棉针织物纳米银／壳聚糖抗菌整理

摘要：采用纳米银／壳聚糖复合抗菌整理对棉针织物进行抗菌加工。结果表明，优化的抗菌整理工艺为：先进行纳米银抗菌整理，纳米银60ixg／L，黏合剂PDA10g／L，分散剂LA20g／L，渗透剂T6g／L，50浸渍处理20min；随后进行壳聚糖整理，其用量为2OL。采用纳米银和壳聚糖复合抗菌整理，降低了纳米银的流失，抑制了织物色变，提高了耐洗性，抗菌整理织物经50次水洗后仍能保持较好的抗菌效果。

棉针织物在使用、贮存和运输过程中，易成为微生物附着的载体和传播的介质。天然纤维的抗菌主要采用后整理方式，理想的抗菌整理应满足无毒，不影响纺织品性能或外观，与常规加工工艺相容，并能耐多次水洗等要求。

抗菌整理剂的种类很多，其中纳米银和壳聚糖因其高效环保而倍受关注。纳米银具有广谱、高效持久、不易产生抗药性、对人体无毒无刺激等优点，但在使用过程中易变色，且成本高。壳聚糖属于非溶出型抗菌剂，具有生物降解性、生物相容性、无毒、可复原，抗菌效果持久的特点，但壳聚糖易导致手感发硬牢度不佳，因而其应用受到限制。

本试验利用纳米银／壳聚糖对棉织物进行抗菌整，并对整理工艺和效果进行研究。

1试验

1．1材料及设备

织物：纯棉针织布

药品：纳米银整理剂(粒径为5—25nzD_，成都汉德生物科技有限公司)，黏合剂PDA、快速渗透剂T(工业级，上海天坛助剂有限公司)，壳聚糖、蛋白胨、牛肉膏、氯化钠、琼脂、硫化钠(分析纯，成都科龙试剂厂)，金黄色葡萄球菌设备控温烘箱，轧车，生化培养箱，显微镜，血球计数器，白度仪，高压蒸汽消毒锅，无菌操作台

1．2试验内容

1．2．1抗菌整理液的制备

(1)纳米银整理液

称取一定量的纳米银溶液，加入热水使之充分分散，加人各类助剂配制成所需浓度的纳米银整理液，再用超声波进行分散处理，待用。

(2)壳聚糖整理液

称取一定量壳聚糖加人2％的醋酸溶液中，溶解后配制成所需浓度的整理液。

1．2．2抗茵整理工艺

(1)纳米银整理工艺浸渍(浴比1：20)一预烘(80℃×120s)一焙烘(120℃X90s)

(2)壳聚糖整理工艺浸渍(浴比l：50)一干燥(80℃)

1．3测试方法

(1)织物银含量表征(浸渍硫化钠白度法)

极微量的银离子就可以与硫化钠溶液发生反应，生成黑色硫化银沉淀。利用这一显色反应，将整理织物浸渍在硫化钠溶液中，织物上的银离子与硫化钠反应生成硫化银沉积在织物上，使织物显现出深浅不同的灰色。灰色越深，说明银含量越高，抗菌效果就越好。因此，通过测定织物白度就可以简便快速判断织物的载银量。

织物经纳米银溶液处理后烘干，水洗5次，烘干，用0．08g／mL硫化钠溶液浸泡5min，烘干，测定织物白度。水洗可去除织物表面的吸附银，因而白度可反映织物上的有效载银量。

(2)白度在SBDY一1数显白度仪上测试，以白度保留值表示。将待测织物叠8层测试白度4次，取平均值。

(3)手感采用主观评价方法，即采用“捏、摸、抓、看”的方法，评定织物的滑爽、软糯、丰满、弹性、挺括、身骨和活络度等手感特征。为了更直观地进行比较，采用5级表示法，1级最差，5级最好。

(4)抗菌性能参照FZ／T73023--2006{抗菌针织品》中附录D，以振荡法测定织物抗菌性能，菌种为金黄色葡萄球菌，试样的抗菌性能以抗菌率表示，按式

(1)计算：

抗菌率=[(A—B)／A]×100％ (1)

式中：A——未处理织物上的活菌数

B—处理织物上的活菌数

(5)抗菌效果耐洗性参照FZ／T73023—2006《抗菌针织品》中附录C的简化洗涤条件及程序，对待测整理织物进行标准洗涤。洗涤条件及步骤：用2WE标准合成洗涤剂，浴比1：30，水温(40±3)℃，投入试样，洗涤5min，然后于常温下用自来水清洗2min，计为洗涤1次。多次洗涤后测试其抗菌性能。

(6)扫描电镜用KYKY一2800扫描电镜观察纤维整理前后的表面形态。

2结果与讨论

由于纳米银带负电，而壳聚糖带正电，两者一浴加工时会使整理液产生絮凝，因此纳米银／壳聚糖抗菌整理分两步法进行。

2．1纳米银整理工艺

2．1．1纳米银整理剂用量

纳米银整理液的用量会影响织物的抗菌效果和织物白度。纳米银整理液含量过高，会使纳米银大量附着在织物表面，降低织物白度；用量过低，则会影响织物的抗菌效果。改变纳米银整理剂用量，对织物进行整理，测定整理织物的白度，结果见表1。

