作者：曾春梅 盐城纺织职业技术学院
摘要】对两种纯棉织物用壳聚糖抗菌整理剂进行了整理。整理前后测试分析表明,经过整理的纯棉织物对细菌的抗菌能力很强。通过对抗菌整理剂中加入保护剂和柔软剂使壳聚糖抗菌整理纯棉织物的可洗涤次数提高,同时织物的断裂强力和顶破强力损伤变小,白度有所下降,悬垂性变化不大。
【关键词】壳聚糖,抗菌整理,棉织物,强力
近年来,由于人民生活水平的逐步提高,人们对与日常生活紧密联系的衣着的要求也越来越高,人们的衣着正朝着功能化方面发展,为了健康,衣着的抗菌性能也逐渐受人关注。近年来在抗菌纤维和织物研究上人们把目光也转移到绿色的抗菌研究中来[1]。壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物,其结构属于葡萄糖结构单元组成的直链多糖。它有良好的抗菌性能,同时其生物降解性、生物相容性很好,吸湿性好、吸附金属离子并且无毒、无污染。因此利用壳聚糖良好的特性开发绿色、无毒、广谱抗菌,低成本、加工便捷、穿着舒适的壳聚糖抗菌棉织物是十分必要的[2～4]。本文利用壳聚糖良好的抗菌性能,壳聚糖抗菌整理剂对两种不同织物进行整理,测试表明整理提高了抗菌整理剂的耐水洗牢度,并对整理前后的织物性能进行测试,以分析壳聚糖整理剂对纯棉织物性能的影响。
1 实验
1. 1 实验材料
织物: A为平纹棉织物16tex、B为斜纹棉织物16tex (这两种经纬纱密度相同)。
菌种: 大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌。
1. 2 实验仪器
全自动洗衣机、白度仪、天平、电子织物强力机、织物顶破强力机、织物透气仪。
1. 3 主要化学药品
3%低分子量壳聚糖(脱乙酰度85%)(上海海曲化工有限公司)、柠檬酸、有机硅柔软剂FCA、保护剂PF3(美国FIRSTEX中国分公司) 。洗涤剂:奇强洗衣粉。
1. 4 工艺流程
整理过程:两浸两轧(带液率65%～70%)→预烘(80℃,5min)→高温烘培(160℃,4min)→清水冲洗→烘干(80℃)
模拟实际穿着洗涤过程:洗涤→清洗→脱水→烘干。
2 结果与讨论
对于裁定的测试样品,抗菌率测定采用细胞培养平板改良Quinn法试验,来测定经过整理的织物的抗菌率[5]。
抗菌率(%)=
n0 - n
×100 (1)
n0
式中: n0———未整理布样菌落生长数;
n———经整理布样菌落生长数。
2. 1 洗涤对壳聚糖抗菌织物抗菌性能的影响
表1为纯棉织物经壳聚糖抗菌整理剂整理后的测试结果。表1表明经过壳聚糖抗菌整理剂处理过的纯棉织物对金黄色葡萄球菌的抗菌率最高,对大肠杆菌的抗菌率次之,对白色念球菌的抗菌率最低。相比较而言,这是由于壳聚糖的抗菌机理所造成的[6]。
壳聚糖的抗菌性决定于其分子链上带正电荷的取代基NH3+。一般的细菌常带有负电荷,带正电的基团与带负电的细菌蛋白质相结合使其改性并使细菌失去活性而絮凝、沉积从而抑制其繁殖能力。
表1 洗涤对抗菌性能的影响(% )
菌种样品
洗涤次数
0
10
20
30
40
50
金黄色葡萄球菌A
100
97.8
92.4
89.1
82.9
75.6
B
100
98.8
94.6
90.3
83.1
76.4
大肠杆菌A
100
97.5
92.1
88.8
82.6
78.8
B
100
98.4
93.5
87.7
83.4
79.3
白色念珠菌A
100
73.2
69.5
65.9
61.4
58.8
B
100
74.1
69.2
64.2
62.1
58.6
表2 整理前后织物的断裂强力和织物顶破强力的变化
项目
A处理前
A处理后(未加保护剂)
A处理后(加保护剂)
B处理前
B处理后(未加保护剂)
B处理后(加保护剂)
经向断裂强力/N
835.452
782.143
811.324
753.273
578.953
670.752
纬向断裂强力/N
445.263
356.572
395.275
370.34
276.128
