殼聚糖和銀離子整理棉織物抗菌性能對(duì)比研究

耿佃東，馬艷麗，劉 茜，錢如山，楊 娜

(上海工程技術(shù)大學(xué)，上海 201620)

殼聚糖和銀離子整理棉織物抗菌性能對(duì)比研究

耿佃東，馬艷麗，劉 茜，錢如山，楊 娜

(上海工程技術(shù)大學(xué)，上海 201620)

文章以殼聚糖和銀離子分別作為抗菌劑整理棉織物，測(cè)試了織物經(jīng)兩者整理后的抗菌性能和耐洗性，分析了兩者分別對(duì)大腸桿菌和枯草桿菌的抗菌效果及產(chǎn)生差異的原因，得出了殼聚糖和銀離子分別在織物抗菌整理方面的優(yōu)缺點(diǎn)。

細(xì)菌；殼聚糖；銀離子；抗菌；耐洗性

棉織物因擁有眾多優(yōu)良的服用性能而備受人們的青睞，但其本身的多孔結(jié)構(gòu)和較好的吸濕性能為細(xì)菌等微生物的繁殖提供了環(huán)境，導(dǎo)致棉織物的抗菌性能較差，因此棉織物的抗菌整理已成為國(guó)內(nèi)外研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。

在眾多的抗菌整理劑中，傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)銀離子抗菌劑有著較好的抗菌性能，但銀離子屬于溶出型抗菌劑，整理過的織物耐洗性較差，不能形成持續(xù)的抗菌效果[1]。

作為有機(jī)抗菌劑代表之一的殼聚糖屬于天然抗菌劑，資源豐富，具有殺菌、抑菌、消炎和促進(jìn)傷

口愈合的功能[2]，并且具有吸濕透氣、反應(yīng)活性高、生物可降解、廣譜抗菌和安全無(wú)毒等優(yōu)良特性。但是作為一種非溶出型抗菌劑，殼聚糖只能對(duì)織物本身產(chǎn)生抑菌作用，而對(duì)于織物以外的部分或者已感染的皮膚則不能產(chǎn)生較好的抗菌效果。除此之外，經(jīng)殼聚糖整理的織物手感發(fā)硬也限制了在織物抗菌方面的應(yīng)用[3]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

本文采用兩浸一軋的方式對(duì)棉織物進(jìn)行殼聚糖和銀離子抗菌整理。

1.1 抗菌溶液的制備

將殼聚糖(工業(yè)級(jí)，脫乙酰度90%，黏均分子質(zhì)量10萬(wàn)，浙江省金殼化工有限公司)抗菌液的濃度變化定為：0.1 g/L、0.3 g/L、0.5 g/L、0.7 g/L、0.9 g/L、1.0 g/L、1.5 g/L；銀離子(分析純，濃度為1 mol/L,100 ml/瓶 )抗菌液的濃度變化定為：0.1 mg/L、0.3 mg/L、0.5 mg/L、0.7 mg/L、0.9 mg/L、1.0 mg/L、1.5 mg/L，分別進(jìn)行抗菌溶液的制備。由于溶液的pH對(duì)于抗菌效果有著較大的影響，通過查資料將溶液的pH確定在pH=6這個(gè)水平。

根據(jù)制定好的抗菌劑濃度，將一定量的殼聚糖或硝酸銀置于燒杯中，加入蒸餾水進(jìn)行攪拌溶解，用檸檬酸調(diào)解pH至6，先用磁力攪拌儀攪拌20 min，再用超聲波震蕩儀在水溫60℃的條件下震蕩30 min，最后靜置30 min制備成抗菌劑溶液。

1.2 織物的整理工藝

棉織物經(jīng)過兩浸一軋(抗菌整理液浴比1∶30，軋余率80%)→預(yù)烘(溫度80℃，時(shí)間180 s)→焙烘(溫度120℃，時(shí)間120 s)，完成織物的整理工藝。

1.3 織物的抗菌性能測(cè)試

根據(jù)GB/T20944.3—2008《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià)》中的試驗(yàn)方法對(duì)整理過的棉織物進(jìn)行抗菌性能測(cè)試。該測(cè)試所選用的菌種為大腸桿菌和枯草桿菌。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 殼聚糖對(duì)棉織物的抗菌整理

不同濃度的殼聚糖對(duì)棉織物進(jìn)行抗菌整理及整理后織物的耐洗性結(jié)果如表1和圖1所示。

表1 殼聚糖濃度和織物洗滌次數(shù)對(duì)織物抗菌率的影響

圖1 殼聚糖濃度和織物洗滌次數(shù)對(duì)織物抗菌率的影響

殼聚糖濃度和織物洗滌次數(shù)對(duì)織物抗菌率均有一定影響，從圖1可以看出，經(jīng)過殼聚糖整理的棉織物抗菌率有明顯提高，說明了殼聚糖有著較好的抗菌效果。在溶液pH值保持一定時(shí)，隨著殼聚糖濃度的增加，織物的抗菌率逐漸提高，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定程度時(shí)，隨著殼聚糖濃度的提高，織物的抗菌率逐漸保持在一個(gè)固定范圍。這是因?yàn)楫?dāng)殼聚糖的濃度較小時(shí)，織物吸附的殼聚糖較少，抗菌效果不明顯，隨著殼聚糖濃度的增加，越來(lái)越多的殼聚糖被吸附到織物上，織物的抗菌效果逐漸增強(qiáng)。當(dāng)殼聚糖的濃度增加到一定程度時(shí)，殼聚糖與織物的結(jié)合達(dá)到飽和，織物上吸附的殼聚糖不再有較大的變化。

