化學鍍銅棉織物的抑菌性初探

楊 召，佐同林

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學輕工與紡織學院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010080）

化學鍍銅棉織物的抑菌性初探

楊 召，佐同林＊

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學輕工與紡織學院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010080）

以棉織物為基布，預(yù)處理后以化學鍍銅的方式進行金屬化。運用掃描電子顯微鏡比較觀察化學鍍銅前后棉織物的表面形態(tài)，研究了經(jīng)化學鍍銅后棉織物的增重率，并用大腸桿菌對其進行抑菌性檢測。得出抑菌率和鍍銅的增重率存在一定的非線性關(guān)系，并發(fā)現(xiàn)鍍銅棉織物具備一定的抑菌效果，甚至可達到90%的優(yōu)良級別。

棉織物；正交試驗；化學鍍銅；金屬化；抑菌性

由于棉織物具有穿著舒適、吸濕性好、生產(chǎn)相對簡單、價格便宜等諸多優(yōu)點，因而被廣泛應(yīng)用于服裝業(yè)。然而隨著生活水平的不斷提高，生存環(huán)境日益變化，加上人體表皮的代謝物和脫落物，為細菌的生長提供了適宜的溫床，人們也就難免會遭受各種細菌的困擾，輕者造成輕微過敏，重者甚至可以引發(fā)細菌感染，所以賦予棉織物抗菌性［1－8］就變得尤為重要。本文以化學鍍的方式使棉織物實現(xiàn)金屬化，以期達到一定的抑菌性，能夠抵抗某些光譜型菌種，以滿足實際生產(chǎn)與生活。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

材料：純棉坯布（98.25g／m2），20根／cm，紗線細度165tex。

藥品：五水硫酸銅，EDTA-二鈉、酒石酸鉀鈉、甲醛、無水乙醇、硫代硫酸鈉、十二烷基本磺酸鈉、8099大腸埃氏桿菌（ATCC）、EA培養(yǎng)基，TSA培養(yǎng)液，TSB培養(yǎng)液。

儀器：TD-3型等離子體處理儀、78－1型磁力加熱攪拌器、HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋、QUANTA FEG650型掃描電子顯微鏡、GZX-9146MBE型電熱鼓風干燥箱、無菌操作臺。

1.2 實驗流程與方法

主要工藝流程：鍍銅預(yù)處理→制備化學鍍銅液→化學鍍銅→水洗→烘干。

1.2.1 鍍銅預(yù)處理

水洗→除油→二次水洗→等離子體刻蝕。

1.2.2 化學鍍銅

將絡(luò)合劑溶液與硫酸銅溶液（25g／mL）混合均勻，再用NaOH來調(diào)節(jié)溶液的pH值，然后將亞鐵氰化鉀（0.3g／L）和2，2-聯(lián)吡啶（0.12g／mL）用適量蒸餾水或5ml乙醇（10ml／L）溶解，加入到混合溶液中，再加入蒸餾水，直至溶液到達500ml，再加入6ml的甲醛。然后便可在此溶液中進行化學鍍，得到化學鍍銅的織物后，取出烘干，待用。具體實驗水平組合如表1所示。

1.2.3 抑菌性實驗

將每一個試樣分別放置在小玻璃瓶內(nèi)，在其上壓一支玻璃棒或用線將其兩邊固定。根據(jù)試樣的纖維和整理類型選擇滅菌方法，一般采用高壓鍋滅菌法。用適當?shù)牟牧蠈⒀b入試樣的小玻璃瓶和瓶蓋分別包覆后放在高壓消毒鍋內(nèi)消毒（121℃，103kPa，15min）。從高壓消毒鍋取出小瓶和瓶蓋，去掉包覆材料，放在干凈工作臺上干燥60min后蓋上瓶蓋。

分別用新的移液器從稀釋液（菌液）試管中取1ml溶液用劃線法涂布在EA平皿內(nèi)（45～46℃），蓋好蓋子，一個稀釋液制作2個平皿，待培養(yǎng)基凝固后，將平皿倒置，37℃±2℃下培養(yǎng)24～48h。培養(yǎng)后，計數(shù)出現(xiàn)30～300個菌落平皿上的菌落數(shù)（CFU）。若最小稀釋倍數(shù)的菌落數(shù)＜30，則按實際數(shù)量記錄；若無菌落生長，則菌落數(shù)記為＜1［9－11］。

1.2.4 抑菌率的計算與評價

其中 Ct——空白（圓圈）內(nèi)的菌落數(shù)（個）；CT——圓形布樣上的菌落數(shù)（個）。

以抑菌值或抑菌率的計算值作為結(jié)果，當抑菌值或抑菌率計算結(jié)果為負數(shù)時，表示為0；當抑菌率計算值＞99%，表示為99%。

2 結(jié)果與討論

設(shè)計L9（34）正交表，對棉織物進行化學鍍銅，從而得出增重率最大的最佳條件配組和抑菌率最大的條件配組。

2.1 棉織物表面金屬化前后表面狀態(tài)

用QUANTA FEG650型掃描電子顯微鏡對織物分別進行5000倍和10000倍放大拍照，對比處理前后織物表面的變化，從宏觀角度分析配合物在織物表面的分布情況，如圖1所示。

