殼聚糖/Ag+復(fù)合抗菌劑整理莫代爾織物

胡鳳霞， 杜兆芳， 張 健

(1. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 輕紡工程與藝術(shù)學(xué)院， 安徽 合肥 230036； 2. 安徽出入境檢驗(yàn)檢疫局， 安徽 合肥 230061)

莫代爾(Modal)纖維面料手感柔軟，懸垂性好，吸濕性能、透氣性能優(yōu)于純棉織物，廣泛用于襪子、內(nèi)衣、內(nèi)褲、毛巾等衣物的生產(chǎn)，但其對(duì)微生物的耐抗性極差，需進(jìn)行抗菌整理。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)抗菌劑的研究比較多，抗菌劑大致可分為3類(lèi)：有機(jī)抗菌劑、無(wú)機(jī)抗菌劑和天然抗菌劑，各種抗菌劑抗菌機(jī)制不同[1-3]。無(wú)機(jī)抗菌劑中銀系抗菌劑抗菌譜廣，是溶出性的，不僅能夠殺滅已感染的細(xì)菌，而且能夠從細(xì)菌尸體里游離出來(lái)繼續(xù)與其他細(xì)菌接觸并發(fā)揮作用，因而其抗菌性持久，但Ag元素在空氣中不穩(wěn)定，易氧化發(fā)黑，影響織物外觀(guān)，且耐洗性較差[4]。殼聚糖類(lèi)抗菌劑是非溶出性的，只能抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，難以對(duì)已感染的皮膚或非接觸性部位產(chǎn)生殺菌作用[5-7]。本文結(jié)合殼聚糖和銀離子抗菌的優(yōu)點(diǎn)，采用無(wú)機(jī)的銀系抗菌劑與天然殼聚糖2種抗菌劑相復(fù)合，利用單因素試驗(yàn)與正交試驗(yàn)對(duì)比，探索復(fù)合抗菌劑對(duì)Modal織物的抗菌性能以及服用性能的影響，以期得出最佳的復(fù)合抗菌劑配方和整理工藝。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

試樣：退漿、煮練、漂白處理后的純Modal織物。

藥品：殼聚糖(工業(yè)級(jí)，脫乙酰度為90%，相對(duì)分子質(zhì)量為9 000，浙江省金殼化工有限公司)，檸檬酸，硝酸銀，LB培養(yǎng)基，金黃色葡萄球菌，大腸桿菌(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院提供)。

儀器： YG-(B)026D-250型電子織物強(qiáng)力機(jī)、GZX-GFC101-3-S型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、SBDY-1型織物白度儀、Sanyo Autoclave MLS-3020型電熱高溫高壓滅菌鍋、恒溫振蕩培養(yǎng)箱、Gene Quant 1300型吸光光度計(jì)、Nexus-870型傅里葉變換紅外光譜儀。

1.2 單因素試驗(yàn)

設(shè)計(jì)不同的殼聚糖質(zhì)量濃度和銀離子質(zhì)量濃度，探討2種抗菌劑單獨(dú)整理Modal織物時(shí)濃度對(duì)抗菌性能的影響及抗菌劑的適用濃度范圍。

1.3 正交試驗(yàn)

參照單因素試驗(yàn)結(jié)果，在殼聚糖的適用濃度范圍里選出3個(gè)梯度，分別為0.4、0.6、0.8 g/L。同理，也選出銀離子的3個(gè)濃度梯度，分別為0.4、0.6、0.8 mg/L。pH值對(duì)抗菌效果、織物強(qiáng)力和白度等方面也有很大影響[8]，選擇pH值的梯度為6、6.5、7，設(shè)計(jì)3因素3水平正交試驗(yàn)，制備復(fù)合抗菌整理劑。制備方法為：殼聚糖先在檸檬酸溶液中攪拌至全部溶解，然后加入定量的硝酸銀，用檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液將復(fù)合整理液調(diào)至試驗(yàn)設(shè)定的pH值，在常溫下放置4 h以上，制得殼聚糖/Ag+復(fù)合抗菌整理劑。

1.4 抗菌整理工藝

二浸一軋(浴比為1∶30，軋余率為80%)；然后進(jìn)行預(yù)烘，預(yù)烘溫度為95 ℃，時(shí)間為5 min；最后進(jìn)行焙烘，溫度為155 ℃，時(shí)間為2 min。

1.5 織物性能測(cè)試

1.5.1抗菌性能

抗菌整理過(guò)的Modal織物在無(wú)菌操作臺(tái)中放入已經(jīng)接種定量細(xì)菌的液體培養(yǎng)基中，在37 ℃的恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)12 h后取出，采用2倍稀釋法將溶液稀釋10倍，用吸光光度計(jì)測(cè)量600 nm處菌懸液的吸光度，計(jì)算試樣中細(xì)菌減少百分率，衡量抑菌效果。該種方法對(duì)于溶出型試樣或非溶出型試樣都適用。

式中：A為試樣吸光度；B為空白對(duì)照樣的吸光度。

1.5.2白度

每塊試樣折成8層,用SBDY-1型織物白度儀測(cè)量5次，取其平均值。

1.5.3拉伸斷裂強(qiáng)力

經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)大氣調(diào)濕后，將織物沿縱向和橫向各剪5塊長(zhǎng)為26 cm、寬為5 cm的布樣，按照GB/T 3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定(條樣法)》規(guī)定進(jìn)行測(cè)試，各測(cè)3次，取其平均值。

