銀離子抗菌滌綸長絲抗菌性能分析

童 星，郭曉玲，張 彤，申國棟

(西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西西安 710048)

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銀離子抗菌滌綸長絲抗菌性能分析

童 星，郭曉玲，張 彤，申國棟

(西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西西安 710048)

為更好的利用銀離子抗菌滌綸研發(fā)抗菌紡織品，采用電子單紗強力儀、毛羽測試儀、抱合力機、掃描電鏡、恒溫振蕩培養(yǎng)箱等，表征分析了銀離子抗菌滌綸長絲的力學(xué)性能和顯微結(jié)構(gòu)，測試了其對大腸桿菌的抗菌效果。實驗結(jié)果表明：銀離子抗菌滌綸比普通滌綸斷裂強力稍大，但同普通滌綸一樣具有毛羽少，耐磨性好的特點。 銀離子抗菌滌綸的表面有許多分布均勻的納米銀顆粒，用振蕩法測得其抑菌率達到94.91%，具有很強的抗菌性。

銀離子抗菌滌綸 力學(xué)性能 顯微結(jié)構(gòu) 抗菌性

0 引言

銀作為一種最常用的無機抗菌劑,具有高效、安全、抗菌譜廣等優(yōu)點[1],而被廣泛應(yīng)用于抗菌紡織品中。納米銀抗菌纖維是在熔融紡絲成形過程中添加含有無機納米銀的抗菌母粒，經(jīng)共混紡絲加工而成的一種功能纖維。無機納米銀抗菌劑是載銀系列抗菌粉體，能緩釋金屬銀離子，使微生物細(xì)胞喪失分裂、繁殖的能力；當(dāng)微生物失去活性后，銀離子又會從其中游離出來，重復(fù)進行殺菌[2-4]。用納米技術(shù)所制得的納米無機抗菌劑,由于量子效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和極大的比表面積,具有常規(guī)抗菌劑無法比擬的抗菌效果,同時安全性高,效力持久[5]。納米級銀的抗菌性能遠遠大于傳統(tǒng)的銀系殺菌劑。在無機抗菌劑中占主導(dǎo)地位。

滌綸長絲作為化學(xué)纖維中消費量最多的產(chǎn)品，始終是新型材料研制和開發(fā)的主角。具有斷裂強度高、耐磨性好、易洗快干等優(yōu)良性能[6]。因此進一步對納米銀抗菌滌綸的研究和開發(fā)，減少病菌對人類的侵害具有積極的意義。

本文分別用電子單紗強力儀、毛羽測試儀、抱合力機以及掃描電鏡測試分析銀離子抗菌滌綸長絲的顯微結(jié)構(gòu)和機械性能，用振蕩法測試其對大腸桿菌的抑菌效果，為抗菌紡織品的研發(fā)提供重要的理論依據(jù)。

1 實驗

1.1 材料、藥品及儀器

1.1.1 材料

銀離子抗菌滌綸長絲(晉大納米科技有限公司， 75D)、大腸桿菌(陜西省微生物研究所)、純棉針織坯布。

1.1.2 藥品

牛肉膏(北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司)，蛋白胨(北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司)，瓊脂粉(北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司)，無水磷酸氫二鈉(Na2HPO4，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司，分析純)，磷酸二氫鉀(KH2PO4，天津市百世化工有限公司，分析純)，氫氧化鈉(NaOH，天津市天力化學(xué)試劑有限公司，分析純)。

1.1.3 儀器

YG020A型電子單紗強力儀(南通三思機電科技有限公司)，YG172A型紗線毛羽測試儀(陜西長嶺紡織機電科技有限公司),Y731D型抱合力機(南通三思機電科技有限公司)，KYKY-2800B型掃描電子顯微鏡(北京中科科儀公司)，SW-CJ-1FD型單人單面凈化工作臺(上海天呈實驗企業(yè)制造有限公司)，DSX-280B手提式壓力蒸汽滅菌器(上海申安醫(yī)療器械廠)，GX-65B干燥滅菌箱，(天津市泰斯特儀器有限公司)，GZX-150BS-Ⅲ光照培養(yǎng)箱(上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司)，TS-1102C 振蕩器(上海天呈實驗企業(yè)制造有限公司)。