由表1可以看出，随纳米银整理剂用量增大，整理织物白度下降；纳米银整理剂用量为4Og／L时，两者白度差达到最大；再增加纳米银整理剂用量，白度差变小，说明织物上的纳米银浓度趋于平衡，吸附在织物表面纳米银的量增加。从经济和实用角度考虑，取纳米银整理剂用量为6Og／L。

2．I．2浸渍温度和时间

改变浸渍温度和时间，对织物进行纳米银抗菌整理，结果见表2。由表2可以看出，浸渍温度升高，整理织物白度下降，表明织物对纳米银的吸附增强；相同浸渍温度下，延长浸渍时间，整理织物白度下降，说明升高浸渍温度和延长浸渍时间都会提高纳米银对织物的渗透和吸附。高温有利于纤维溶胀和纳米银扩散，但温度过高，纳米银则易在织物表面团聚；浸渍时间长，有利于纳米银的充分扩散和吸附，但同时也会增加纳米银在织物的表面吸附，导致整理织物白度下降，影响织物外观效果。因此，取浸渍处理条件为50℃×20min。

2．1．3助剂对纳米银整理的影响

在抗菌整理过程中发现，织物表面易出现不匀、色花和纳米银易洗脱等现象。为提高纳米银的渗透、均匀和耐洗坚牢度，需使用黏合剂、渗透剂和分散剂。由于整理液中的纳米银带负电，应注意助剂的选择和添加次序，以防止整理液出现沉淀和絮凝。在纳米银用量为60~g,／L的条件下，依次加入黏合剂、分散剂和渗透剂，测定织物的白度和手感，结果见表3、表4和表5。

由表3知，黏合剂PDF用量对织物的白度、手感都有影响。当黏合剂用量超过lOg／L后，整理织物浸渍硫化钠后的白度基本不变。这说明黏合剂对纳米银具有较强的固定作用，能减少纳米银的洗脱量。

由表4可知，当分散剂LA用量达到30g／L后，织物的白度差增大，说明整理织物表面吸附的纳米银量增加，手感变差。因此，取分散剂LA用量为2OG/L。由表5可见，随着渗透剂T用量的增加，整理织物的白度随之下降，手感变差。当渗透剂T用量为6G/L时，织物的白度差较小，说明此时织物对纳米银的吸附较好。因此，取渗透剂T用量为6g／L。

由此得纳米银整理液优化工艺：纳米银60ug/L，黏合剂PDA10g／L，分散剂LA20g／L，渗透剂T6g／L；50℃浸渍处理20min。

2．2壳聚糖抗菌整理

壳聚糖分子中含有的大量游离一NH基可在酸性条件下形成一NH，基，使壳聚糖具有抗菌作用。壳聚糖分子中一NH基的邻位是一OH基，可借助氢键和盐键形成具有类似网状结构的笼形分子，从而对纳米银具有稳定的配位作用，有效保护纳米银不被氧化，达到抑制纳米银变色的目的。同时壳聚糖分子结构与纤维素纤维结构相似，两者可以通过氢键或较强的分子间作用力形成共晶结构，在纤维表面形成保护膜，阻止纳米银的洗脱，提高抗菌整理织物的耐洗性。但壳聚糖加入过多反而会影响织物的手感和白度，需对壳聚糖用量进行优化。

由表6知，壳聚糖对织物白度的影响不大，当其用量达到100L时，织物手感变差。由于本研究中纳米银为主抗菌剂，壳聚糖主要起保护和抑制变色作用，因此为防止织物手感变差，选择壳聚糖用量为20g／L。

2．3织物整理后的性状表征

2．3．1扫描电镜

抗菌整理前后棉纤维的SEM照片见图l。由图I可以看出，未整理棉纤维(a)表面较为粗糙，存在明显的沟槽和裂隙，有利于纳米银的渗透；经抗菌整理后棉纤维(b)，表面均匀覆盖了一层壳聚糖膜，水洗50次后仍可保持完整。

2．3．2抗茵效果

抗菌整理后棉针织物的抗菌效果见表7。由表7可以看出，随着洗涤次数的增加，整理织物抗菌效率略有下降。由于采用了纳米银和壳聚糖复合整理，纳米银的水洗损失较少；在纳米银用量较小的情况下，抗菌整理织物水洗50次后对金色葡萄球菌的抗菌率仍可在90％以上，具有较高的抗菌效果。

3结论

(1)采用纳米银／壳聚糖对棉针织物进行复合抗菌加工，优化的纳米银抗菌整理液处方为：纳米银60g／L，黏合剂PDA10g／L，分散剂LA2Og／L，渗透剂T6g／L；浸渍处理条件为5O℃×20rain；为保证织物手感，壳聚糖用量为2Og/L。

(2)采用纳米银和壳聚糖复合抗菌整理，降低了纳米银的流失，抑制了织物色变，提高了耐洗性，抗菌整理织物经5O次水洗后仍能保持较好的抗菌效果。