表1化學鍍銅用正交表（L9（34））

圖1（a）是化學鍍銅前棉織物表面電鏡照片，可看出其表面光滑平整，未見異常附著物。圖1（b）和圖1（c）是同一組鍍銅棉織物在不同放大倍數(shù)下的電鏡照片，可看出明顯有一層糊狀物質(zhì)涂覆在織物表面，表明銅已被很好地鍍敷在織物表面。

2.2 化學鍍銅后棉織物的增重率

引入織物增重率的概念，即織物經(jīng)化學鍍銅處理后的重量變化，化學鍍銅增重率可直觀地表達出進行化學鍍整理到布樣上的有效銅含量，亦對后面布樣的抑菌率測試具有量化指導(dǎo)作用，增重率可表示為：

其中 m1——化學鍍銅之前的棉織物克重（g）；m2——化學鍍銅之后的棉織物克重（g）。

綜合表2和表1可得出，化學鍍銅的最佳工藝條件出現(xiàn)在pH值為12.5，溫度55℃左右，反應(yīng)時間0.5h。而增重率正交試驗的最優(yōu)方案為pH值10.5，水浴溫度55℃左右，反應(yīng)時間為1.5h；抑菌率的正交試驗最優(yōu)方案為pH值12.5、水浴溫度為75℃，反應(yīng)時間為1.5h。正交試驗所確定的最佳試驗因素水平組合不一定是增重率（抑菌率）達到最大值時的水平組合。

表2 織物鍍銅后增重率變化

2.3 棉織物表面金屬化抑菌性

結(jié)合表3和表1可以看出，棉織物增重率達到最大值時的水平組合亦為抑菌率達到最大值時的水平組合，即溶液pH值12.5、水浴溫度為55℃、時間為0.5h。

由圖2可以看出，當增重率在0～0.02%范圍內(nèi)，棉織物抑菌率隨增重率增加呈現(xiàn)出略微下降的趨勢。當增重率在0.02%以上時，棉織物抑菌率隨增重率的增加而增加，最后又呈現(xiàn)出緩慢的增長趨勢。

圖1經(jīng)化學鍍銅后棉織物的表面形態(tài)

表3 化學鍍銅棉織物EA培養(yǎng)大腸桿菌菌落數(shù)及抑菌率（水洗布樣）

圖2 抑菌率隨化學鍍銅增重率的非線性擬合

3 結(jié)論

（1）化學鍍銅所得織物經(jīng)過SEM測試發(fā)現(xiàn)，棉纖維被嚴重刻蝕，主要是由化學鍍銅前的等離子體預(yù)處理造成的。

（2）經(jīng)過對鍍銅棉織物表面銅含量（布樣增重率）影響因素溶液pH和水浴溫度的研究，發(fā)現(xiàn)以pH＝10為臨界點，增重率隨著pH的增大呈現(xiàn)出先下降后增大的趨勢；以55℃為臨界點，隨著溫度的上升，增重率呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。

（3）布樣上鍍銅含量的多少可反應(yīng)出棉織物抑菌率大小，隨著增重率的增大，棉織物的抑菌率也呈現(xiàn)出增大的趨勢。當增重率大于0.02%時，隨著增重率的增大，棉織物的抑菌率也逐漸增大，抑菌效果逐漸變好。

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［4］ 王黎明.棉織物的摻銀納米二氧化鈦溶膠整理［J］.印染，2014，（4）：12－15，24.

［5］ 劉雪峰.納米Ce／TiO2無機抗菌劑的制備及其性能評價［J］.過程工程學報，2004，4（3）：256－260.

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［9］ GB／T 20944.1－2007，紡織品抗菌性能的評價第1部分：瓊脂平皿擴散法［S］.

［10］GB／T 20944.2－2007，紡織品抗菌性能的評價第2部分：吸收法［S］.

［11］GB／T 20944.1－2007，紡織品抗菌性能的評價第3部分：震蕩法［S］.

Study on the Antibacterial Property of Cotton Fabric by Electroless Copper Plating

YANG Zhao，ZUO Tong-lin＊
（Institute of Light Industry and Textile，Inner Mongolia University of Technology，Hohhot 010080，China）

The cotton fabric was metallized by electroless copper plating with pretreatment.Using scanning electron microscope，the surface morphology of cotton fabric was observed before and after copper plating.The weight gain rate of cotton fabric by chemical plating was studied.The antibacterial activity was found to be a nonlinear relationship between the antibacterial rate and the weight gain rate of copper plating.Besides，results showed that cotton fabric by electroless copper plating was good for antibiosis even up to excellent level as 90%.

cotton fabric，orthogonal test；chemical copper plating；metallization；antibacterial activity

TS195.5

B

1673－0356（2015）06－0013－04

2015-08-27

楊 召（1990-），碩士研究生，主要研究方向為功能性紡織品的設(shè)計與開發(fā)，E-mail：727226760＠qq.com。

＊通信作者：佐同林（1974-），碩士，講師，主要研究方向為紡織材料的結(jié)構(gòu)與性能、功能性紡織品的設(shè)計與開發(fā)。