抗菌改性聚酯纤维混纺机织面料的抗菌性能

沈妙音 王姗姗 乔明伟 祝成炎 田伟 徐科 张红霞

摘要： 选用抗菌改性聚酯纤维，分别与黏胶纤维按50/50、60/40、70/30混纺比进行混纺，与竹浆纤维和天丝按60/40混纺比进行混纺，得到5种含有抗菌改性聚酯纤维的混纺纱。随后，将这5种混纺纱作为经纬纱线制织成11种机织面料试样，采用振荡法对面料试样进行测试对比分析，探究纤维原料、纤维含量与面料抗菌性能之间的内在关联，获得具有较优抗菌性能的机织面料试样，为后续开发抗菌机织面料提供理论依据。结果表明，抗菌改性聚酯纤维与黏胶纤维按60/40比例进行混纺的纱线，制织得到的抗菌面料为较优抗菌面料组分。

关键词： 抗菌改性聚酯纤维;抗菌混纺纱;抗菌机织面料;抑菌率;功能性

中图分类号： TS106.4

文献标志码： A

文章编号： 10017003（2021）08001806

引用页码： 081104

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2021.08.004（篇序）

Research on the antibacterial properties of anti-microbial modified polyester blended weaving fabrics

SHEN Miaoyin1a， WANG Shanshan2， QIAO Mingwei2， ZHU Chengyan1a， TIAN Wei1a， XU Ke1b， ZHANG Hongxia1a

（1a.National Local Joint Engineering Laboratory of Textile Fiber Materials and Processing Technology; 1b.School of Life Sciences and Medicine，Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China; 2.Hangzhou Sinotytex Co. Ltd.， Hangzhou 311228， China）

Abstract： Anti-microbial modified polyester fiber was selected to blend with the viscose fiber according to the blending ratio of 50/50， 60/40， 70/30 respectively. Then， it was blended with the bamboo slurry fibers and lyocell according to the blending ratio of 60/40 to obtain 5 kinds of blended yarns containing antibacterial modified polyester fiber. Next， the five blended yarns were used as warp and weft yarns and made into 11 woven fabrics samples. Testing and comparative analysis of the samples were performed using oscillatory method to investigate the inherent correlation between fiber raw material， fiber content and fabric antibacterial properties. It is aimed to obtain a woven fabric sample with excellent antibacterial properties and to provide theoretical basis for developing antibacterial woven fabrics subsequently. The results reveal that the antibacterial modified polyester fiber blended with the viscose fiber according to the blending ratio of 60/40 can be made into an antibacterial fabric containing an optimal antibacterial fabric component.

Key words： anti-microbial modified polyester fiber; anti-microbial blended yarn; antibacterial weaving fabric; bacteriostatic rate; functionality

收稿日期： 20210223;

修回日期： 20210713

基金项目：

作者简介： 沈妙音（1994），女，硕士研究生，研究方向为功能性纺织品、纺织产品设计。通信作者：张红霞，教授级高工，hongxiazhang8@126.com。

隨着新冠肺炎疫情的出现，人们对生命安全意识越来越高，健康防护、生态环保概念在消费市场也得到了广泛关注，进而具有抗菌防护功能的纺织品的需求也逐步提高[1-3]。所以对于服用面料，人们不但需要穿着舒适健康环保服装，更要求拥有针对环境变化的功能性面料，尤其是抗菌性能。生产出具有抗菌功能的纺织品，成为各专家学者关注和研究的热点[4]。

中国抗菌纤维的产业化研究相对于发达国家起步较晚，20世纪90年代初主要应用抗菌整理剂;1995年后开始出现有机添加型的抗菌纤维;1997年后无机抗菌纤维开始进入市场;2000年后纳米材料应用于抗菌纤维[5]。抗菌纺织品的抗菌性可以通过两种技术途径来实现，即功能性整理的方法和抗菌纤维织造法[6]。本文主要采用抗菌纤维织造法，来实现机织面料最终的抗菌性能，即采用抗菌改性聚酯纤维、黏胶纤维、竹浆纤维和天丝进行混纺。其中抗菌改性聚酯纤维的抗菌性是通过添加纳米级抗菌阳离子，涉及保密性本文仅作简单介绍。为探究面料中改性聚酯纤维含量对面料抗菌性的影响，一是通过改性聚酯纤维与黏胶纤维按特定混纺比（50/50、60/40、70/30）进行混纺形成混纺纱，改变面料的抗菌纤维的含量;二是通过采用不同含量混纺纱作为经纬纱线，对所织造面料的抗菌纤维含量进行改变，并通过抗菌实验测试对其进行分析。为探究抗菌纤维与不同纤维混纺对面料抗菌性能的影响，抗菌改性能聚酯纤维分别与竹浆纤维和天丝按60/40的比例进行混纺，也通过抗菌实验测试对其进行分析。通过试制不同的小样，并对其进行抗菌性能测试与比较，从而得出较优的抗菌面料。

