殼聚糖/Ag+復合抗菌劑整理莫代爾織物

胡鳳霞， 杜兆芳， 張 健

(1. 安徽農業大學 輕紡工程與藝術學院， 安徽 合肥 230036； 2. 安徽出入境檢驗檢疫局， 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、透氣性能優于純棉織物，廣泛用于襪子、內衣、內褲、毛巾等衣物的生產，但其對微生物的耐抗性極差，需進行抗菌整理。目前國內外對抗菌劑的研究比較多，抗菌劑大致可分為3類：有機抗菌劑、無機抗菌劑和天然抗菌劑，各種抗菌劑抗菌機制不同[1-3]。無機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菌，而且能夠從細菌尸體里游離出來繼續與其他細菌接觸并發揮作用，因而其抗菌性持久，但Ag元素在空氣中不穩定，易氧化發黑，影響織物外觀，且耐洗性較差[4]。殼聚糖類抗菌劑是非溶出性的，只能抑制細菌的生長，難以對已感染的皮膚或非接觸性部位產生殺菌作用[5-7]。本文結合殼聚糖和銀離子抗菌的優點，采用無機的銀系抗菌劑與天然殼聚糖2種抗菌劑相復合，利用單因素試驗與正交試驗對比，探索復合抗菌劑對Modal織物的抗菌性能以及服用性能的影響，以期得出最佳的復合抗菌劑配方和整理工藝。

1 試驗部分

1.1 試驗材料與儀器

試樣：退漿、煮練、漂白處理后的純Modal織物。

藥品：殼聚糖(工業級，脫乙酰度為90%，相對分子質量為9 000，浙江省金殼化工有限公司)，檸檬酸，硝酸銀，LB培養基，金黃色葡萄球菌，大腸桿菌(安徽農業大學生命科學學院提供)。

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

1.2 單因素試驗

設計不同的殼聚糖質量濃度和銀離子質量濃度，探討2種抗菌劑單獨整理Modal織物時濃度對抗菌性能的影響及抗菌劑的適用濃度范圍。

1.3 正交試驗

參照單因素試驗結果，在殼聚糖的適用濃度范圍里選出3個梯度，分別為0.4、0.6、0.8 g/L。同理，也選出銀離子的3個濃度梯度，分別為0.4、0.6、0.8 mg/L。pH值對抗菌效果、織物強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，設計3因素3水平正交試驗，制備復合抗菌整理劑。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合整理液調至試驗設定的pH值，在常溫下放置4 h以上，制得殼聚糖/Ag+復合抗菌整理劑。

1.4 抗菌整理工藝

二浸一軋(浴比為1∶30，軋余率為80%)；然后進行預烘，預烘溫度為95 ℃，時間為5 min；最后進行焙烘，溫度為155 ℃，時間為2 min。

1.5 織物性能測試

1.5.1抗菌性能

抗菌整理過的Modal織物在無菌操作臺中放入已經接種定量細菌的液體培養基中，在37 ℃的恒溫振蕩培養箱中培養12 h后取出，采用2倍稀釋法將溶液稀釋10倍，用吸光光度計測量600 nm處菌懸液的吸光度，計算試樣中細菌減少百分率，衡量抑菌效果。該種方法對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型織物白度儀測量5次，取其平均值。

1.5.3拉伸斷裂強力

經標準大氣調濕后，將織物沿縱向和橫向各剪5塊長為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：斷裂強力和斷裂伸長率的測定(條樣法)》規定進行測試，各測3次，取其平均值。

1.5.4折皺回復性能

用YG(B)541D型折皺回復性能測試儀，按照GB/T 3819—1997《紡織品 織物折皺回復性的測定回復角法》規定進行測試，各測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的試樣，在29 ℃水中手洗5 min，晾干，重復50次，然后測其抗菌性能。

2 結果分析與討論

2.1 單因素試驗結果與分析

以殼聚糖質量濃度為變量，在pH值為6.5時，對Modal織物進行抗菌整理，結果如表1所示。以銀離子質量濃度為變量，在pH值為6.5時，對Modal織物進行抗菌整理，結果如表2所示。

表1 殼聚糖質量濃度對2種細菌抑菌效果的影響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量濃度的增大而增大；對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定，易氧化發黑，影響織物外觀[9]。

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

2.2 殼聚糖/Ag+復合抗菌劑正交試驗結果

在上述單因素試驗的基礎上，選擇殼聚糖質量濃度、銀離子質量濃度、抗菌液的pH值3個因素，每個因素分為3個水平，進行L9(33)正交試驗，配制復合抗菌劑，對Modal織物進行整理。分別測試織物的抗菌性、斷裂強力、折皺回復角、白度，找出復合抗菌劑最佳配方和各個因素對Modal織物性能的影響，因素水平見表3，結果及分析見表4、5。

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

表4 正交試驗結果Tab.4 Orthogonal experiments

由表4看出，復合抗菌劑的抗菌效果明顯優于單獨使用殼聚糖或銀離子對Modal織物的抗菌效果。這是因為殼聚糖中大量游離的—NH2在氨基配位鍵的作用下與銀離子發生了螯合反應[10]，而殼聚糖和棉纖維又能產生穩定的結合，所以殼聚糖/Ag+復合抗菌整理劑抗菌性能優良。由表5看出：對Modal織物的斷裂強力影響較大的因素是抗菌液的pH值，溶液pH值為6時，對Modal織物的斷裂強力損傷最大；復合抗菌液對Modal織物的白度影響較小；對Modal織物的折皺回復角影響最大的因素是復合抗菌液中殼聚糖質量濃度，殼聚糖的濃度越大折皺回復角就越大。

當抗菌液配方為A3B3C2時，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1.5規定的洗滌方法洗滌50次后抗菌率依然保持87.1%和85.5%，說明具有一定的耐洗性。織物白度為76.7，克服了單獨采用Ag元素整理后易氧化發黑，影響織物外觀的缺陷，斷裂強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，即殼聚糖質量濃度為0.8 g/L，銀離子質量濃度為0.8 mg/L，抗菌液pH值為6.5。

表5 正交試驗結果分析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 論

1)殼聚糖/Ag+復合抗菌劑整理后，提高了Modal織物的抗菌性能，同時提高了Modal織物的抗皺性能，且對白度、斷裂強力損傷比較小。

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

FZXB

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