康特絲（Ｃｈｉｔｃｅｌ）纖維的染整工藝研究（上）

逄奉建　楊文芳　田素峰　劉建華　馬君志

文章通過大量實驗對康特絲（Chitcel）染整工藝展開研究，重點分析了各種化學試劑、染料、助劑、工藝條件對康特絲抑菌活性的影響，并最終優(yōu)化總結出了一套適合于甲殼素類纖維的染整工藝。

This article investigates the dyeing and finishing process of Chitcel fiber, mainly analyzes the effect of chemical agents, dyers, auxiliaries and processing conditions on the antimicrobial activity of Chitcel. Finally, a processing suitable for chitin fiber has been optimized.

隨著科學技術的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們的消費觀念和健康觀念發(fā)生了很大的轉變，消費者對紡織用品的要求也越來越高，在穿著方面不僅要求美觀舒適、講究個性時尚，而且能抑菌、抗菌、易于護理，有益于健康，要求紡織品具備抑菌抗菌效果，達到安全可靠、增進健康且對環(huán)境友好、能完全生物降解的目的。因此，對綠色抗菌纖維及紡織品的需求與日俱增。在這一類纖維中，研究最多的是天然甲殼素類抗菌纖維。

由于甲殼素類高聚物對微生物的作用是一個復雜的生化反應過程，因此這種纖維制成的紡織品的抗菌功能易受許多因素的影響，如染整加工中使用的化學試劑、染料、表面活性劑、工藝條件等都會影響纖維的抗菌功能。若使用的化學助劑或染整工藝不合理，則會使纖維的抗菌功能下降或消失。本文以山東海龍股份有限公司開發(fā)的粘膠基甲殼素纖維—康特絲（Chitcel）為例，對甲殼素纖維的染整工藝進行研究。

1抗菌機理

1.1抗菌劑抗菌機理

各種抗菌劑的抗菌作用方式歸納起來主要有溶出型和非溶出型兩種機理，溶出型機理也叫做有控制釋放機理，非溶出型機理也稱作直接作用機理。

（1）溶出型（有控制釋放）機理

在一定的濕度下，抗菌整理的織物有控制地釋放出抗菌劑的活性部分，并擴散到微生物的細胞內，破壞細胞內的蛋白質結構，殺死微生物或抑制其繁殖，達到抗菌的目的。如果將溶出型抗菌劑放在培養(yǎng)基上，它的活性部分會向周圍擴散形成抑菌環(huán)，在抑菌環(huán)內的細菌都會被殺滅并不再生長，如圖1所示。這類抗菌劑通常是無機類抗菌劑，化學式為xM₂/On·Al₂O₃·ySiO₂·zH2O，其中M為1～3價的金屬，抗菌泡沸石金屬主要是Ag、Cu、Zn。

（2）非溶出型（直接作用）機理

關于非溶出型機理有以下兩種推斷（圖2和圖3）：

從分子結構式中可以看出，抗菌劑分子中有陽離子和長鏈烷基。由圖可見，推斷1是抗菌劑陽離子吸引帶負電荷的細菌，抗菌劑疏水性的長鏈烷基觸及細胞壁，破壞細胞壁，殺死細菌。推斷2是抗菌劑陽離子吸引帶負電荷的細菌使之靠攏抗菌劑，在抗菌劑陽離子的作用下，細胞周圍的負電荷向陽離子靠攏，而遠離陽離子的細胞部分失去了負電荷的保護，細胞壁逐漸變薄直至破裂，細胞內溶物流出，細菌死亡。非溶出型抗菌劑不會在其周圍形成抑菌環(huán)，它是靠抗菌劑直接與細菌細胞接觸而起作用的，凡是抗菌劑能接觸到的細菌都會被吸附殺死，使其無法存活繁殖。

1.2康特絲（Chitcel）纖維抗菌機理

康特絲纖維屬于粘膠基甲殼素纖維，抗菌的主要物質是甲殼素及甲殼素脫乙酰化的殼聚糖。自1979年，Allan首次發(fā)現(xiàn)甲殼素與殼聚糖具有廣譜抗菌性。之后學術界對甲殼素與殼聚糖的抗菌作用進行了廣泛的研究，然而到現(xiàn)在為止，對于其抗菌機理學術界尚無定論。目前所廣為接受的抗菌機理主要有以下幾種。

（1）大分子甲殼素（殼聚糖）通過正負電荷的相互作用吸附在細胞表面，破壞細胞壁原有結構，阻斷營養(yǎng)物質向細胞內輸送，造成細胞代謝混亂，從而起到抑菌殺菌的作用，如圖4所示。

（2）小分子甲殼素（殼聚糖）通過滲透進入微生物細胞內，使帶有陰離子的生物大分子發(fā)生“絮凝”作用，擾亂細胞的正常生物功能，改變核酸代謝，阻斷DNA的生物合成，從而抑制細菌的繁殖。

