銀離子整理棉織物抗菌性能影響因素分析

王春梅 顧振宇 周光華 劉廣賢

（1.南通大學，江蘇南通，226019；2.江蘇匯鴻國際集團中天控股有限公司，江蘇南京，210000）

在人們的日常生活環境中，處處存在著肉眼看不見的細菌、真菌等微生物，這些微生物在適宜的環境下就會快速大量繁殖。紡織品上滋生的微生物不僅會引起織物機械性能降低、發霉、變色、產生令人不快的氣味，還會威脅人體健康［1］。棉織物具有手感好、穿著舒適、吸濕性好、透氣性好、容易整理和易生物降解等優點，在紡織品中占有很大的市場份額，在服裝和醫療行業應用廣泛。因此，棉織物的抗菌整理非常重要［2?3］。然而，市場上的抗菌劑制品種類繁多，按照抗菌劑的組成結構、作用機理及來源主要分為無機抗菌劑、有機抗菌劑和天然抗菌劑［4］。其中，銀系抗菌劑因其具有廣譜抗菌、高活性、對皮膚無刺激、不分解、不易產生耐藥性等優勢，成為研究最多和使用最廣泛的抗菌劑之一。但是絕大多數研究主要聚焦在銀系抗菌劑的制備方法、抗菌棉織物的整理工藝等方面［5?8］，卻往往忽略了測試方法、染料以及一些環境因素（如日曬、摩擦等）對抗菌整理織物抗菌效果的影響。

本研究以SILVADUR 930 FLEX 為抗菌整理劑，研究棉織物抗菌整理工藝，分析影響抗菌效果的因素，測試了抗菌整理織物的性能。

1 試驗部分

1.1 材料及儀器

織物：純棉色織布（27.8 tex×27.8 tex，327 根/10 cm×248 根/10 cm）；純棉漂白布（14.6 tex×14.6 tex，551根/10 cm×276根/10 cm）。

藥品：SILVADUR 930 FLEX 抗菌整理劑，牛肉浸膏，魚粉蛋白胨，瓊脂粉，噻唑藍，磷酸氫二鈉，磷酸氫二鉀，二甲亞砜，無水乙醇，柔軟劑JLS?79，JLS?80。

儀器：EL303 型電子天平，FiveEasy?plus?FE28 臺式PH 計，PB1 型橫式壓染機，R?3 型自動定型烘干機，SW?CJ?1D 單人凈化工作臺，SHP?160 型智能生化培養箱，YXQ?LS?50A 型立式壓力蒸汽滅菌器，SHZ?82AB 型冷凍氣浴恒溫振蕩器，UVmini?1240 型紫外可見分光光度計，En?spire2300 型多標記微孔板檢測儀，GYR?WASH415 型水洗/干洗色牢度機，Datacolor SF650 型測色配色儀，YG（B）611?III 型日曬氣候試驗機，YG502 型抗起毛起球儀，NICOLET iS10型紅外光譜分析儀，EM30 Plus 型掃描電鏡。

1.2 抗菌整理方法

配置整理液（抗菌劑30 g/L～50 g/L，）→二浸二軋（軋余率80%～90%）→烘干（100 ℃，3 min）→焙烘（130 ℃，3 min）

1.3 測試與表征

1.3.1 抗菌性能測試

以革蘭氏陽性細菌大腸桿菌（E.coli）和革蘭氏陰性細菌金黃色葡萄球菌（S.aureus）作為測試菌種（從南通大學生命科學學院獲得），采用以下兩種方法進行評價。

（1）參照GB/T 20944.3—2008《紡織品抗菌性能的評價第3 部分：振蕩法》進行測試，計算抑菌率。

（2）采用MTT 比色法測試，計算抑菌率［9］。

1.3.2 抗菌效果耐曬性測試

用YG（B）611?III 型日曬氣候試驗機，將抗菌整理織物按AATCC TM16—2003《耐光色牢度》在氙弧連續光源，黑色標準溫度（70±1）℃，光循環倉內溫度（43±2）℃，光循環倉內相對濕度（30±5）%條件下進行日曬，然后測試抗菌效果。

1.3.3 抗菌效果耐磨性測試

用YG502 型抗起毛起球儀，將整理織物參照GB/T 4802.1—2008《紡織品織物起毛起球性能的測定第1 部分：圓軌跡法》摩擦一定次數，然后測試抗菌效果。

1.3.4 抗菌效果耐洗性測試

按照GB/T 20944.3—2008 中的耐洗色牢度試驗機洗滌方法進行試樣洗滌，再測試抗菌效果。

1.3.5 整理織物色光變化的測試

采用測色配色儀，測定整理前后織物的色差（ΔE）。

1.3.6 紅外光譜測試

采用紅外光譜分析儀測試抗菌劑、整理前后棉織物的紅外光譜，測定范圍為4 000 cm-1～500 cm-1。

1.3.7 織物表面形貌測試

采用掃描電鏡觀察整理前后棉織物表面形貌，放大倍數5 000 倍。

2 結果與討論

2.1 抗菌劑用量對抗菌效果的影響

采用不同用量的抗菌劑對純棉色織布進行抗菌整理，然后采用MTT 比色法測試抗菌效果，測試結果如表1 所示。

表1 抗菌劑用量對整理織物抑菌率的影響

由表1 可知，隨著抗菌劑用量的增加，整理織物對兩種細菌的抑菌率逐漸增加，但當抗菌劑用量超過40 g/L，整理織物的抑菌率基本不再明顯提高。初步確定抗菌劑用量為40 g/L。

