DF納米銀抗菌劑對(duì)復(fù)合織物性能影響的研究

徐 佳，徐旭凡

(嘉興學(xué)院 材料與紡織工程學(xué)院，浙江 嘉興 314001)

DF納米銀抗菌劑對(duì)復(fù)合織物性能影響的研究

徐 佳，徐旭凡

(嘉興學(xué)院 材料與紡織工程學(xué)院，浙江 嘉興 314001)

TPU膜復(fù)合織物分別以錦綸、滌綸及棉為基布貼合高透濕909TPU薄膜。復(fù)合織物進(jìn)行DF納米銀抗菌整理，測試整理前后層壓復(fù)合面料對(duì)金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus ATCC 29213)、大腸桿菌(Escherchia coli ATCC 8739)的抗菌性能，以及整理前后復(fù)合織物的防水透濕及剝離強(qiáng)度等戶外服裝面料主要服用性能的變化。研究表明，采用新的DF納米銀抗菌劑添加整理工藝，方法簡便，生產(chǎn)可行，且面料的抗菌性能顯著提高，整理對(duì)復(fù)合面料原有的防水透濕及剝離強(qiáng)度影響較小。

層壓織物；抗菌整理；抗菌性；防水透濕性

專業(yè)的戶外運(yùn)動(dòng)服裝主要是針對(duì)登山、滑雪等高寒運(yùn)動(dòng)而言[1]，因此戶外服裝要求具有良好的防水、透濕、透氣及保暖性能[2]。運(yùn)動(dòng)容易造成汗液、皮脂腺大量分泌，在適宜的溫濕度環(huán)境下，微生物也就大量繁殖。所以戶外運(yùn)動(dòng)服裝有必要經(jīng)過抗菌防臭化學(xué)整理[3]。抗菌紡織品加工主要有利用抗菌纖維和使用抗菌劑2種技術(shù)途徑，通過浸軋、浸漬、涂層、噴霧等方法整理織物，獲得抗菌效果[4]。直接采用抗菌纖維其抗菌效果持久，但技術(shù)復(fù)雜，成本較高，且會(huì)增加抗菌纖維織物與薄膜的復(fù)合難度。使用抗菌整理劑簡單方便，適用于大多數(shù)纖維紡織品，成本低[5]。以往加工防水透濕抗菌服裝面料均由抗菌纖維或纖維面料經(jīng)抗菌整理加工，然后層壓復(fù)合而成，但往往會(huì)增加復(fù)合加工的難度，增加成本。本研究采用新型抗菌整理加工工藝即層壓復(fù)合后再進(jìn)行抗菌整理，著重研究抗菌劑對(duì)復(fù)合面料防水、透濕、復(fù)合織物剝離強(qiáng)度，以及抗菌性能等的影響，為企業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 試 驗(yàn)

1.1 材料及試劑

TPU膜及其層壓織物(基布分別為錦綸、滌綸和棉)，嘉興正麒高新面料復(fù)合有限公司；銀離子抗菌劑安迪美-CAG質(zhì)量濃度為5 g/L，北京崇高納米科技有限公司；離子水，實(shí)驗(yàn)室自制；金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus ATCC 29213)和大腸桿菌(Escherchia coli ATCC 8739)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 抗菌劑添加工藝

添加抗菌劑的具體步驟如下：

1.2.2 測試方法

1.2.2.1 織物防水性能測試

織物防水性能用耐靜水壓指標(biāo)來表示，是以織物承受的靜水壓來表示水透過織物時(shí)所遇到的阻力。采用臺(tái)灣東銘儀器企業(yè)生產(chǎn)的TNG37智能靜水壓儀，根據(jù)GB/T 4744－1997《紡織織物 抗?jié)B水性測定 靜水壓試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定。測試前將待測試的試樣放在20℃、相對(duì)濕度65 %的恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室中平衡24 h。

1.2.2.2 織物透濕性能測試

由于909高透明膜屬于聚氨酯熱塑性(TPU)親水型薄膜，因此在測試透濕量時(shí)應(yīng)該采用倒杯法。采用臺(tái)灣寶大生產(chǎn)的PT2090型透濕測量儀，根據(jù)美國ASTM E96 BW2000標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試(標(biāo)準(zhǔn)測試條件為23 ℃，相對(duì)濕度為50 %、風(fēng)速為2.5 m/s)。

1.2.2.3 織物剝離強(qiáng)度測試

織物的剝離強(qiáng)度測試在臺(tái)灣產(chǎn)的PT1070型電子織物強(qiáng)力機(jī)上進(jìn)行，根據(jù)ISO 2411－1992標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下，將粘合后的寬2.5 cm、長25 cm的布條留出5 cm未剝離部分在剝離機(jī)上進(jìn)行剝離。

