刘倩倩，樊增禄，李 庆，潘 婕，叶 辉
（西安工程大学 纺织与材料学院 ，陕 西 西安 ７１００４８）

摘要：用 γ－氯丙基三甲氧基硅烷与 二乙胺反应 ，经季铵化反应制得抗菌剂 ＧＤ－１，并 对纯棉织物 进行抗菌整理，测试整理后织物的抑菌率、白度、断 裂强力、折 皱回复角等性能．整 理后棉织物对 大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为９９．７４％ 和 ９９．３７％，自 制抗菌剂 ＧＤ－１ 的最佳应用 工艺为：ＧＤ－１用量２０ｇ／Ｌ，ｐＨ＝６，８０℃预烘，１２０℃焙烘．整 理后的棉织物洗涤 ５０ 次后，抑 菌率 仍能保持在８０．９５％左右．
关键词：抗菌剂；抑菌率；棉织物
中图分类号：ＴＳ１９５．５               文献标识码：Ａ
 
随着社会的发展，人们对纺织品服用性能的要求越来越高 ，抗菌剂的出现和快速发展成为纺织品发展 的必然趋势［１］．目前，国际上被大家普遍认 可的较成功的抗菌剂为美国道康宁公司的 ＤＣ－５７００［２］，国 内使 用的抗菌剂，大多是从国 外 进 口，致使纺织品的加工成本增高 ，所 以 研 究 性 能优异的抗菌剂具有重要意 义［３］．有机季铵盐能吸附带负电荷的细菌 ，具有良好的 杀菌作用 ，但 是普通季铵盐抗菌剂与整理后的纤维 没有反应性，应用在纺织品上易被洗脱 ，且易在人体表面逐渐富集［４－５］．如果将硅氧烷引入季铵盐结 构中制 得有机硅季铵盐，抗菌剂和织物间可以形成共价键交 联 ，可使其在织物上的 牢度显著提高 ，抑 菌的持久性 得到改善［６－８］．
本文用 γ－氯丙基三甲氧基硅烷与二乙胺反应后 ，再经季铵化反应制得抗 菌剂 ＧＤ－１，在 传统季铵盐抗 菌剂的基础上引入能够与棉纤维反应的硅氧烷基团 ，提高抗菌剂的持 久抗菌性能 ，并 探讨抗菌剂 ＧＤ－１ 的 最佳应用工艺条件，研究最佳工艺下整理后棉织物的各项物理性能指标的变化情况 ．

１  实   验

１．１     材料、试剂及仪器
１．１．１  材料及试剂   ２９．５ｔｅｘ／２９．５ｔｅｘ，２３６ 根／１０ｃｍ×２３６ 根／１０ｃｍ 全棉布；抗 菌剂 ＧＤ－１（自 制），牛 肉 膏（分析纯，北京奥博星生物技术有限公司），琼脂 粉（分 析纯，北京奥博星生物技术 有限公司 ），蛋 白胨 （分 析纯，北京奥博星生物技术有限公司），磷酸二氢钾（分 析纯，天津市盛奥化学试 剂有限公司 ），磷 酸氢二钠
（分析纯，天津市河东区红岩试剂厂）．
１．１．２  仪器    织物热定型 机 （ＬＡ－２０５，日 本 株 式 会 社 ），均 匀 小 轧 车 （ＭＵ５０５Ｔ，北京纺织机械器材研究所），高压蒸汽灭菌锅（ＴＨＡ－３５６０Ｃ，ＴＳＡＯ ＨＳＩＮ），恒 温振荡摇床 （ＣＲＹ－１１１２，上 海茸研仪器有限公司 ）， 无菌台（ＳＷ－ＣＪ－１Ｄ，苏州净化设备有限 公司 ），恒 温培养箱 （ＤＦ－１０１Ｓ，郑州长城科工贸有限公司 ），测 色配 色仪（ＨＵ－６９８，美国 Ｘｒｉｔｅ有限公司），ＹＧ５４Ｌ 型数字式织物折皱弹性仪 （ＹＧ５４１Ｌ 型，北 京中兴伟业仪器 有限公司），ＨＤ０２６Ｎ＋ 电子织物强力仪 （ＳＷ－１２ 型 Ａ，南 通宏大实验仪器有限公司），耐 洗色牢度试验机
（ＭＵ５０５Ｔ，无锡纺织仪 器 厂 ），耐 摩 擦 牢 度 仪 （ＣＰ２５Ｄ，温 州 仪 器 纺 织 厂 Ｓａｒｔａｒｉｕｓ），分 光 测 色 仪 （Ｘ－Ｒｉｔｅ Ｃｏｌｏｒｉ７，上海嘉恩科技有限公司）．
１．２  自制抗菌剂 ＧＤ－１的合成方法
将一定比例的二乙胺和 γ－氯丙基三甲氧基硅烷加 入三颈反应瓶里 ，通 水冷凝，一 定温度下搅拌，反 应 一段时间后，冷却、结晶、抽滤，将滤液倒回三颈反应瓶中 ，减压蒸发出过量的二乙胺后加入季胺化试剂 ，适 当温度下反应一定时间 ，减压蒸发出溶剂后自然冷却至室温得浅黄色粘稠液体 ．其合成步骤为：
 