2.2 柔軟劑對抗菌性能的影響

為了改善整理織物的手感，選擇加入兩種柔軟劑與抗菌劑進行同浴整理，柔軟劑用量10 g/L，抗菌劑用量40 g/L，對純棉色織布進行抗菌整理。并采用MTT 比色法測試抗菌效果，測試結果如表2 所示。

表2 柔軟劑對整理織物抑菌率的影響

由表2 可知，加入柔軟劑后整理織物的抑菌率均有所下降，加入弱陽離子柔軟劑JLS?79 整理織物的抑菌率比加入非離子柔軟劑JLS?80 下降更多，但下降的幅度均不超過2 個百分點。這是因為抗菌劑SILVADUR 930 FLEX 呈弱陰離子性，加入弱陽離子柔軟劑盡管對整理液的穩定性無明顯影響，但弱陽離子柔軟劑會與抗菌劑結合，影響銀離子的釋放，從而影響抗菌效果。

2.3 日曬對抗菌性能的影響

采用40 g/L 的抗菌劑對純棉色織布進行抗菌整理，將整理織物用YG（B）611?III 型日曬氣候試驗機進行日曬，然后采用MTT 比色法測試抗菌效果，測試結果如表3 所示。

表3 日曬對整理織物抑菌率的影響

從表3 可知，隨著日曬時間增加，整理織物的抑菌性有所下降。這是因為銀離子在紫外光作用下，易發生光的還原反應，導致抗菌性能下降。

2.4 摩擦對抗菌性能的影響

采用40 g/L 的抗菌劑對純棉色織布進行抗菌整理，將整理織物用YG502 型抗起毛起球儀摩擦不同次數，然后采用MTT 比色法測試抗菌效果，測試結果如表4 所示。

表4 摩擦對整理織物抑菌率的影響

由表4 可知，隨著摩擦次數的增加，整理織物的抑菌率有所下降。這是因為摩擦會使附著在整理織物表面的抗菌劑及纖維絨毛脫落，減少了織物上抗菌劑的含量，從而導致抗菌性能下降。

2.5 不同整理織物抗菌效果及耐洗性

采用40 g/L 的抗菌劑分別對純棉色織布和純棉漂白布進行抗菌整理，將整理織物水洗不同次數，然后采用MTT 比色法測試抗菌效果，測試結果如表5 所示。

表5 兩種整理織物水洗不同次數后的抑菌率單位：%

由表5 可知，隨著水洗次數的增加，織物的抑菌率略有下降，但水洗30 次后抑菌率仍然大于92%。同時可以發現色織布對兩種細菌的抑菌率均低于漂白布。這可能是由于采用MTT 比色法測試抗菌效果時，在加入二甲亞砜溶解活細胞中琥珀酸脫氫酶與MTT（噻唑藍）發生氧化還原反應生成藍紫色甲瓚，色織布中的染料也有部分溶解到二甲亞砜中，從而造成吸光度偏大，使測得的抑菌率下降。

2.6 抗菌效果測試方法的比較

分別采用MTT 比色法和振蕩法對40 g/L 抗菌劑整理的純棉色織布和純棉漂白布進行抗菌效果測試，測試結果如表6 所示。

表6 不同測試方法測得的抑菌率單位：%

由表6 可知，采用振蕩法測得的抑菌率高于采用MTT 比色法測得的抑菌率，尤其是色織布受染料的影響，MTT 比色法測得的抑菌劑更低。振蕩法中活菌計數結果準確，但工作量大，試驗周期長。MTT 比色法具有快速、操作簡便、樣品容量大等優點，但是對于有顏色的織物，可能會在測試中因染料掉色或者溶于二甲亞砜中，造成吸光度偏大，從而影響抑菌率測試結果。

2.7 抗菌整理前后織物的性能比較

采用40 g/L 抗菌劑對純棉漂白布進行抗菌整理，測試整理前后的色差、紅外光譜、形貌特征。

整理前后織物的色差ΔE為0.98，說明抗菌整理對織物的白度影響不大。

未整理織物、抗菌劑整理織物以及抗菌劑的紅外光譜如圖1 所示。由圖1 可知，對于未整理織物，3 336 cm-1處出現一寬譜帶，為—OH 的伸縮振動峰，2 900 cm-1處為C—H 的伸縮振動峰，1 313 cm-1為C—H 彎曲振動峰，1 024 cm-1為C—O 的伸縮振動峰，這4 個峰為棉纖維的特征峰。對于抗菌整理織物，除具有未整理織物上出現的棉纖維的4 個特征峰外，在2 363 cm-1處出現了抗菌劑上的特征峰，說明抗菌劑已固著到棉織物上，并且沒有破壞棉纖維的結構。

圖1 未整理織物、抗菌整理織物及抗菌劑的紅外光譜

由圖2 可知，未整理棉織物的表面平整，而整理后的棉織物上有納米顆粒，說明抗菌劑已經整理到織物上。

圖2 整理前后織物的掃描電鏡照片（×5 000）

3 結論

（1）抗菌劑SILVADUR 930 FLEX 用于棉織物抗菌整理的最佳用量為40 g/L。

（2）加入柔軟劑與抗菌劑進行同浴整理，整理織物的抑菌率均有所下降，加入弱陽離子柔軟劑JLS?79 整理織物的抑菌率比加入非離子柔軟劑JLS?80 下降更多，但下降的幅度均不超過2 個百分點。

（3）抗菌整理織物經日曬及摩擦后抗菌性能均有所下降，但下降幅度較小；經30 次水洗后，抑菌率仍大于92%。

（4）采用MTT 比色法測得的抑菌率比用振蕩法測得的抑菌率低，而且染料有可能會影響MTT 比色法測試的結果。

（5）抗菌整理劑SILVADUR 930 FLEX 對棉織物的白度影響較小，對纖維的結構沒有影響。