320.936
顶破强力/N
380.571
291.145
348.362
320.167
287.486
297.725
注:表中数值均为测试10次的平均值。
表3 整理对织物透气性和悬垂性的影响
性能
A处理前
A处理后
B处理前
B处理后
透气性(L/m2·s)
153
114
231
206
悬垂性系数
0.71
0.70
0.62
0.63
注:表中数值均为测试5次的平均值。
而白色念珠菌属于真菌,真菌的细胞壁组成为多糖类物质,对它的抗菌作用机理与对细菌的不同,而且真菌抵抗力强不易被杀死,所以经壳聚糖整理的棉织物对白色念珠菌抗菌性较低。
从表1 也可以看出经过处理的斜纹织物比平纹织物的抗菌率稍大,这是由于相同参数条件下斜纹织物的织物覆盖系数和紧度都较低,使得在整理过程中斜纹织物可以更多地吸附壳聚糖。从上表也可以看出经过添加适量的保护剂使得壳聚糖、棉纤维和保护剂之间产生了交联反应和协同作用,壳聚糖同棉纤维结合的牢度得以提高,从而使得壳聚糖抗菌整理的棉织物的耐水洗牢度得以提高。
2. 2 壳聚糖抗菌整理对纯棉织物白度的影响
在白度仪上测试试样,各测5次, 取平均值。参照GB/T 4112-1993,两种处未理过的纯棉织物的白度分别为90.2和90.1。经本实验处理过的棉织物白度分别为83.9和84.1。结果表明,壳聚糖对纯棉织物进行整理后白度有所下降。
2. 3 整理对织物断裂强力和顶破强力的影响
关于壳聚糖抗菌整理对织物断裂强力和织物顶破强力影响的测试结果如表2所示。
表2表明,这两种纯棉织物处理前的经向和纬向断裂强力大于用壳聚糖抗菌剂整理后(未加保护剂)织物的经向和纬向断裂强力;同时织物的顶破强力也有降低。
上述情况说明在用壳聚糖抗菌剂处理后,纯棉织物的强力有所损失,主要原因是壳聚糖是酸性的,棉纤维是纤维素材料,在整理过程中酸对棉纤维大分子中的苷键的水解起催化作用,使纤维素大分子聚合降低,使纤维产生损伤,从而影响纯棉织物的机械性能。从表2也可以看出,在加有纤维保护剂整理的纯棉织物的经纬向断裂强力和顶破强力比未加保护剂的要高很多。这是因为保护剂PF3 是一种含有多元羟基的化合物,在整理液加入以后,使其在高温焙烘的条件下能和棉纤维发生缩合,产生较长的、高度分支的交链结构,在一定程度上可以提高整理后棉纤维的断裂强度和撕破强度。所以加保护剂能使壳聚糖抗菌整理纯棉织物的力学性能不会在整理过程中受太大的损伤。
2. 4 整理对织物透气性和悬垂的影响
织物的透气性同织物舒适性密切相关,而织物的悬垂性反映了织物的柔软程度。整理对织物透气性和悬垂性的影响如表3 所示。从表3 可以看出,整理后织物的透气性小于整理前,这是由于棉纤维在与壳聚糖、保护剂、柔软剂相互作用的过程中,它们之间的吸附、交联在一定程度上减小了织物经纬纱之间、纤维之间的孔洞和缝隙,从而透气性有所下降。同时由于在纯棉织物的壳聚糖整理过程中加入了柔软剂,从而使得织物处理前后悬垂性变化不大,手感有所改善。
3 结论
(1)经壳聚糖抗菌整理过的这两种棉织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率比对白色念珠菌高。这说明壳聚糖对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌能力很强,使壳聚糖抗菌整理纯棉织物的可洗涤次数提高到40次左右。
(2)壳聚糖对纯棉织物整理后织物的白度有所下降。
(3)用壳聚糖抗菌整理过的纯棉织物的断裂强力和顶破强力有所下降,这主要是因为壳聚糖抗菌整理剂带酸性,在酸的作用下棉纤维造成损伤,因此力学性能有所下降。但加纤维保护剂能使壳聚糖抗菌整理纯棉织物的力学性能不会在整理过程中受太大的损伤。
(4)用壳聚糖抗菌整理后织物的透气性有所下降,这是因为棉纤维与壳聚糖整理剂之间的吸附、交联在一定程度上减小了织物经纬纱之间、纤维之间的孔洞和缝隙,从而透气性有所下降。由于在纯棉织物的壳聚糖整理过程中加入了柔软剂,从而使织物处理前后悬垂性变化不大,手感有所改善。
