槐向兵 黃 磊

(1.江蘇斯利浦睡眠產(chǎn)業(yè)科技有限公司，江蘇無錫，214432；2.江陰市紅柳被單廠有限公司，江蘇無錫，214432)

隨著人們生活水平的提高和工業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)自我保健和環(huán)境衛(wèi)生的意識(shí)日益增強(qiáng)，對(duì)具有各種特殊功能的紡織產(chǎn)品需求不斷增加。在日常生活中，人們不可避免接觸到的各種細(xì)菌、真菌等，它們?cè)诤线m的條件下會(huì)迅速繁殖傳播進(jìn)而引發(fā)疾病。因此，抗菌功能紡織品的研究和開發(fā)顯得尤為重要，抗菌、除臭、防霉等功能性紡織品具有巨大的市場(chǎng)潛力。無機(jī)抗菌纖維是將金屬及其化合物(包括銀、銅、鋅等)作為抗菌劑，通過不同的加工方法引入纖維，使其具有抗菌功能[1]。銅離子改性聚丙烯腈是利用接枝技術(shù)將銅離子嫁接到聚丙烯腈上形成的一種無機(jī)抗菌纖維，它具有銅離子抗菌的高效性，可以克服銀系抗菌材料的成本高、易變色、穩(wěn)定性差、生物毒性等問題，是一種安全無毒、環(huán)境友好、有著巨大應(yīng)用潛力的抗菌纖維[2]。本文測(cè)試了銅離子改性聚丙烯腈纖維的性能，研究了影響銅離子改性聚丙烯腈織物抗菌性的因素，為銅離子改性聚丙烯腈系列抗菌織物的開發(fā)提供參考。

1 銅離子改性聚丙烯腈的基本性能

對(duì)銅離子改性聚丙烯腈纖維的基本性能進(jìn)行了測(cè)試，具體數(shù)據(jù)為纖維中銅含量39 298.2 mg/kg，線密度2.76 dtex，線密度偏差-0.7%，斷裂強(qiáng)度2.02 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率46.1%，標(biāo)準(zhǔn)回潮率10.9%。

可以看出，銅離子改性聚丙烯腈纖維具有較高的銅離子含量和較高的回潮率。較高的銅離子含量保證了銅離子改性聚丙烯腈纖維的抑菌性能；較高的回潮率則促進(jìn)了纖維的抗菌效率，這是因?yàn)榧?xì)菌是在有水的環(huán)境下繁殖的，較高的回潮率更加有利于細(xì)菌與纖維的接觸，從而與銅離子起到協(xié)同抗菌作用[3]。

2 紡織品抗菌性檢測(cè)方法和菌種選擇

2.1 紡織品抗菌性檢測(cè)方法

在抗菌紡織品的開發(fā)中，抗菌檢測(cè)是十分重要的，它不僅是抗菌物質(zhì)選擇的重要依據(jù)，也是抗菌紡織品性能的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。一般抗菌紡織品的測(cè)試方法分為定量試驗(yàn)法和定性試驗(yàn)法，也有分為適于溶出型和非溶出型檢測(cè)方法[4]。美國AATCC 100—2012《抗菌紡織品的評(píng)價(jià)方法》和日本JIS L 1902—2002《紡織品抗菌性試驗(yàn)方法和抗菌效果》規(guī)定了抗菌紡織品抗菌性能的定量分析法，瑞士SNV SN 195920—1994 《紡織面料 抗菌活性的測(cè)定 瓊脂擴(kuò)散板》和美國AATCC 147—2011《紡織品的抗菌性：平行劃線法》 規(guī)定了抗菌紡織品抗菌性能的定性分析法。我國的GB/T 20944—2008《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià)》包括3部分內(nèi)容，第1部分“平皿瓊脂擴(kuò)散法”規(guī)定了紡織品抗菌性的定性檢測(cè)方法；第2部分“吸收法”和第3部分“振蕩法”規(guī)定了紡織品抗菌性的定量檢測(cè)方法。