1 纱线和面料规格及命名

1.1 纱线规格及命名

混纺纱的原料是抗菌改性聚酯纤维、黏胶纤维、竹浆纤维和天丝，其中抗菌改性聚酯纤维的长度为38 mm，线密度为156～1.78 dtex;黏胶纤维、竹浆纤维和天丝的长度为38 mm，线密度为1.33～1.44 dtex。为方便实验记录数据，本文对各种混纺比的混纺纱进行命名，如表1所示。

1.2 面料规格及命名

为探究纤维原料、纤维含量与面料抗菌性能之间的内在关系，面料采用不同混纺纱作为经纬纱线，并采用相同的组织2/2右斜纹进行织造。为方便实验数据记录，本文对各块面料进行命名，如表2所示。

2 面料抗菌性能测试

2.1 测试方法

纺织品的抗菌测试方法主要有三种：定性测试法，其中包括奎因法、晕圈法和平行划线法;定量测试法，其中包括振荡法和吸收法;还有抗霉菌测试法[7]。本次实验根据GB/T 20944.3—2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》对该系列面料进行测试分析。振荡法是通过纺织品在菌液中的振荡，使细菌与纺织品所含有的抗菌剂接触，根据振荡前后菌液中所含活菌个数的变化，作为抗菌性能的主要指标[8]。

2.2 材 料

金黄色葡萄球菌（S.aureus）ATCC25923、大肠杆菌（E.coli）ATCC25922（浙江理工大学生命科学与医药学院），抗菌改性聚酯纤维（上虞弘强彩色涤纶有限公司），面料（杭州新天元织造有限公司），蛋白胨、酵母粉、琼脂粉、胰蛋白酶大豆肉汤（杭州米克化工公司）。

2.3 抑菌率计算方法

Y/%=Wt-QtWt×100（1）

式中：Y为试样的抑菌率，%;Wt为对照样的活菌浓度平均值，CFU/mL;Qt为抗菌面料的活菌浓度平均值，CFU/mL。

2.4 结果的表达和抗菌效果的评价

以抑菌率的计算值作为结果，当抑菌率计算值为负数时，表示为“0”;当抑菌率计算值≥0时，表示为“≥0”。对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率≥70%，样品具有抗菌效果[9]。

3 抗菌性能的测试结果及分析

3.1 大肠杆菌的测试结果

本实验试织了11种抗菌面料，以及一块经纬密度、组织结构完全相同的普通全涤纶面料作为对照样，规格如表2所示。通过计算得到，试样的抑菌率如表3所示，抗菌效果如图1所示。

由表3可见，抗菌系列面料对大肠杆菌的抑菌率为：AA的抑菌率70.9%，AB的抑菌率71.0%，AC的抑菌率86.4%，BA的抑菌率71.7%，BB的抑菌率89.1%，BC的抑菌率928%，CA的抑菌率89.3%，CB的抑菌率898%，CC的抑菌率95.3%，DD的抑菌率87.1%，EE的抑菌率72.6%。根据GB/T 20944.3—2008的评价标准，该系列面料对于大肠杆菌的抑菌率均大于70%，具有抗菌的效果。

3.2 金黄色葡萄球菌的测试结果

同理，对12种面料进行金黄色葡萄球菌抗菌测试。计算得到，试样的抑菌率如表4所示，抗菌效果如图2所示。

由表4可见，抗菌系列面料对金黄色葡萄球菌的抑菌率为：AA的抑菌率65.5%，AB的抑菌率77.8%，AC的抑菌率83.7%，BA的抑菌率83.6%，BB的抑菌率83.8%，BC的抑菌率86.6%，CA的抑菌率83.9%，CB的抑菌率86.8%，CC的抑菌率90.6%，DD的抑菌率85.4%，EE的抑菌率70.8%。除了AA的抑菌率低于70%，该系列其他面料对于金黄色葡

萄球菌的抑菌率都大于70%。根据GB/T 20944.3—2008的评价标准，该系列面料具有抗菌的效果。

综上，该系列面料具有抗菌性能。

3.3 抗菌性能综合分析

3.3.1 抗菌纤维含量对抗菌性能的影响

当所用原料纤维相同时，随着抗菌纤维含量的变化，面料的抗菌性相应也会产生变化。为此，本文取用面料AA、AB、AC、BA、BB、BC、CA、CB、CC这9块面料进行对比分析，其中面料所含的纤维是抗菌改性聚酯纤维和黏胶纤维。面料中抗菌改性聚酯纤维的含量为AA