１．３      抗菌剂整理方法
将自制抗菌剂 ＧＤ－１ 用浸轧法整理到实验用纯棉织物上 ，工 艺流程为：纯 棉织物浸轧整理液 （二 浸二 轧）→预烘→焙烘．
１．４     测试
１．４．１        抑菌率          按   ＧＢ／Ｔ２０９４４．３—２００８的规定，采用震荡法测定纺织品的抗菌性  ．
１．４．２  白度          用 ＷＳＤ－３数字白度仪测定整理织物白度 ，每个样品测试４次求其平均值．
１．４．３ Ｋ／Ｓ 值           采用爱色丽 Ｘ－ＲｉｔｅＣｏｌｏｒｉ７分光测色 仪，１００ 视野，Ｄ６５ 光源，试 样折叠 ４ 层，测 定 ４ 次， 取平均值．
１．４．４        色牢度          摩 擦 牢 度 参 照 ＧＢ／Ｔ３９２０—２００８《纺 织 品 色 牢 度 试 验  耐 摩 擦 色 牢 度 》测 定，用  ＧＢ／Ｔ
２５１—２００８《纺织品 色牢度试验 评定沾色用灰色样卡 》评 定．皂 洗色牢度参照 ＧＢ／Ｔ３９２１—２００８《纺 织品 色牢度试验  耐皂洗色牢度》测定．
１．４．５        强力              参照 ＧＢ／Ｔ３９２３—１９９７《纺 织品  织物拉伸性能  第 １ 部分：断 裂强力和断裂伸长的测定 条 样法》进行．
１．４．６        折痕回复性         参照 ＧＢ／Ｔ３８１９—１９９７《纺织品 织物回复性的测定回复角法》中的水平法进行．
１．４．７         静态吸水时间         用标准滴管（２５滴／ｍＬ）从离织物２ｃｍ  高度，向水平铺展的织物表面 滴 １ 滴水，在 静态下测试织物吸收完 １滴水所用的时间．
 

２  结果与讨论

２．１       抗菌剂用量对抑菌性能的影响
将 ＧＤ－１配成不同浓度的整理液（１０～３０ｇ／Ｌ），在８０℃预烘３ｍｉｎ，１２０℃焙烘３ｍｉｎ的条件下对纯棉织 物进行整理，测试整理后织物对大肠 杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率 ，探讨抗菌剂用量对抑菌性能的 影 响，结果如图１所示．从图１可以看出，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率随抗菌剂浓度的增大而增大 ．在２０ｇ／Ｌ 时，大肠杆菌的抗菌率为９９．７４％，金黄色葡萄球菌的抗菌率为９９．３７％，之后随着抗菌剂浓度的 增大抑菌率提高不明显 ，且实验中发现织物白度有下 降趋势 ．因 为随着抗菌剂用量的增多 ，整 理液中的有 效成分增多，吸附到纤维上的抗菌剂分子越多 ，效果也随之变好，但是用量过多，抗菌剂在织物表面的吸附 达到饱和，抑菌率不再增加，整理后织物白度反而有所降低 ．因此，采用该抗菌剂整理纯棉织物的最佳用量 为２０ｇ／Ｌ．
 
— □— 大肠杆菌 ；— ■— 金黄色葡萄球菌
２．２     ｐＨ 值对整理后织物抑菌性能的影响
整理液 ｐＨ 值对整理后棉织物抑菌率的影响如图 ２ 所示．从 图 ２ 可以看出，随 着 ｐＨ 值的增大，整 理 后织物的抑菌率逐渐下降 ．当 ｐＨ＝７时，抑 菌率下降趋势逐渐增大．这 是因为随着 ｐＨ 的增大，整 理液所 带正电性不仅降低，且部分官能团水解后转化成硅醇 盐 ，致使被整理的棉织 物手感粗糙 ，且 抑菌性能也略 有降低．但是  ｐＨ  值过小，整理液酸性增强 ，整理过程中对棉纤维损伤较大 ，因此整理液 ｐＨ＝６较好． ２．３      预烘温度对抑菌性能的影响
预烘温度对整理后织物抑菌性能的影响如图 ３所示．从 图 ３ 可以看出，随 预烘温度的升高，抑 菌率逐 渐增大，温度继续升高，抑菌效果有变差的趋势 ．这是 因为预烘温度过低时 ，纤 维干燥不完全，残 余的水分 在后续的焙烘过程中会与硅氧烷抗菌剂分子发生化学反应 ，影响整理后织物的抑菌效果 ，温度过高则整理 剂会过早形成交联，所以预烘温度８０℃为宜．
 