1.2 機械性能測試

1.2.1 強力

使用 YG020A 型電子單紗強力儀進行測試。測試條件: 預(yù)加張力(0.5±0.1)cN/tex，上下夾頭隔距50cm，拉伸速度50cm /min，測試次數(shù)30次。

1.2.2 毛羽

采用YG172A型紗線毛羽測試儀進行測試。試驗次數(shù)5次/1管，用6管不同的抗菌滌綸長絲作為試樣，片段長度10m，測試速度30m/min，溫度20℃，相對濕度45%。

1.2.3 耐磨性

采用Y731D型抱合力機進行測試。測試次數(shù)5次。

1.3 SEM

將預(yù)處理過的兩種紗線分別用導(dǎo)電膠粘在水平方向上的試樣臺上，用于觀察試樣的縱向形態(tài)，再用哈氏切片法切取紗線的橫截面粘在試樣臺的斜面方向上，用于觀察試樣的橫截面。掃描電鏡的加速電壓為20kV，測試前用真空鍍膜法對樣品進行噴金處理。

1.4 抗菌性能

按照抗菌測試標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 73023-2006《抗菌針織品 附錄D 抗菌織物測試方法》中的振蕩法對樣品進行測試[7-8]。

從第2代的試管斜面上取一接種環(huán)細(xì)菌在平皿的營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基上劃線，37℃培養(yǎng)24h即制成細(xì)菌懸液；

從已制備的細(xì)菌懸液中吸取1mL，加入到裝有9mL的營養(yǎng)肉湯中，混合均勻后再吸取1mL加入到另一支裝有9mL的營養(yǎng)肉湯中，充分混合后再吸取1mL加入到另一支裝有9mL 0.03mol/L PBS中，混勻后吸取5mL，加入到45mL裝有PBS中，即制成接種懸液；

準(zhǔn)備3份0.75g的測試樣和一份標(biāo)準(zhǔn)空白樣。在蒸汽滅菌器內(nèi)(103kPa、121℃)滅菌15min，用鑷子夾取分別放入裝有70mL PBS的三角燒瓶中，一個燒瓶不加試樣用于陽性對照，用移液槍往標(biāo)準(zhǔn)空白樣和陽性對照燒瓶中各加入5mL接種懸液，混勻后在兩個燒瓶中各取1mL放入到裝有9mL PBS中，混勻后再吸取1mL移入到另一只裝有9mL PBS中，搖勻，再從試管中吸取0.1mL 加入到2個裝有營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基平皿作平行樣，37℃培養(yǎng)24h，即“0”接觸制樣；

用移液槍往抗菌織物樣的燒瓶中各加入5mL的接種懸液，24℃ 150r/min振蕩18h；到規(guī)定時間后從每個燒瓶中吸取1mL放入到放入到裝有9mL PBS中，用10倍稀釋法進行稀釋，再從每個稀釋度的試管中分別吸取0.1mL放入2個平皿作平行樣，37℃培養(yǎng)24h，選擇菌落數(shù)3～30合適稀釋度的平皿計數(shù)。

抗菌率計算按式

Y=(Wb- Wc)/ Wb×100%

式中：

Y——抗菌試樣的抑菌率(%)；

Wb——標(biāo)準(zhǔn)空白樣振蕩接觸18h后燒瓶內(nèi)的活菌濃度cfu/mL；

Wc——抗菌滌綸振蕩接觸18h后燒瓶內(nèi)的活菌濃度cfu/mL。

有效性判斷：對大腸桿菌：Log10Wb-Log10Wa≥1.0(Wa——標(biāo)準(zhǔn)空白樣“0”接觸時間燒瓶內(nèi)的活菌濃度)，且陽性對照和標(biāo)準(zhǔn)空白樣活菌濃度相近說明實驗菌種活性較強，實驗有效。

2 結(jié)果與討論

2.1 抗菌滌綸長絲的斷裂強力和伸長的測試結(jié)果見表1。

表1 抗菌滌綸長絲的斷裂強力和伸長測試數(shù)據(jù)

平均斷裂強力=

平均伸長率=

銀離子抗菌滌綸比普通滌綸斷裂強力稍有增大，這可能是由于加入納米級銀后，長絲中纖維的摩擦力增加，導(dǎo)致強力增大。

2.2 毛羽

表2 紗線毛羽測試數(shù)據(jù)