對(duì)于不同種類的細(xì)菌，達(dá)到最佳抗菌效果時(shí)的殼聚糖濃度是不同的，殼聚糖濃度在0.3 g/L時(shí)，織物對(duì)大腸桿菌的抗菌效果較好，對(duì)枯草桿菌，最好的抗菌效果的殼聚糖濃度為0.6 g/L。產(chǎn)生這種差別的原因是：殼聚糖對(duì)革蘭氏陰性菌的抗菌效果要優(yōu)于革蘭氏陽(yáng)性菌，本實(shí)驗(yàn)中大腸桿菌和枯草桿菌分別作為革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌的代表。

對(duì)抗菌整理后的織物進(jìn)行20次水洗后，織物的抗菌率有所下降，但下降的幅度并不大，織物依然能夠保持60%的抗菌率，說明經(jīng)殼聚糖整理的織物有著較好的耐洗性。這是因?yàn)闅ぞ厶堑姆肿咏Y(jié)構(gòu)上存在-NH2和-OH，因此易于吸附在棉織物上，進(jìn)入纖維內(nèi)部，形成氫鍵和共價(jià)鍵，從而提高了和棉織物結(jié)合的能力[4]。

2.2 銀離子對(duì)棉織物的抗菌整理

不同濃度的銀離子對(duì)棉織物進(jìn)行抗菌整理及整理后織物的耐洗性結(jié)果的影響如表2和圖2所示。

表2 銀離子濃度和織物洗滌次數(shù)對(duì)織物抗菌率的影響

由圖2可知，銀離子抗菌劑對(duì)于大腸桿菌和枯草桿菌均有著相似且較高的抗菌率，說明銀離子具有廣譜抗菌性。

圖2 銀離子濃度和織物洗滌次數(shù)對(duì)織物抗菌率的影響

在溶液pH值保持一定時(shí)，隨著銀離子濃度的增加，織物的抗菌率先增加，然后輕微下降并達(dá)到平衡。這是因?yàn)楫?dāng)溶液中銀離子濃度較小時(shí)，織物吸附的銀離子較少，抗菌率較低，隨著溶液中銀離子濃度的增加，織物吸附的銀離子增多，抗菌效果較好。當(dāng)織物吸附的銀離子達(dá)到飽和時(shí)，隨著溶液中銀離子濃度的增加，織物的抗菌率不再增加，當(dāng)溶液的銀離子濃度在0.5 mg/L時(shí)，經(jīng)過整理的織物抗菌率最高，織物的抗菌效果最好。

對(duì)織物進(jìn)行20次水洗后，織物的抗菌率下降十分明顯，這說明銀離子的耐洗性較差。

3 結(jié)論

3.1 通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，殼聚糖對(duì)于大腸桿菌的抗菌效果明顯優(yōu)于枯草桿菌，而銀離子對(duì)于兩種細(xì)菌均有較好的抗菌效果。

3.2 殼聚糖在濃度為0.3 g/L時(shí)，經(jīng)過抗菌溶液整理的織物對(duì)大腸桿菌的抗菌效果最好；殼聚糖濃度為0.6 g/L時(shí)，經(jīng)過整理的織物對(duì)枯草桿菌的抗菌效果最好。

3.3 當(dāng)銀離子濃度為0.5 mg/L時(shí)，經(jīng)過整理的織物對(duì)大腸桿菌和枯草桿菌均有較好的抗菌效果。

3.4 經(jīng)過20次的耐洗實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，殼聚糖抗菌液整理的織物的耐洗性明顯優(yōu)于銀離子。

3.5 實(shí)驗(yàn)表明織物經(jīng)殼聚糖整理后耐洗性較好,而廣譜抗菌效果則不如銀離子；銀子的廣譜抗菌效果較好而織物的耐洗性較差。結(jié)合殼聚糖和銀離子各自的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而可以通過兩者的復(fù)合探究出最優(yōu)的抗菌整理工藝。

[1] 郭登峰，郭臘梅.殼聚糖-銀復(fù)合抗菌整理劑及對(duì)棉非織造布的抗菌整理[J].印染助劑，2007,24(8)：38—42.

[2] 王英灃，畢松梅，閆琳，等.載銀殼聚糖抗菌劑制備的最優(yōu)工藝探討[J].河南工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013,25(1)：38—41.

[3] 伏宏彬，金燦，任建華，等.棉針織物納米銀/殼聚糖抗菌整理[J].印染，2011,37(4):29—31.

[4] 張雨菲.殼聚糖納米銀溶液的制備及其在棉織物上的應(yīng)用[D].杭州：浙江大學(xué)，2010.

Comparative Study on Anti-bacterial Properties of Cotton Fabric Finished with Chitosan and Silver Ion

GengDiandong,MaYanli,LiuQian,QianRushan,YangNa

(Shanghai University of Engineering Science,Shanghai 201620,China)

In this paper,chitosan and silver ion were used respectively as antibacterial agents to finish cotton fabric. Both antibacterial property and washing resistance were tested,then the effects and causes of differences against escherichia. coli and bacillus subtilis between Chitosan and Silver were analyzed,Finally the advantages and disadvantages of chitosan and silver ion were obtained in antibacterial finishing.

bacteria;chitosan;silver ion;anti-bacteria;washing resistance

2014-10-18

上海工程技術(shù)大學(xué)市級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(cs1309002)

耿佃東(1991—)，男，山東濱州人，學(xué)士。

TS101

A

1009-3028(2015)01-0045-03