— □— 大肠杆菌 ；— ■— 金黄色葡萄球菌
２．４      焙烘温度对抑菌性能的影响
焙烘温度对整理后织物抑菌性能的影响如图 ４所示．从 图 ４ 可以看出，随 着焙烘温度的升高，整 理后织物的抑菌效果变好 ，１２０℃后变化不再明显 ，因为在较高温度下纤维与抗菌剂之间 ，抗菌剂与抗菌剂之间 的交联比较充分，固着在纤维上的有效成分较多 ，抑菌效果较好．但是温度过高对织物损伤会增大 ，织物表 面白度下降．综合考虑，焙烘温度选为１２０℃．
综上所述，自 制 抗 菌 剂 ＧＤ－１ 的 最 佳 应用工艺条件为 ：ＧＤ－１ 用 量 ２０ｇ／Ｌ，ｐＨ＝６，预 烘 ８０℃，焙  烘
１２０℃．

２．５     耐水洗性能
在最佳工艺条件下整理纯棉织物 ，对 比皂洗前后大肠 杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率 ，实 验结果见表 １．从 表 １ 可以看出，整理后棉织物随着洗涤次数的增加 ，抑菌率逐渐 下降，抗菌效果不断减弱，但是经过１０次洗涤后，这种减弱 的幅 度 趋 于 平 缓，经 过 洗 涤 ５０ 次 后，抑菌率仍能达到 ８０．９５％，说明抗菌剂与 纤维之间发生了化学反应 ，并 牢固 结合，所以自制抗菌剂为非溶出型抗菌剂 ．
２．６       抗菌剂对未染色织物其他物理性能的影响

表 １  织物皂洗前后抑菌率的对比  ％
 

皂洗           大肠杆菌   金黄色葡萄球菌 皂洗前  ９９．８６       ９９．７９
皂洗 １０次 后       ８９．４３                                ９０．９５
皂洗 ２０次 后       ８５．２８                                ８６．９６
皂洗 ３０次 后       ８３．４２                                ８５．３１
 皂 洗 ５０ 次 后      ８０．９５                                                               ８２．８３                                                  

在最佳工艺条件下整理纯棉织物 ，对比整理前后织物的静态吸水性能 、断裂强度、折皱回复角、白度的 差异，实验结果见表２．从表２可以看出，经整理后 织物的静态吸水时间变长 ，断 裂强度由 ６９７．４Ｎ 降低到 ６５４．１Ｎ，断裂伸长几乎不变，折皱回复角由１１８．５°增大到１２４．５２°，白度有所降低．
表 ２ 抗菌剂对织物其他性能的影响 
织物样本  断裂强 力／Ｎ  断裂伸 长／ｍｍ 断裂伸长 率／％ 折皱回复 角／（°） 白度      静态吸水时 间／ｓ 整理前    ６９７．４                                ２３．１６                                   ２２．６１                                   １１８．５                          ８８．７４                                                               ３
整理后       ６５４．１                                ２２．６８                                   ２２．６７                                 １２４．５２                          ７４．０４                                                            １２
 

 
２．７       抗菌剂对染色织物表观深度和色牢度的影响
对染色织物进行抗菌整理 ，对 比整理前后织物的表观深度 （Ｋ／Ｓ），皂 洗牢度 （皂 洗 ３０ 次 ）、干 摩擦牢 度、湿摩擦牢度的差异，实验结果见表３．从表 ３ 可以看出，有色织物经 ＧＤ－１ 整理后表观深度稍有增加， 因为抗菌剂 ＧＤ－１中未反应的叔胺在抗菌整理过程中被氧化变黄 ，加深了 整理织物的表观深度．色 牢度测 试中，干摩擦牢度不变，皂洗牢度和湿摩擦牢度提高 ０．５级．
表 ３ 染色织物整理前后摩擦牢度的对比 

３  结    论

（１）自制 抗菌剂 ＧＤ－１ 最佳的应 用 工 艺 为：ＧＤ－１ 用 量 ２０ｇ／Ｌ，ｐＨ ＝６，预 烘 ８０℃，焙烘１２０℃．

织物样本 Ｋ／Ｓ 值 皂洗牢 度／级 干摩擦牢 度／级 湿摩擦牢 度／级 整理前    ８．００８       ３   ３      ３
     整 理 后 ９．５５９                                                ３～４                              ３                     ３～４