（3）甲殼素能誘導微生物產(chǎn)生甲殼素酶，促使細胞分解，從而抑制細胞生長。

由以上機理可知，甲殼素使皮膚表面或衣服表面的有害細菌不能存活，從而達到抑菌防臭目的，而且對人體無任何傷害。

2實驗

本實驗抑菌率測試方法：參照FZ/T01021–92；實驗菌種：大腸桿菌、白色念珠菌。

2.1活性染料染色試驗

（1）B型活性染料試驗

所用染料：活性紅BES、活性藍B–2GLN、活性金黃B–4RFN、活性黑BES。

實驗處方：

流程：洗滌纖維→擠干→60℃入染→按曲線染色→取出→充分冷水洗→60℃水洗→皂煮→60℃水洗→冷水洗→90℃烘干→抗菌測試。

工藝曲線：

皂洗：皂洗液2g/L，95℃，10min，浴比1∶30。

纖維前處理工藝：60℃洗滌10min→充分冷水洗→用于染色或處理。

說明：進行染色或化學助劑處理等的纖維均經(jīng)過以洗去油劑為目的的前處理，若未注說明均按此前處理工藝進行。

抑菌性測試結果如表1所示。

由表1可以得出，與原纖維相比，經(jīng)過活性紅BES、活性黃B–4RFN染色后，基本保持了原有的抑菌率，有些還有所提升；活性藍B–2GLN、活性黑BES染色的纖維，都低于原有的抑菌率，有的還降低幅度較大。通過4只染料對抗菌活性影響的比較發(fā)現(xiàn)：活性紅BES、活性黃B–4RFN對纖維抗菌活性沒有明顯的抑制作用，反而有一定的活化作用；活性藍B–2GLN、活性黑BES對纖維的抑菌性有一定抑制作用。因此，活性紅BES、活性黃B–4RFN可作為康特絲纖維及織物染色的備選。

（2）FN型活性染料試驗

①所用染料：活性紅FN–3G、活性藍FN–R、活性黃FN–2R。

實驗處方：

流程：洗滌纖維→擠干→60℃入染→按曲線染色→取出→充分冷水洗→60℃水洗→皂煮→60℃水洗→冷水洗→90℃烘干→抗菌測試。

工藝曲線：

纖維洗滌、染色皂煮工藝同B型染料。

②所用染料：活性紅FN–R，活性紅FN–2BL，艷藍FN–G，活性橙FN–R。

實驗處方：

染色工藝同上述FN染料染色工藝。

抑菌性測試結果如表2所示。

表2數(shù)據(jù)表明，F(xiàn)N型活性染料染色的織物雖然對白色念珠菌的抑菌率影響不大，有的還表現(xiàn)出較高的數(shù)值，但對大腸桿菌抑菌率均偏低，而且都低于原纖維的抑菌性，在選擇此類染料對康特絲纖維及織物染色時應慎重選擇。

（3）K型活性染料試驗

所用染料：活性大紅K–2G、活性藍K–R、活性黃K–4G、活性翠藍K–GL。

實驗處方：

流程：洗滌纖維→擠干→60℃入染→按曲線染色→取出→充分冷水洗→60℃水洗→皂煮→60℃水洗→冷水洗→90℃烘干→抗菌測試。

工藝曲線：

纖維洗滌、染色皂煮同B型染料。

抑菌性側試結果如表3所示。

K型活性染料的活性基為一氯均三嗪單活性基染料，在織物印花、軋染上有應用。表3的抗菌試驗結果表明，雖然對白色念珠菌的抗菌活性明顯增加，且遠高于未染色的纖維。但對大腸桿菌抗菌試驗結果表明，只有活性藍K–R明顯地提高了纖維的抗菌活性，而其他染料則使纖維的抑菌活性顯著下降，此類染料除活性藍K–R外其余不適宜用于康特絲纖維的染色。

2.2直接染料染色試驗

所用染料：直接大紅4BS、直接藍2BLN、直接黃R、直接耐曬黑G。

實驗處方：

流程：洗滌纖維→擠干→60℃入染→按曲線染色→取出→充分冷水洗→60℃水洗→冷水洗→90℃烘干→抗菌測試。

工藝曲線：

抑菌性測試結果如表4所示。

表4實驗結果表明：經(jīng)直接染料染色后纖維對大腸桿菌的抑菌率均顯著降低，且染色濃度越高，抑菌率越低，因此未進行白色念珠菌染色實驗。分析原因，這可能是因為直接染料分子存在—SO3－，染色時，染料—SO3－會與殼聚糖分子上的—NH4＋結合，降低—NH4＋的濃度，所以纖維的抑菌活性下降。另外，直接染料分子量大（如下列分子結構）、共平面性很好，與纖維大分子結合后對—NH4＋有一定的屏蔽作用，也可能是造成纖維抑菌活性下降的原因。經(jīng)直接耐曬黑G染色后，纖維的抑菌活性下降的幅度最大。這可能是因為染料分子越大，染料對殼聚糖分子中的—NH4＋屏蔽作用越強，纖維抑菌性下降的幅度越大。

2.3還原染料染色試驗

實驗處方：

抑菌性測試結果如表5所示。

表5表明，所用的2支還原染料對纖維的抑菌活性有抑制作用，抑菌率降低幅度較大，因此未進行白色念珠菌染色實驗。還原染料為蒽醌結構，染料分子中不含有陰離子的水溶性基團，理論上推斷沒有像直接染料中—SO3－會與殼聚糖分子上的—NH4＋結合問題，另外，還原染料染著纖維是沉淀于纖維的無定形區(qū)，對—NH4＋的屏蔽作用應該很有限，其對纖維抑菌性抑制的原因還需要進一步分析。

還原染料各項牢度均優(yōu)異，但價格高，一般在有特殊需要的紡織品中應用，用于殼聚糖纖維還需慎重選擇。

(未完待續(xù))