1.2.2.4 織物抗菌性能測試

參考FZ/T 73023－2006《抗菌針織品》，采用振蕩法對(duì)抗菌整理織物進(jìn)行抗菌效果的定量測定。即選取0.75 g抗菌織物，將其浸于含有特定菌濃度的緩沖溶液中，置于振蕩培養(yǎng)箱中振蕩培養(yǎng)18 h，通過測定溶液中菌的繁殖情況獲得織物的抗菌效果。

2 結(jié)果與討論

2.1 層壓織物及薄膜防水透濕性能的測試與分析

由表1可知，909高透明膜具有非常高的透濕率，遠(yuǎn)大于基布與膜復(fù)合的層壓織物透濕量。高透明膜是種熱塑性聚氨酯(TPU)薄膜，薄膜的基本樹脂是一組共聚物，由硬鏈段和軟鏈段片段組成，沿著大分子鏈交替排列。共聚物中硬鏈段的部分是由疏水性化學(xué)鍵組成，它能阻止水滴通過，起到防水作用。軟鏈段部分由親水性化學(xué)鍵組成，能吸收水氣分子，向外傳遞到薄膜，通過復(fù)雜的分子機(jī)理再在另一面釋放，即吸附－擴(kuò)散－解吸，使水蒸氣傳遞到織物外表面。從表1測試的數(shù)據(jù)可知，層壓復(fù)合織物的面層織物不管是棉纖維織物、滌綸織物或者是錦綸織物，其與同一種膜復(fù)合織物的透濕量相差不是很大。因此在生產(chǎn)復(fù)合層壓面料時(shí)，關(guān)鍵是膜的品質(zhì)，面料層主要考慮具體的用途要求。織物的防水性能也主要取決于復(fù)合的TPU薄膜的結(jié)構(gòu)，而親水性無孔薄膜的防水性能來源于薄膜自身的連續(xù)性及較大的膜表面張力。

表1 復(fù)合層壓織物及薄膜的防水、透濕性能Tab.1 Waterproof and water vapor permeability of compound laminated fabric and thin fi lm

2.2 抗菌劑對(duì)織物防水透濕性能的影響

表2表明，經(jīng)納米銀抗菌整理后的錦綸面層復(fù)合織物透濕量的變化率為－2.1 %、耐水壓的變化率為＋0.6 %，滌綸面層復(fù)合織物透濕量的變化率為－0.9 %、耐水壓的變化率為＋0.3 %，全棉面層復(fù)合織物透濕量的變化率為－5.0 %、耐水壓的變化率為＋1.0 %。這是因?yàn)橐环矫胬w維表面黏附了納米銀顆粒，使得纖維之間的空隙有所變小。整理后面料表面含有化學(xué)附著物質(zhì)，對(duì)防水透濕性能產(chǎn)生一定的影響，但由于納米銀顆粒中的巨大表面活性，有利于水分在其表面的吸附，同樣也利于透濕，兩者共同作用，影響結(jié)果小。因此，通過處理對(duì)膜復(fù)合織物的防水、透濕等性能幾乎沒有影響，織物的服用性能也滿足制作相應(yīng)服裝的要求。

表2 抗菌整理前后復(fù)合面料的防水、透濕等性能Tab.2 Waterproof and water vapor permeability of compound fabric after fi nish

2.3 抗菌劑對(duì)織物剝離強(qiáng)度的影響

層壓織物的剝離狀況可大致分為完全剝離、不完全剝離、不能剝離3類。試驗(yàn)中各類層壓織物的剝離狀況如圖1、圖2所示。

圖1 完全剝離Fig.1 Strip completely

圖2 不完全剝離 Fig.2 Strip incompletely

從剝離后圖片中可以看出，層壓復(fù)合織物面層和TPU膜之間能完全剝離，剝離痕跡說明層壓復(fù)合織物涂膠均勻，試樣每段的剝離情況基本相同。從防水透濕層壓織物的復(fù)合結(jié)構(gòu)來看，黏合劑的主要作用是將一層或多層織物與高聚物薄膜層黏結(jié)在一起。因此，在保證黏合劑強(qiáng)度高、耐剝離性好的前提下，黏合劑不能影響復(fù)合層壓面料的防水、透濕等性能。根據(jù)企業(yè)具體條件，TPU薄膜與織物面層復(fù)合采用濕固化型聚氨酯膠黏劑，使用時(shí)，加熱熔融施膠。施膠后，該膠黏劑中含有活潑的NCO基團(tuán)，當(dāng)暴露于空氣中，能與織物表面的水分或被粘纖維材料中含有的活潑基團(tuán)等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成化學(xué)鍵結(jié)合。復(fù)合織物經(jīng)過抗菌處理，納米銀離子主要分布在織物面層，PUR黏合劑主要分布在織物下層與薄膜復(fù)合，因此對(duì)抗菌劑對(duì)織物剝離強(qiáng)度幾乎沒有影響。

2.4 抗菌劑用量對(duì)織物抗菌性能的影響

定性法中，通過量取抑菌圈的大小來測試抗菌效果，試驗(yàn)中抑菌圈的大小見表3及圖3中棉、錦綸及滌綸面層層壓織物定性法抗菌效果。

表3 各種層壓織物的抑菌圈大小 cmTab.3 The circle of inhibiting bacterium of different laminated fabric

