抗菌除臭黏膠纖維的制備與性能研究

黃惠標，宋慎群，何曉霞，周 莉，李明華

（江蘇康溢臣生命科技有限公司，江蘇 南通 226300）

“科技、綠色、時尚”是紡織行業高質量發展的主題，以功能化、柔性化為特征的紡織纖維的開發與設計是紡織行業價值提升的重要路徑。近年來，紡織品消費市場呈現出綠色消費、健康消費的新趨勢。因此，開發綠色、健康功能纖維材料既符合行業發展需求，也符合消費者需求。黏膠纖維的材料來源豐富，具有吸濕性好、穿著舒適、可降解再生的特點[1]。薄荷纖維、茶纖維等以植物提取物為功能劑的改性黏膠纖維具有抗菌功能。為了提高黏膠纖維的功能與附加值，本研究采用板藍根提取物與硅藻土作為功能劑，通過共混紡絲將功能劑添加到黏膠紡絲液中，在保持黏膠纖維原有優良性質的基礎上，開發具有抗菌除臭功能的黏膠纖維。

1 實驗

1.1 實驗材料與儀器

實驗材料：普通黏膠纖維，38 mm，1.67 dtex；黏膠紡絲液（纖維素質量分數為8.90%，山東銀鷹化纖有限公司）；板藍根提取物（質量分數為99.0%，西安優碩生物科技有限公司）；硅藻土（粒徑不超過20 μm，森大硅藻土材料有限公司）。

實驗試劑：硫酸（分析純，質量分數為98.00%）、硫酸鋅（分析純）、硫酸鈉、氨水（分析純）、醋酸（分析純）、異戊酸（分析純）等，購于國藥集團化學試劑有限公司；金黃色葡萄球菌（ATCC 6538）、大腸埃希菌（8099）、白色念珠菌（ATCC 10231）、肺炎克雷伯氏菌（ATCC 4352），購于北京中源合聚生物科技有限公司。

實驗儀器：球磨機（XQM-4型，長沙德科儀器設備有限公司）；電子單纖維強力儀（LLY-06型，萊州市電子儀器有限公司）等。

1.2 實驗方法

1.2.1 抗菌除臭黏膠纖維的制備

稱取板藍根提取物20 g，將其溶解于100 mL蒸餾水中，置于45 ℃水浴鍋中充分攪拌溶解。將硅藻土置于85 ℃烘箱中烘燥2 h，然后放入XQM-4型球磨機中，轉速設為150 r/min，球磨3 h。將烘燥研磨后的3 g硅藻土加入配置好的板藍根溶液中，讓兩者充分混合，于45 ℃、28 kHz超聲波下振蕩1 h。將板藍根、硅藻土混合溶液按1∶10（體積比）加入黏膠紡絲液中，將配制好的紡絲液用電子攪拌器快速攪拌，待其混合均勻后，放于25 ℃室溫下靜置2 h，然后過濾、脫泡、熟成，采用紡制普通黏膠纖維的濕法紡絲工藝制備長度為38 mm、線密度為1.67 dtex的抗菌除臭黏膠纖維。

1.2.2 性能測試

采用JSM-6390 LV掃描電鏡觀察普通黏膠纖維和抗菌除臭黏膠纖維的縱向形貌。

參照GB/T 14463—2022《粘膠短纖維》，測試普通黏膠纖維和抗菌除臭黏膠纖維的基本機械性能。

參照GB/T 20944.3—2008《紡織品 抗菌性能的評價第3部分：振蕩法》，以10倍稀釋法將菌液稀釋到合適倍數并培養，根據18 h后對照樣和實驗樣活菌濃度的平均值計算功能纖維的抑菌率。

參照GB/T 33610.2—2017《紡織品 消臭性能的測定第2部分：檢知管法》和GB/T 33610.3—2019中的氣相色譜法，對消除異戊酸、氨氣和醋酸的效果進行評價。

2 性能

2.1 纖維縱向表面形貌

普通黏膠纖維的縱向表面如圖1所示，從中可以看出，普通黏膠纖維表面有凹槽且光滑。經過改性處理后，功能黏膠纖維表面有明顯的附著物，這是由于在紡絲加工過程中，功能劑在纖維成形過程中向外擴散分布于纖維表面，如圖2箭頭所示。

圖1 普通黏膠纖維掃面電鏡圖

圖2 功能黏膠纖維掃面電鏡圖

2.2 力學性能

纖維的基本機械性能如表1所示。由表1可知，功能黏膠纖維的干態斷裂強度、濕態斷裂強度和干態斷裂伸長率略低于普通黏膠纖維，這是因為添加板藍根提取物和硅藻土后改變了纖維的凝聚態結構，導致干態斷裂強度、濕態斷裂強度下降，但是強度變化不大，不影響后續紡織加工使用[2]。另外，線密度偏差、硫殘量、疵點、干態斷裂強力變異系數等指標均符合國家標準。

表1 纖維的基本機械性能

2.3 抗菌性能

功能黏膠纖維抗菌性能測試結果如表2所示。由表2可以看出，抗菌除臭黏膠纖維對金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、白色念珠菌以及肺炎克雷伯氏菌的抑制率分別為92.00%、86.00%、83.00%和86.00%，均顯示出良好的抑菌活性，這是由于板藍根提取物中靛藍、靛玉紅、色胺酮等化合物對細菌和真菌都有明顯的抑制作用[3]。

表2 功能黏膠纖維抗菌性能測試結果

2.4 除臭功能

功能黏膠纖維的除臭效果如表3所示。由表3可以看出，功能黏膠纖維對異戊酸、氨氣和醋酸的濃度降低率分別為92.40%、98.00%和88.00%，均達到標準要求。這是由于硅藻土微細孔多，比表面積大，吸附力強，對異味氣體具有較強的吸附效果[4]，在紡絲加工過程中，硅藻土被添加到纖維中，使纖維有了很好的除臭功能。

表3 功能黏膠纖維的除臭效果

3 結論

（1）將板藍根提取物水溶液、硅藻土與黏膠纖維共混紡絲，制成的抗菌除臭黏膠纖維縱向結構發生明顯變化，基本力學性能符合國家標準，能滿足后續紡紗織造的需求。

（2）抗菌除臭黏膠纖維具有較好的抗菌除臭效果。同時，纖維中的板藍根提取物對金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、白色念珠菌和肺炎克雷伯氏菌均顯示出良好的抑制效果，阻礙細菌滋生，使細菌分解人體分泌物產生的異味成分大量減少，可間接除臭。硅藻土可直接吸附臭味組分，使除臭效果達到最佳。

（3）在紡絲過程中添加功能劑，與基材充分混合，由此制得的功能纖維抗菌除臭效果較為持久，適用于運動服、功能內衣、襪子及家紡產品的設計與開發。