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1殼聚糖抗菌機(jī)理

棉家紡織物由于具有優(yōu)良的服用舒適性、吸濕性、透氣性和抗靜電性等優(yōu)點(diǎn)[1],深受人們的歡迎,但是棉織物的耐微生物性能較差,極易成為細(xì)菌滋生繁衍和傳播的場(chǎng)所。各種細(xì)菌在條件適宜時(shí)會(huì)在織物上迅速繁殖,不僅損害纖維素纖維織物,還會(huì)對(duì)皮膚產(chǎn)生異常的刺激,并誘發(fā)皮膚病[2]。因此,必須重視棉家紡織物的抗菌整理。

甲殼素是一種帶正電荷的堿性多糖[3],廣泛存在于蝦、蟹、昆蟲的甲殼,以及真菌(酵母、霉菌)的細(xì)胞壁和植物(如蘑菇)的細(xì)胞壁中,是自然界中僅次于纖維素的第二大天然高分子化合物[1]。甲殼素經(jīng)濃堿處理,脫去分子中的乙?；?/span>,轉(zhuǎn)化為可溶性的脫乙酰甲殼素,又稱甲殼胺或殼聚糖,其學(xué)名為1,4-二-氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖,或簡(jiǎn)稱聚氨基葡萄糖[4]。

殼聚糖的成膜性強(qiáng),且因與纖維素的分子結(jié)構(gòu)相似,對(duì)其有很好的吸附性和相容性。殼聚糖的羥基及部分氨基可與纖維素纖維的羥基形成眾多的分子間氫鍵[5],而殼聚糖的溶劑,即某些稀酸也可以作為兩者的交聯(lián)劑。如經(jīng)過多元羧酸等交聯(lián)劑的作用,殼聚糖可結(jié)合在織物上,在織物表面形成一層抗菌保護(hù)層,使棉織物具有優(yōu)良的抗菌效果。

作為天然可再生資源,殼聚糖具有廣譜抗菌性、生物活性、生物可降解性、生物可相容性、無(wú)毒性以及極好的螯合能力,且能加速傷口愈合[6]。

使殼聚糖產(chǎn)生抗菌性的方法有三種:(1)將高分子量的脫乙酰甲殼素用鹽酸或酶(一般是甲殼素酶、脫乙酰酶、纖維素酶)進(jìn)行處理,使氨基葡萄糖形成5~6個(gè)連續(xù)的脫乙酰甲殼素低聚糖;(2)將脫乙酰甲殼素的分子量變成40000~50000的低級(jí)分解糖;(3)將脫乙酰甲殼素季銨鹽化。我們采用第(2)種方法與第(3)種方法相結(jié)合,將已具有抗菌性的低分子量殼聚糖季銨鹽化,以產(chǎn)生更優(yōu)良的抗菌性能。將脫乙酰甲殼素季銨鹽化也有三種方法:

(1)根據(jù)脫乙酰甲殼素能溶于各種稀有機(jī)酸的特性,將脫乙酰甲殼素溶于稀醋酸中,通過鹽式鍵季銨

2試驗(yàn)部分[8~10]

2.1材料及設(shè)備

2.1.1材料

254cm19.6/19.6268268純棉漂白布;

254cm14.9/14.9378378純棉印花布。

2.1.2測(cè)試設(shè)備

洗衣機(jī)、白度儀、攪拌器、天平等。

2.1.3生產(chǎn)設(shè)備

平幅L-Box280型汽蒸練漂聯(lián)合機(jī)(國(guó)產(chǎn)),280型圓網(wǎng)印花機(jī)(奧地利齊瑪公司),280型熱風(fēng)

采用YG(B)026D-250強(qiáng)力機(jī)按GB3923—1983進(jìn)行測(cè)試(表1)。



表1中,用殼聚糖及多元羧酸處理棉織物后,其經(jīng)向撕破強(qiáng)力和緯向撕破強(qiáng)力都有不同程度的下降。

2.4.3抗菌性

試驗(yàn)菌株金黃色葡萄球菌(ATCC6538)由軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院消毒檢測(cè)中心提供,培養(yǎng)9代。

試驗(yàn)樣品殼聚糖整理純棉織物。

檢測(cè)方法取直徑為5cm的圓形滅菌檢測(cè)樣品、對(duì)照樣品各4層,分別裝入無(wú)菌三角瓶中;取肉湯菌懸浮液1mL,使其均勻分布在上述檢測(cè)樣品和對(duì)照樣品上,封好瓶口,作用時(shí)間為0、22h;加入100mLPBS(磷酸緩沖鹽溶液),振搖1min,各取試樣1mL,傾注法接種平皿,置37℃培養(yǎng)48h,菌落計(jì)數(shù)。試驗(yàn)重復(fù)3次,并測(cè)試皂洗10次后織物的抑菌性能(表2),皂洗標(biāo)準(zhǔn)參照JIS02217-130。

由表2知,經(jīng)殼聚糖整理的純棉織物37℃條件下,作用22h對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌效果優(yōu)良,皂洗10次后仍有較好的效果。這說明殼聚糖在纖維素纖維上固著良好,故整理后織物的抑菌性能持久。

2.4.4水洗尺寸變化率

參照GB/T411—1993,由山東省紡織產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心測(cè)試(表3)。



由表3知,經(jīng)殼聚糖整理后,純棉漂白織物的水洗尺寸變化率不大,提高了織物穩(wěn)定性。這是因?yàn)闅ぞ厶窃诮宦?lián)劑BTCA的作用下,與纖維素纖維發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。如果

參照GB/T411—1993和GB/T2912.1—1998,分別測(cè)定紡織品色牢度及甲醛含量(表4),由山東省紡織產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心測(cè)試。



由表4知,整理后的印花織物耐摩擦牢度和耐洗色牢度都符合檢測(cè)要求,且基本不含甲醛。

3結(jié)果與討論

殼聚糖在整理浴配方中所占的比例越高,織物的強(qiáng)力損失越少,抑菌效果也會(huì)越好,但手感會(huì)發(fā)硬。BTCA(1,2,3,4-丁烷四羧酸)所占比例越高,織物的強(qiáng)力損失越大,但折皺回復(fù)性越好。交聯(lián)反應(yīng)越充分,殼聚糖與纖維素纖維的結(jié)合越牢固,皂洗牢度也越好。這可能是因?yàn)闅ぞ厶桥c纖維素交聯(lián)反應(yīng)的效率不如BTCA。此外,在整理浴中增加殼聚糖的濃度,可以大大提高殼聚糖在織物上的吸附量,對(duì)交聯(lián)酯鍵沒有明顯影響;但當(dāng)殼聚糖濃度過高時(shí),會(huì)使整理浴的粘度增加,阻止交聯(lián)劑分子滲透進(jìn)入纖維,因而降低了交聯(lián)反應(yīng)的效率。

焙烘溫度是影響處理效果最重要的因素之一,隨著焙烘溫度的升高,織物上的殼聚糖吸附量會(huì)上升,交聯(lián)酯量、折皺回復(fù)角會(huì)增加,強(qiáng)力和白度則下降。綜合考慮,用于生產(chǎn)的焙烘溫度以175~180℃為宜。

4結(jié)論

4.1用殼聚糖對(duì)織物進(jìn)行抗菌整理,經(jīng)測(cè)試,織物的抑菌率超過90%,皂洗10次后的織物抑菌率仍超過70%,耐洗性優(yōu)良。

4.2因所用原料都是環(huán)

4.3新的殼聚糖改性劑正在研究中,以提高殼聚糖的水溶性與抗菌性。