抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維的制備及其性能研究

黃惠標，周 莉，范甫軍，劉迎玲，邢上上

（1.江蘇康溢臣生命科技有限公司，江蘇 南通 226399；2.青島大學 紡織服裝學院，山東 青島 266071）

人類的生存環境中存在各種各樣的細菌、真菌及螨蟲等微生物，在一些特殊的環境下，致病性細菌和真菌的大量繁殖，會引發健康安全問題。螨蟲是一種普遍存在于家居環境中的微生物[1]，能夠傳播各種細菌、病毒，其代謝產物更是引起過敏性哮喘的主要原因。在日常生活中，建筑涂料和木器家具中的黏合劑，甚至紡織品、服裝中都含有大量的甲醛，而甲醛是一類有毒的強刺激性物質，對人體的呼吸系統和皮膚有損害作用，會引發各種疾病，嚴重危害人們的身體健康。隨著生活水平的提高，人們對居住環境質量的要求也逐漸提高，越來越重視紡織品消除甲醛和抗菌防螨的功能，希望現有的黏膠纖維紡織品性能得到改善。因此，開發這種既具有天然纖維素纖維的特性，又具有消除甲醛、抗菌防螨功能的黏膠纖維顯得非常必要。本課題采用植物中藥金錢草、白鮮皮[2]、天然活性白土微粉與黏膠紡絲液共混制得抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維，該纖維通過純紡或混紡成紗，制成面料，可廣泛用于針織口罩、針織衣物、床上用品等。

1 纖維制備

1.1 試驗材料與器材

試驗材料：金錢草、白鮮皮提取物粉末，天然礦石微粉，黏膠紡絲液（甲纖質量分數為8.90%），硫酸，無水硫酸鈉，硫酸鋅，氫氧化鈉顆粒，蒸餾水等。

試驗器材：濕法紡絲小樣機，WB-4恒溫水浴鍋、燒杯、FA2004B電子天平、量杯等實驗室常用器具。

1.2 纖維紡制

1.2.1 抗菌防螨植物中藥功能溶液的制備

將金錢草提取物粉末和白鮮皮提取物粉末以3.0∶2.5的質量比例，按照400 g/1 000 mL的加入量，加入到90 ℃的水中，充分攪拌至粉末完全溶解，制得抗菌防螨植物中藥溶液。

1.2.2 黏膠共混紡絲液的制備

將上述步驟制得的抗菌防螨植物中藥功能溶液，按溶液中提取物相對于黏膠溶液中甲纖10.00%的加入量、海泡石微粉相對于黏膠溶液中甲纖6.00%的加入量，一起加入黏膠紡絲液中，制得抗菌防螨消除甲醛共混黏膠紡絲溶液。

1.2.3 抗菌防螨消除甲醛黏膠纖維紡制

將靜置脫泡、過濾后的植物中藥溶液與海泡石微粉共混黏膠紡絲液通過濕法紡絲的方法紡制纖維，初生纖維經過后處理（包括水洗、脫硫、上油、切斷、烘干）得到抗菌防螨消除甲醛黏膠（短）纖維。

2 抗菌防螨消除甲醛黏膠纖維的性能測試及結果分析

2.1 纖維的縱向表觀形態

將纖維置于JSM-6390 LV低真空掃描電鏡下，觀察纖維縱向截面形態，結果如圖1所示。

由圖1可以看出，抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維的縱向形態與普通黏膠纖維一樣分布著溝槽，但是表面存在凸起的顆粒，是一些天然礦物質微粉顆粒分布于纖維的外層所致[3]。

2.2 纖維紅外光譜分析

利用Nicolet5700傅里葉紅外光譜儀，采用衰減全反射（Attenuated Total Reflection，ATR）測試法測得普通黏膠纖維與抗菌防螨消除甲醛黏膠纖維的紅外光譜，如圖2所示。

由圖2可以看出，抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維與普通黏膠纖維相比，主要特征峰相對應并且沒有增添新的特征峰，這表明添加的植物中藥提取物和天然礦石海泡石微粉未改變黏膠纖維原有的成分和結構[4]。

2.3 纖維的力學性能

利用LLY-06E型電子單纖維強力儀，測試普通黏膠纖維和抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維在干、濕態下的拉伸斷裂情況，結果如表1所示。

表1 普通黏膠纖維和抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維的基本力學性能指標

由表1可以看出，在干、濕態條件下，與普通黏膠纖維相比，抗菌防螨吸收甲醛黏膠功能纖維的斷裂強度略小、斷裂伸長率略大。這是由于添加植物中藥提取物和活性白土后，纖維的結晶度下降，大分子鏈的橫向結合力在一定程度上削弱，大分子鏈更易滑脫，使抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維的強度降低、斷裂伸長率提高[5]。

2.4 纖維的吸濕性能測試

利用101-2型干燥箱，采用GB/T 6503—2008《化學纖維回潮率試驗方法》進行測試，結果如表2所示。

表2 普通黏膠纖維和抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維的回潮率

由表2可知，抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維的回潮率明顯高于普通黏膠纖維，這是因為加入植物中藥提取物和活性白土之后，纖維內部的親水基團增加、吸水能力增強，使功能黏膠纖維的吸濕能力提高。

2.5 纖維的抗菌性能

選用金黃色葡萄球菌（ATCC 6538）、大腸桿菌（ATCC 25922）、白色念珠菌（ATCC 10231）為菌種，參照GB/T 20944.3—2008《紡織品抗菌性能的評價 第3部分：振蕩法》進行抗菌性能測試，結果如表3所示。

表3 抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維抗菌性能測試結果

由表3可以看出，抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維水洗20次后，對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌的抑菌率分別為94.00%、92.00%、87.00%，遠大于國家規定的抗菌標準。因此，抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維具有優良的抗菌性能。

2.6 纖維的防螨效果

根據GB/T 24253—2009《紡織品防螨性能的評價9.1驅避法》進行防螨效果的測試，防螨效果評價要求如表4所示；抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維的防螨效果如表5所示。

表4 防螨效果評價要求

表5 抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維的防螨性能測試結果

由表4～5可以看出，抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維具有防螨效果。

2.7 纖維消除甲醛功能

依據QB/T 2761—2006對抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維進行去除甲醛功能測試，檢測結果如表6所示。

表6 去除甲醛性功能測試結果

由表6可以看出，抗菌防螨消除甲醛黏膠纖維具有顯著的去除甲醛功能。

3 結語

（1）抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維紅外光譜圖顯示，添加植物中藥提取物和天然活性白土微粉并未改變黏膠纖維原有的成分和結構，功能黏膠纖維縱向分布著溝槽且表面存在細小顆粒。與普通黏膠纖維相比，功能黏膠纖維斷裂強度略有降低、斷裂伸長率稍有增加、吸濕性能提高。

（2）抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維水洗20次后，對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌的抑菌率分別為94.00%、92.00%、87.00%，抗菌性能優良。

（3）防螨性能測試結果表明，抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維對螨蟲的驅避率為65.79%，具有防螨功能。

（4）抗菌防螨消除甲醛功能黏膠纖維對甲醛的去除率為81.20%，消除甲醛的功能顯著。