圖3 定性法抗菌效果Fig.3 Antibacterial property charts of qualitative method

從表3中可以得出，在同一種培養(yǎng)基中，基布為棉的抑菌圈最大、錦綸其次、滌綸最小，由此可以得出基布為棉的抗菌效果最好、錦綸其次、滌綸最小。這是由于棉纖維織物具有更多羥基，與納米銀離子抗菌劑能更好地結(jié)合，錦綸分子結(jié)構(gòu)中具有酰胺基，而滌綸分子結(jié)構(gòu)中是酯基，因此與納米銀離子的結(jié)合相對(duì)減弱。

定量法中，抗菌劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %，測試菌落個(gè)數(shù)，抗菌劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 %，測試菌落個(gè)數(shù)再計(jì)算抑菌率。從表4中可以得出，整理后層壓復(fù)合織物具有優(yōu)異的抗菌性能，抗菌劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %時(shí)，棉、錦綸、滌綸纖維復(fù)合織物對(duì)大腸桿菌抗菌率分別為100 %、97.8 %、96.2 %，對(duì)金黃色葡萄球菌抗菌率分別為99.9 %、97.5 %、95.6 %，抗菌性能均很好。經(jīng)過10次水洗，復(fù)合織物仍具有80 %以上的抗菌率，說明經(jīng)DF納米銀抗菌劑整理后的織物抗菌耐洗性良好。當(dāng)使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)2 %的抗菌劑時(shí)能獲得更好的抗菌效果，均達(dá)到100 %，但試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)添加2 %抗菌劑時(shí)，經(jīng)過整理復(fù)合織物的TPU膜略有泛黃，影響薄膜的結(jié)構(gòu)與性能甚至織物外觀。因此，考慮到抗菌劑對(duì)復(fù)合織物結(jié)構(gòu)及防水、透濕性能的影響，實(shí)際加工中須取質(zhì)量分?jǐn)?shù)1 %對(duì)織物進(jìn)行整理。

表4 抗菌劑濃度對(duì)織物抗菌性能影響Tab.4 Effect of Antibacterial agent concentration on antibacterial properties of fabric

3 結(jié) 語

通過對(duì)錦綸、滌綸及棉纖維面層3種TPU薄膜層壓復(fù)合織物進(jìn)行DF納米銀抗菌整理，其抗菌性能優(yōu)良，抑菌率均在95 %以上，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，經(jīng)過10次水洗處理后，抑菌率仍在80 %以上，抗菌耐洗度持久；而抗菌整理對(duì)野外防護(hù)性面料的主要性能透濕性、防水性及剝離強(qiáng)度影響不大，即對(duì)織物服用舒適性影響小，因此采用層壓后再進(jìn)行DF納米銀抗菌整理的工藝路線是可行的。

[1] 楊銀英，孟家光.淺談戶外運(yùn)動(dòng)服裝用功能性面料[J].國際紡織導(dǎo)報(bào)，2009(11)：63-66.

[2] 陳進(jìn)來.防水透濕織物的發(fā)展現(xiàn)狀[J].棉紡織技術(shù)，2010，38(1)：67-68.

[3] 張慧茹，代大慶，李冬霜，等.濕熱舒適與衛(wèi)生保健復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及在紡織領(lǐng)域應(yīng)用[J].材料工程，2009，增刊(2)：222-227.

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[5] 李亞輝.織物抗菌防臭整理工藝實(shí)踐[J].染整技術(shù)，2006，28(3)：31-34.

Effects of DF nano silver on waterproof and breathable and antibacterial properties of the composite fabrics

XU Jia, XU Xu-fan
(College of Materials and Textile Engineer, Jiaxing University, Jiaxing 314001, China)

Thermoplastic polyurethane (TPU) film composite fabrics were laminated respectively, from nylon,polyester and cotton base fabric and the high permeability 909TPU films. DF nano silver solution was used to deal with the composite fabrics. Before or after finishing for these laminated composite fabrics, this paper tested antibacterial properties to Staphylococcus aureus ATCC 29213 and Escherchia coli ATCC 8739, and tested some main properties of outdoor apparel fabric, such as waterproof, water vapor permeability and peeling strengths. The results show that the new finishing process of DF nano-silver antimicrobial treating the film composite fabric is simple and practical. And antimicrobial properties of the film composite fabrics significantly improved and waterproof and breathable and peel strength were less affected.

Laminated fabric; Anti-bacterial finish; Antibacterial property; Waterproof and moisture permeable

TS195.5

A

1001-7003(2012)02-0007-04

2011-08-10

浙江省科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2010R417024)

徐佳(1989－ )，女，2008級(jí)紡織工程專業(yè)本科生。通訊作者：徐旭凡，副教授，xf@mail.zjxu.edu.cn。