2.2 菌種選擇

由于細(xì)菌種類繁多，對(duì)抗菌產(chǎn)品進(jìn)行所有菌類抑制或殺滅的代價(jià)大且不現(xiàn)實(shí)，因此在對(duì)抗菌紡織品進(jìn)行抗菌效果評(píng)定時(shí)，以該抗菌紡織品對(duì)具有代表性菌種的抑制效果作為評(píng)判其抗菌效果。金黃色葡萄球菌(以下簡(jiǎn)稱A菌)是革蘭陽性細(xì)菌中抵抗力最強(qiáng)的致病菌，可作為革蘭陽性菌的代表；大腸桿菌(以下簡(jiǎn)稱B菌)分布相當(dāng)廣泛，可作為革蘭陰性菌的代表性菌種；白念珠菌(以下簡(jiǎn)稱C菌)酷似細(xì)菌的菌落，易于計(jì)數(shù)觀察，可作為真菌的代表[5]。GB/T 20944—2008《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià)》規(guī)定：當(dāng)抗菌紡織品對(duì)A菌和B菌的抗菌率不小于70%、對(duì)C菌的抗菌率不小于60%時(shí)，抗菌紡織品具有較好的抗菌性能。

3 銅離子改性聚丙烯腈纖維及其織物的抗菌性

3.1 銅離子改性聚丙烯腈纖維抗菌性

對(duì)銅離子改性聚丙烯腈纖維的抗菌性進(jìn)行測(cè)試，為開發(fā)抗菌織物做準(zhǔn)備。根據(jù)GB/T 20944—2008《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià) 第3部分：振蕩法》(洗滌50次)，測(cè)試銅離子聚丙烯腈纖維對(duì)A菌、B菌和C菌的抑菌率依次為≥99%、≥99%和≥97%。可以看出，銅離子改性聚丙烯腈纖維對(duì)3種菌群的抑菌率均在95%以上，達(dá)到了國家紡織行業(yè)最高的AAA級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 銅離子改性聚丙烯腈纖維含量對(duì)織物抑菌性的影響

對(duì)4種含有銅離子改性聚丙烯腈纖維抗菌織物的抗菌性進(jìn)行定量檢測(cè)。4種抗菌織物依次記為1#、2#、3#和4#，銅離子改性聚丙烯腈纖維含量依次為3.67%、4.56%、5.34%和6.12%。根據(jù)GB/T 20944—2008《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià) 第3部分：振蕩法》測(cè)試，結(jié)果見表1。

表14種抗菌織物的抗菌性測(cè)試結(jié)果

試樣試樣活菌濃度平均值/×104 CFU·mL-1B菌 C菌 A菌對(duì)照樣活菌濃度平均值/×105 CFU·mL-1B菌 C菌 A菌抑菌率/%B菌 C菌 A菌1#2#3#4#9.66.34.10.65.05.12.78.57.77.81.129.3131313805.35.35.3201010105492.6295.1596.8599.9390.5790.3894.9195.7592.3092.2098.8898.28

由表1可看出，1#試樣已經(jīng)符合GB/T 20944—2008《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià)》要求，對(duì)3種菌種的抑菌率均在90%以上；2#試樣對(duì)B菌的抑制作用已達(dá)到95%以上，對(duì)C菌和A菌抑制作用也均達(dá)到了90%以上；3#試樣對(duì)B菌和A菌的抑制作用經(jīng)達(dá)到95%以上，而對(duì)C菌的抑制作用也接近95%；4#試樣對(duì)3種菌種的抑制作用略有增加，均穩(wěn)定在95%以上。

3.3 銅離子改性聚丙烯腈纖維的最優(yōu)含量

抗菌織物達(dá)到抗菌要求時(shí)，銅離子改性聚丙烯腈纖維的最低含量確定是開發(fā)抗菌織物的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過對(duì)1#、2#、3#、4#抗菌織物的抑菌率線性擬合，可求出達(dá)到企業(yè)規(guī)定抗菌要求時(shí)銅離子改性聚丙烯腈纖維的含量，即抗菌織物中銅離子改性聚丙烯腈纖維的最低用量。

根據(jù)上述4種樣品的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與線性擬合，得到抗菌織物對(duì)3種菌種的抗菌性能線性擬合直線；根據(jù)直線方程聯(lián)合求出最優(yōu)的銅離子改性聚丙烯腈纖維含量?？咕椢飳?duì)3種菌種的抗菌效果如圖1、圖2、圖3所示。

