纯棉织物服用性能的影响来看，白度、毛效及撕破强力虽略有下降，但变化很小；如撕破强力则随抗菌剂用量的增加而先略增加后略降低，可认为抗菌剂microban®ZO6 对棉织物服用性能的影响较小。

故，选择0.7%(owf)作为抗菌剂microban®ZO6 对纯棉织物浸渍法整理的用量。

2.1.2 浸渍温度的影响

根据1.2.2 实验内容设计，浸渍温度对纯棉织物抗菌整理性能的影响如下图2，对织物服用性的影响如下表4:

图2 浸渍温度对棉织物抗菌性能的影响

表4 浸渍温度对棉织物服用性能的影响

从图2 可以看出，升温有助剂于棉织物抗菌整理，如在浸渍温度50℃时，其对金黄葡萄球菌的抗菌率已经接近100%，对大肠杆菌的抗菌性也接近97%。从表4 可以看出，随着浸渍温度的升高，白度和撕破强力均有所降低，但影响较小；而毛效则随浸渍温度的升高先略有增大后略有降低；总体来看，浸渍温度对棉织物抗菌整理的服用性能影响有限。

故，选择50℃作为纯棉织物microban®ZO6 浸渍抗菌整理的最适浸渍温度。

2.1.3 浸渍时间的影响

根据1.2.2 实验内容设计，浸渍温度对纯棉织物抗菌整理性能的影响如下图3，对织物服用性的影响如下表5:

图3 浸渍时间对棉织物抗菌性能的影响

表5 浸渍时间对棉织物服用性能的影响

从图3 可以看出，随着浸渍时间的增加，有助于抗菌剂microban®ZO6 与棉织物的反应充分，抗菌性能也呈显著提升。在浸渍时间45min 时，织物对金黄葡萄球菌的抗菌率已经100%，对大肠杆菌的抗菌性也超过99%，随着时间继续延长至60min，对两种细菌的抗菌率均达到100%。而从表5 可以看出，随着浸渍作用时间的增加，纯棉织物的白度、毛效和撕破强力均略有下降，影响程度不大。

故，选择60min 作为纯棉织物microban®ZO6浸渍抗菌整理的最适浸渍时间。

综上，抗菌剂microban®ZO6 对纯棉织物浸渍法抗菌整理的优化条件为抗菌剂用量0.7%(owf)，浸渍温度50℃，浸渍时间60min。

2.2 浸轧法

2.2.1 抗菌剂用量的影响

根据1.2.3 实验内容设计，抗菌剂microban®ZO6 用量对纯棉织物抗菌整理性能的影响如下图4，对织物服用性的影响如下表6:

图4 抗菌剂用量对棉织物抗菌性能的影响

表6 抗菌剂用量对棉织物服用性能的影响

从图4 可以看出，棉织物抗菌整理后对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌性随着抗菌剂用量microban®ZO6 的增加而增加；同时，通过与图2 浸渍法的效果对比也可以发现，浸轧法抗菌整理的效果更优，如，在抗菌剂用量0.5%(owf)时，棉织物对大肠杆菌的抗菌率超过95%，对金黄葡萄球菌的抗菌率超过99%。而从表6 可以看出，抗菌剂用量对纯棉织物服用性能的影响来看，白度、毛效及撕破强力均呈略微下降趋势，但与表3 对比也可以发现，浸轧法对织物服用性能的影响更大一些。

故，选择0.5%(owf)作为microban®ZO6 对纯棉织物浸轧抗菌整理的最适用量。

2.2.2 焙烘温度的影响

根据1.2.3 实验内容设计，焙烘温度对纯棉织物抗菌整理性能的影响如下图5，对织物服用性的影响如下表7:

图5 焙烘温度对棉织物抗菌性能的影响

表7 焙烘温度对棉织物服用性能的影响

从图5 可以看出，焙烘温度对棉织物抗菌整理的性能影响较大。在160℃时，棉织物对金黄葡萄球菌的抗菌率已经接近100%，对大肠杆菌的抗菌性也超过96%，在焙烘温度180℃时，棉织物对金黄葡萄球菌的抗菌率已经接近100%，对大肠杆菌的抗菌性也超过99%。而从表7 焙烘温度对纯棉织物服用性能的影响可以看出，随着焙烘温度的升高，白度、毛效和撕破强力等均有所降低，尤其是对白度和强力的影响较大。

故，选择160℃作为纯棉织物microban®ZO6浸轧抗菌整理的最适焙烘温度。

2.2.3 焙烘时间的影响

根据1.2.3 实验内容设计，焙烘时间对纯棉织物抗菌整理性能的影响如下图6，对织物服用性的影响如下表8:

图6 焙烘时间对棉织物抗菌性能的影响

表8 焙烘时间对棉织物服用性能的影响

从图6 可以看出，焙烘时间对棉织物抗菌整理的性能有一定影响。在焙烘时间90s 时，棉织物对金黄葡萄球菌的抗菌率已经接近100%，对大肠杆菌的抗菌性也超过97%，在焙烘时间120s 时，棉织物对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌率均达到100%。而从表8 焙烘时间对纯棉织物服用性能的影响来看，随着焙烘时间的延长，白度、毛效和撕破强力均有所降低，尤其是对白度和强力的影响较明显。

故，选择120s 作为纯棉织物microban®ZO6 浸轧抗菌整理的最适焙烘时间。

综上，抗菌剂microban®ZO6 对纯棉织物采浸轧法抗菌整理的最适条件为抗菌剂用量0.5%(owf)，焙烘温度160℃，焙烘时间120s。

2.3 耐洗性

根据1.2.4 实验内容设计，抗菌剂microban®ZO6 对纯棉织物浸渍和浸轧抗菌整理后的耐洗性能如下图7 所示。

图7 棉织物抗菌整理后的耐洗性能

从图7 可以看出，纯棉织物采用抗菌剂microban®ZO6 在浸渍法和浸轧法的优化工艺条件下抗菌整理后，其耐洗性能较优秀，经过20 次洗涤，织物对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌率仍在99%以上；经过40 次洗涤，织物对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌率仍在90%以上；同时，也可以发现，织物浸轧法抗菌整理后的耐洗性更优于浸渍法。

2.4 抗菌机理分析

抗菌剂microban®ZO6 是一种液体抗菌剂，具有渗透力较强、抑制细胞异常生长和抗微生物等作用，主要成分为吡啶硫酮锌(zinc pyrithione，简称ZPT)，为2-吡啶硫醇-1-氧化物的锌的络合物，分子式为C10H8N2O2S2Zn，结构式如图8[7-8]。当microban®ZO6 作用于细菌细胞时，吡啶硫酮锌可将K＋或Mg2＋带出细菌细胞，将H＋或Na＋带入细菌细胞，消除细菌获取营养的离子梯度，从而阻碍菌体的呼吸，干扰病原菌的生物合成，破坏细胞壁的合成，阻碍类酯的合成，干扰细菌的生长，并使细胞最终被“饿死”，因此，microban®ZO6 在杀死细菌的同时本身并未被消耗，耐久性、耐洗性良好[9-10]。

图8 主要成分吡啶硫酮锌的分子结构式

3 结论

(1) 浸渍法和浸轧法均可用于抗菌剂microban®ZO6 对纯棉织物的抗菌整理，其中浸渍法抗菌整理的优化条件为抗菌剂用量0.7%(owf)，浸渍温度50℃，浸渍时间60min；浸轧法抗菌整理的优化条件为抗菌剂用量0.5%(owf)，焙烘温度160℃，焙烘时间120s。

(2)棉织物经microban®ZO6 抗菌整理后的耐洗性好，对金黄葡萄球菌的抗菌性要更优于大肠杆菌，浸轧法相比浸渍法更适于棉织物microban®ZO6 抗菌整理。