1.5.4折皺回復(fù)性能

用YG(B)541D型折皺回復(fù)性能測(cè)試儀，按照GB/T 3819—1997《紡織品 織物折皺回復(fù)性的測(cè)定回復(fù)角法》規(guī)定進(jìn)行測(cè)試，各測(cè)5次，取其平均值。

1.5.5耐洗性能

將洗衣粉加入抗菌整理過(guò)的試樣，在29 ℃水中手洗5 min，晾干，重復(fù)50次，然后測(cè)其抗菌性能。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

以殼聚糖質(zhì)量濃度為變量，在pH值為6.5時(shí)，對(duì)Modal織物進(jìn)行抗菌整理，結(jié)果如表1所示。以銀離子質(zhì)量濃度為變量，在pH值為6.5時(shí)，對(duì)Modal織物進(jìn)行抗菌整理，結(jié)果如表2所示。

表1 殼聚糖質(zhì)量濃度對(duì)2種細(xì)菌抑菌效果的影響Tab.1 Antibacterial effect of two kinds of bacteria effected by chitosan

綜合表1、2可看出：對(duì)大腸桿菌起主要抗菌作用的是殼聚糖，且抗菌率隨著殼聚糖質(zhì)量濃度的增大而增大；對(duì)金黃色葡萄球菌起主要抗菌作用的是銀離子，抗菌率隨著銀離子質(zhì)量濃度的增大而增大，但整理后織物白度下降較大，這主要是由于銀離子在空氣中不穩(wěn)定，易氧化發(fā)黑，影響織物外觀(guān)[9]。

表2 銀離子質(zhì)量濃度對(duì)2種細(xì)菌抑菌效果的影響Tab.2 Antibacterial effect of two kinds of bacteria effected by silver ion

2.2 殼聚糖/Ag+復(fù)合抗菌劑正交試驗(yàn)結(jié)果

在上述單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇殼聚糖質(zhì)量濃度、銀離子質(zhì)量濃度、抗菌液的pH值3個(gè)因素，每個(gè)因素分為3個(gè)水平，進(jìn)行L9(33)正交試驗(yàn)，配制復(fù)合抗菌劑，對(duì)Modal織物進(jìn)行整理。分別測(cè)試織物的抗菌性、斷裂強(qiáng)力、折皺回復(fù)角、白度，找出復(fù)合抗菌劑最佳配方和各個(gè)因素對(duì)Modal織物性能的影響，因素水平見(jiàn)表3，結(jié)果及分析見(jiàn)表4、5。

表3 因素水平表Tab.3 Factor and level of orthogonal experiments

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Orthogonal experiments

由表4看出，復(fù)合抗菌劑的抗菌效果明顯優(yōu)于單獨(dú)使用殼聚糖或銀離子對(duì)Modal織物的抗菌效果。這是因?yàn)闅ぞ厶侵写罅坑坞x的—NH2在氨基配位鍵的作用下與銀離子發(fā)生了螯合反應(yīng)[10]，而殼聚糖和棉纖維又能產(chǎn)生穩(wěn)定的結(jié)合，所以殼聚糖/Ag+復(fù)合抗菌整理劑抗菌性能優(yōu)良。由表5看出：對(duì)Modal織物的斷裂強(qiáng)力影響較大的因素是抗菌液的pH值，溶液pH值為6時(shí)，對(duì)Modal織物的斷裂強(qiáng)力損傷最大；復(fù)合抗菌液對(duì)Modal織物的白度影響較??；對(duì)Modal織物的折皺回復(fù)角影響最大的因素是復(fù)合抗菌液中殼聚糖質(zhì)量濃度，殼聚糖的濃度越大折皺回復(fù)角就越大。

當(dāng)抗菌液配方為A3B3C2時(shí)，整理后Modal織物上大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率分別為93.9%和93.1%，抗菌效果最好，經(jīng)1.5規(guī)定的洗滌方法洗滌50次后抗菌率依然保持87.1%和85.5%，說(shuō)明具有一定的耐洗性。織物白度為76.7，克服了單獨(dú)采用Ag元素整理后易氧化發(fā)黑，影響織物外觀(guān)的缺陷，斷裂強(qiáng)力損傷較小且大幅提高了Modal織物的抗皺性能，所以最佳工藝方案是A3B3C2，即殼聚糖質(zhì)量濃度為0.8 g/L，銀離子質(zhì)量濃度為0.8 mg/L，抗菌液pH值為6.5。

表5 正交試驗(yàn)結(jié)果分析Tab.5 Analysis of orthogonal experiments

圖1 Modal織物的紅外光譜圖Fig.1 IR spectra of Modal fabrics

3 結(jié) 論

1)殼聚糖/Ag+復(fù)合抗菌劑整理后，提高了Modal織物的抗菌性能，同時(shí)提高了Modal織物的抗皺性能，且對(duì)白度、斷裂強(qiáng)力損傷比較小。

2)正交試驗(yàn)得出復(fù)合抗菌劑最佳配比：殼聚糖質(zhì)量濃度為0.8 g/L，銀離子質(zhì)量濃度為0.8 mg/L，抗菌液pH值為6.5。整理后Modal織物對(duì)大腸桿菌的抗菌率為93.9%，對(duì)金黃色葡萄球菌的抗菌率為93.1%，效果良好。

FZXB

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