对表5测试结果采用非线性回归的方式进行计算，则面料中抗菌改性聚酯纤维的含量X（%）与面料中大肠杆菌的抑菌率Y（%）有如下关系：

Y=91.307 61+（70.825 61-91.307 61）/（1+exp（（X-57.434 75）/0.506 2））（2）

回歸方程的相关系数R2=0.941 5，有较高的相关性。非线性回归方程关系如图3所示。

由图3可见，面料中抗菌改性聚酯纤维含量对大肠杆菌

的抑菌率呈“S”型增长，当含量小于55%，抑菌率随着改性聚酯纤维的增长而平缓增长，当含量为56%～60%时抑菌率急剧上升，之后又平缓增长。这是由于改性聚酯纤维与黏胶纤维的混纺在含量为56%～60%的时候达到优质配比。所以，当改性聚酯纤维在面料中的含量大于58%，抑菌率已经高达90%以上，面料具有良好的抗菌性，为了节约成本，可取用该范围的最小含量值。

面料中抗菌改性聚酯纤维的含量X（%）与面料中金黄色葡萄球菌的抑菌率Y（%）有如下关系：

Y=88.535 33-305 235.310 96×0.826 88X（3）

回归方程的相关系数R2=0.952 54，有较高的相关性。非线性回归方程关系如图4所示。

由图4可见，金黄色葡萄球菌的抑菌率随着面料中抗菌改性聚酯纤维含量增加而增加。面料的抑菌率在含量为60%之前急剧增长，在60%之后稳定增长。这是由于面料的抗菌性主要由抗菌纤维本身的抗菌性来体现，所以前期随着改性聚酯纤维含量增加而增加，在60%之后趋于饱和。在达到良好抗菌性的前提下，采取改性聚酯纤维含量较少的方式进行生产，可节约生产成本。

综上可见，面料的两种菌种的抗菌性曲线不一致，说明随着面料中抗菌改性聚酯纤维含量的变化，对两种菌种的抑菌效果不同。但当抗菌改性聚酯纤维的含量达到60%，面料的抑菌率增长趋于平缓，因为已达到较优的抑菌率，说明含量60%是优质配比。所以，当以抗菌改性聚酯纤维与黏胶纤维为原料进行混纺织造时，在具有较好抗菌性能的条件下，结合市场的生产成本，面料中抗菌改性聚酯纤维含量可以控制在60%左右。

3.3.2 不同纤维原料对抗菌性能的影响

当抗菌改性聚酯纤维与不同纤维的混纺比一定时，不同原料对面料抗菌性能的影响也不同。为此，本文取用混纺比为60/40的面料进行对比分析如表6、图5所示。

由表6，图5可见，当抗菌改性聚酯纤维与黏胶纤维、竹浆纤维、天丝按60/40混纺时，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都具有较好的抗菌性能。含有黏胶纤维和竹浆纤维面料的抗菌性相差不大，却优于天丝。这是由于竹浆纤维中含有一种名为“竹醌”的抗菌物质，而天丝纤维本身没有抗菌性。黏胶纤维与天丝本身都有吸附作用，但是黏胶纤维的横截面呈无规则或者锯齿形，天丝纤维的横截面呈近似椭圆形，两者相比，黏胶纤维的表面积大于天丝纤维，其吸附作用也要更强，所以更有利于抗菌改性聚酯纤维发挥抑菌作用。

所以综合三种纤维的比较，抗菌改性聚酯纤维与黏胶纤维、竹浆纤维按60/40都比例混纺时，两者都具有较好的抗菌性，并且两者的抗菌性都优于天丝，所以生产时要结合市场生产成本的前提下，合理选择与黏胶混纺还是与竹浆纤维进行混纺。目前中端黏胶短纤维价格[9-10]要低于竹浆纤维的价格，所以采用黏胶纤维与抗菌改性聚酯纤维进行混纺，会更加经济实惠。

4 结 论

在混纺纱线原料纤维一定的情况下，随着抗菌纤维改性聚酯纤维的增加，面料的抗菌性能也随之增加，当抗菌改性聚酯纤维的含量达到60%，抗菌性趋于平缓。说明抗菌改性聚酯纤维在含量为60%时，面料的抗菌性能趋于饱和，在面料已经具有良好的抗菌性能前提下，结合市场需求和原材料价格，在这范围内取最小抗菌纤维含量，可大大节约生产成本，且能达到面料的抗菌性能要求。

在混纺纱的混纺比相同（60/40）的情况下，抗菌改性聚酯纤维与黏胶纤维或者竹浆纤维进行混纺，这两者的抗菌性能相差不大，且都具有较好的抗菌性能。与天丝混纺的纱线，相比较于前两者，抗菌性能稍不理想，但根据GB/T 20944.3—2008的评价标准，均已达到面料的抗菌效果。结合目前市场原料价格中黏胶纤维的市场价要低于其他两种原料，所以将改性聚酯纤维与黏胶纤维进行混纺更加节约成本，且能达到理想的抗菌效果。

综上两种方式的对比分析，抗菌改性聚酯纤维与黏胶纤维按60/40比例进行混纺的纱线制织得到的抗菌面料，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能达到80%以上，是本实验得出的较优抗菌面料组分。

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