由圖1～圖3線性擬合直線可以求得，當(dāng)抗菌織物對(duì)3種菌種的抑菌率均達(dá)到95%時(shí)，銅離子改性聚丙烯腈纖維的含量分別為4.78%、4.53% 和5.78%；因此設(shè)計(jì)銅離子改性聚丙烯腈纖維含量在5.8%時(shí)，抗菌織物對(duì)3種菌種的抑菌率均能達(dá)到95%。

圖1 4種抗菌織物對(duì)A菌抑菌率線性擬合

圖2 4種抗菌織物對(duì)B菌抑菌率線性擬合

圖3 4種抗菌織物對(duì)C菌抑菌率線性擬合

3.4 抗菌紗線排列對(duì)織物抗菌效果的影響

進(jìn)行抗菌織物設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足銅離子改性聚丙烯腈纖維臨界含量的前提下，還要考慮其在織物中的排列和分布，以避免織物上出現(xiàn)抗菌“盲區(qū)”，影響織物的整體抗菌性[6]。為了探討含有銅離子聚丙烯腈纖維的抗菌紗線排列對(duì)織物抗菌性的影響，選用兩種抗菌織物進(jìn)行對(duì)比。

織物1：經(jīng)密550根/10 cm，緯密354根/10 cm，平紋織物，經(jīng)紗為C/R 60/40 14.5 tex環(huán)錠混紡紗，緯紗為棉/粘膠/銅離子聚丙烯腈纖維45/40/15 14.5 tex混紡紗，計(jì)算得出織物中銅離子聚丙烯腈纖維含量為5.83%。

織物2：經(jīng)密550根/10 cm，緯密354根/10 cm，平紋織物，經(jīng)紗為C/R 60/40 14.5 tex環(huán)錠混紡紗，緯紗為棉/粘膠/銅離子聚丙烯腈纖維40/30/30 14.5 tex混紡紗與JC 14.5 tex紗按1∶1比例引入，計(jì)算得出織物中銅離子聚丙烯腈纖維含量為5.73%。

兩種織物抗菌性根據(jù)GB/T 20944.3—2008《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià) 第3部分：振蕩法》進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見表2。

從表2可以看出，兩種抗菌織物均具有較好的抗菌效果。這表明，在保證銅離子改性聚丙烯腈纖維在織物中含量達(dá)到要求的前提下，銅離子改性聚丙烯腈纖維略微分布不均勻?qū)椢锏目咕阅苡绊懖淮?。因此，在一定范圍?nèi)可以將含有銅離子改性聚丙烯腈纖維的抗菌紗線與其他紗線間隔排列，設(shè)計(jì)不同的抗菌織物。

表2兩種抗菌織物的抗菌性測(cè)試結(jié)果

織物試樣活菌濃度平均值/×104 CFU·mL-1 B菌 C菌 A菌 對(duì)照樣活菌濃度平均值/×105 CFU·mL-1B菌 C菌 A菌抑菌率/%B菌 C菌 A菌織物1織物29.76.55.25.47.98.112126.36.3111195.6295.1595.5794.3896.3096.20

4 結(jié)論

本文選用銅離子改性聚丙烯腈纖維作為抗菌纖維，對(duì)其基本性能和抗菌性進(jìn)行了研究，并通過對(duì)含有該纖維的抗菌織物的性能進(jìn)行了相關(guān)研究，可以得出如下結(jié)論。

(1)銅離子改性聚丙烯腈纖維中銅離子含量可以達(dá)到39 298.2 mg/kg，纖維的標(biāo)準(zhǔn)回潮率可達(dá)10.9%左右，銅離子與較高的回潮率實(shí)現(xiàn)了協(xié)同高效抗菌。

(2)測(cè)試結(jié)果顯示，銅離子改性聚丙烯腈纖維對(duì)3種菌群的抑菌率均在95%以上。銅離子改性聚丙烯腈纖維在抗菌織物中的含量達(dá)到5.8%時(shí)，織物對(duì)3種菌種的抑菌率可達(dá)95%以上。

(3)在保證銅離子改性聚丙烯腈纖維用量達(dá)到織物抗菌性所需的臨界用量后，銅離子改性聚丙烯腈纖維即便出現(xiàn)略微分布不均勻，也不會(huì)影響織物的抗菌性能。