毛羽是評價紗線質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，它影響織物外觀、手感、織造及服用性能，影響織物的起毛起球性和耐磨性能，直接影響機織物外觀的光潔、平整、滑爽。從表2可以看出1mm以內(nèi)的毛羽占大多數(shù)，毛羽越長所占的比例就越小。毛羽越長，越容易纏結(jié)，對紗線的可織造性危害越大，尤其是長度大于2mm的毛羽更易纏結(jié)，所以必須控制長毛羽。 CV值條干均勻度的好壞是棉紗等級的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，減少條干不勻，對后工序減少斷頭，染色時的色差，織物表面的成色有很大的影響，它隨著毛羽的減小而減小，數(shù)值越小條干均勻度越好,紗線的性能也越好。

2.3 耐磨性

抗菌滌綸長絲的耐磨性能測試結(jié)果:

(1)999+999+999+999+999+41

(2)999+999+999+999+999+822

(3)999+999+999+999+999+520

(4)999+999+999+999+999+745

(5)999+999+999+999+999+801

織物在使用過程中，由于使用場合不同，會受到各種不同外界因素的作用，衣著用織物經(jīng)常與周圍所接觸的物體相互摩擦，在洗滌時受到搓揉和水、溫度、皂液等的作用，逐漸降低使用價值，以致最后損壞。雖然在使用的過程中損壞的原因很多，但實踐表明磨損是損壞的主要原因之一。由上數(shù)據(jù)可得知，抗菌滌綸長絲具有很高的耐磨性，僅次于耐磨性最好的錦綸。抗菌滌綸長絲的耐磨性五次測試結(jié)果都顯示在999次以上，足以證明在加入銀離子以后并沒有對原滌綸的耐磨性產(chǎn)生影響，也不會對后期織造工藝以及服用性能產(chǎn)生影響。

2.4 SEM分析

圖1為銀離子抗菌滌綸在掃描電鏡下放大15000倍的縱、橫向形態(tài)。

(a)放大15000倍紗線的縱向形態(tài) (b)放大15000倍紗線的橫向截面

圖1 銀離子抗菌滌綸縱、橫向形態(tài)的SEM照片

銀離子抗菌滌綸橫截面呈圓形,隨機分布有微小的顆粒。縱向表面,普通滌綸纖維很光滑，而納米銀抗菌滌綸纖維表面有微小的顆粒，分布均勻。且納米級銀對滌綸具有很好的吸附性，這是因為納米銀粒徑小，比表面積大，表面能高，有利于納米銀在纖維表面吸附和固著。

2.5 抗菌性分析

2.5.1 “0”接觸平皿

空白1 空白2 陽性1 陽性2

2.5.2 定時振蕩平皿(稀釋倍數(shù)為105)

抗菌滌綸平行一 抗菌滌綸平行二

抗菌滌綸平行三

標(biāo)準(zhǔn)空白 陽性對照

表3 銀離子抗菌滌綸對大腸桿菌的抑菌率測試數(shù)據(jù)

由表3計算的銀離子抗菌滌綸的抑菌率Y=94.91%，已達到GB/T 20944.3—2008中關(guān)于大腸桿菌抗菌率70%的規(guī)定，說明銀離子抗菌滌綸的抑菌率很強，且Log10Wb-Log10Wa=4.38≥1.0，陽性對照樣和標(biāo)準(zhǔn)空白樣中的活菌濃度相近，實驗判定為有效。

3 結(jié)論

(1)銀離子抗菌滌綸比普通滌綸斷裂強力大，這可能是由于加入納米級銀后，纖維中摩擦力增加，導(dǎo)致強力增大。并且相比于普通滌綸，抗菌滌綸一樣具有毛羽少，耐磨性好的特點，適合于做紡織面料。

(2)由SEM觀察得銀離子抗菌滌綸的表面有許多分布均勻的納米銀顆粒，使其具有很好的抗菌性。

(3)用振蕩法測得銀離子抗菌滌綸的抑菌率達到Y(jié)=94.91%，具有很強的抗菌性，適合于做功能性紡織面料。

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2016-06-19

陜西省產(chǎn)業(yè)用紡織品協(xié)同創(chuàng)新中心科研資助項目(2015ZX-19)，2016年度中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科技指導(dǎo)性項目(2016040)

童星(1991-)，女，碩士研究生，研究方向：紡織工程。

郭曉玲(1964-)，女，教授，碩士生導(dǎo)師。

TS101

A

1008-5580(2016)04-0060-05