董 艷

(浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 紹興 312000)

隨著人民生活水平的提高和人們健康、環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，抗菌纖維的需求必構(gòu)成潛在巨大的市場(chǎng)，抗菌纖維的生產(chǎn)將成為一個(gè)新興的重要產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。隨著抗菌紡織品的蓬勃發(fā)展，抗菌纖維和抗菌紡織品倍受人們的青睞，現(xiàn)已有各種抗菌產(chǎn)品紛紛涌入市場(chǎng)。 為了規(guī)范這一市場(chǎng)，就需要一個(gè)合理而有效的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。迄今為止，國(guó)際上對(duì)紡織品抗菌性能測(cè)試的方法還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)驗(yàn)菌種、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)方法等方面都有一定的差異，不同的檢測(cè)方法對(duì)檢測(cè)結(jié)果也有影響，尤其是纖維的抗菌性能檢測(cè)較繁瑣，且費(fèi)用較高，這在一定程度上制約了抗菌紡織品檢測(cè)的規(guī)范性。

本文從金屬離子溶出機(jī)理[1]出發(fā)，即利用含金屬離子的納米抗菌材料[2]，如無(wú)機(jī)復(fù)合納米(銀系、鈦系等)抗菌粉體，能夠在一定的條件下溶出金屬離子，使抗菌材料具有抗菌性，利用這一特點(diǎn)來(lái)研究納米抗菌纖維浸泡液的電導(dǎo)率與所開(kāi)發(fā)出抗菌纖維的抗菌性能的關(guān)系，來(lái)間接評(píng)價(jià)納米抗菌纖維的抗菌性。

1 試 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

材料：普通滌綸(1.5 D×38 mm，)、納米銅狀無(wú)機(jī)抗菌滌綸(1.5 D×38 mm)、納米銅狀無(wú)機(jī)抗菌丙綸(1.5 D×38 mm)，均為市售，自制稀土抗菌錦綸。PBS緩沖液，營(yíng)養(yǎng)瓊脂(若干)。金黃色葡萄球菌(S.aureus)NCTC 26025( 由青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院菌種室保藏)。

儀器：電導(dǎo)率測(cè)試儀(上海理達(dá)儀器廠，DDS-11A型精密)、恒溫水浴鍋(江蘇國(guó)華儀器廠，HH-4型數(shù)顯，帶磁力攪拌)、恒溫振蕩器(上海躍進(jìn)毅力器械廠，THZ-82型)； 電熱恒溫培養(yǎng)箱(南京市江寧電器儀器廠，J303-4型)，滅菌鍋，移液管、三角燒瓶和平皿(若干)。

1.2 納米纖維浸泡液抗菌性能的表征

取定量纖維，放入定量20 ℃蒸餾水中，按實(shí)驗(yàn)要求浸泡一定時(shí)間，分別測(cè)定各實(shí)驗(yàn)中的浸泡液電導(dǎo)率，選擇4種纖維浸泡10 h以后的浸泡液，參考美國(guó)道康寧公司開(kāi)發(fā)的振蕩燒瓶法[3]Shake Flask Method來(lái)測(cè)定抗菌效果。燒瓶振蕩法能夠使細(xì)菌與纖維浸泡液中溶出離子充分接觸，通過(guò)平皿菌落記數(shù)可以測(cè)得浸泡液的抑菌率，有效直觀的來(lái)評(píng)價(jià)抗菌效力。

2 結(jié)果與討論

2.1 抗菌纖維離子溶出的影響因素分析

2.1.1 試驗(yàn)時(shí)間與浸泡液電導(dǎo)率的關(guān)系

分別作4種纖維在20 ℃、37 ℃和60 ℃條件下，浸泡時(shí)間與浸泡液電導(dǎo)率的折線圖，見(jiàn)圖1、圖2和圖3。

圖1 20 ℃時(shí)纖維浸泡液電導(dǎo)率隨時(shí)間變化圖

圖2 37 ℃時(shí)纖維浸泡液電導(dǎo)率隨時(shí)間變化圖

圖3 60 ℃時(shí)纖維浸泡液電導(dǎo)率隨時(shí)間變化圖

從圖1～3中可以看出：普通滌綸的電導(dǎo)率曲線受溫度的影響最?。?抗菌滌綸和抗菌丙綸的電導(dǎo)率曲線的特征受溫度的影響不大，但在其它條件相同時(shí)浸泡，其電導(dǎo)率隨溫度的提高而提高，每增加20 ℃其電導(dǎo)率約增加一倍；抗菌錦綸的電導(dǎo)率曲線受溫度的影響最大，隨溫度的提高電導(dǎo)率在達(dá)到拐點(diǎn)后的斜率明顯減小，即平衡時(shí)間縮短。

分析以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，抗菌纖維浸出液的電導(dǎo)率隨時(shí)間的延長(zhǎng)總體呈上升趨勢(shì)，但由于各化纖均經(jīng)過(guò)后整理加工，表面抗靜電劑等化學(xué)物質(zhì)很快溶出，且初始階段以纖維表面為界，內(nèi)外離子的濃度差較大，因此在初始階段浸泡液的電導(dǎo)率表現(xiàn)出較快的上升趨勢(shì)，其中，由于抗菌錦綸與其他三種纖維不同，它是稀土納米抗菌材料，其浸泡液表現(xiàn)出的電導(dǎo)率也明顯高于銀系抗菌材料；之后由于纖維表面化學(xué)物質(zhì)的溶出逐漸減少，且內(nèi)外濃度差也逐漸減小，浸泡液的電導(dǎo)率便逐漸趨于平衡。溫度越高，平衡時(shí)間越短。

2.1.2 試驗(yàn)溫度與浸泡液電導(dǎo)率的關(guān)系

圖4 不同溫度下蒸餾水電導(dǎo)率變化圖

分別測(cè)試4種纖維在5 min(初始階段)、300 min(數(shù)值趨于穩(wěn)定階段)和600 min(試驗(yàn)結(jié)束時(shí))三個(gè)時(shí)間下，浸泡溫度與浸泡液電導(dǎo)率的散點(diǎn)圖，見(jiàn)圖5、圖6和圖7。

圖5 5 min后纖維浸泡液電導(dǎo)率隨溫度變化圖

圖6 300 min后纖維浸泡液電導(dǎo)率隨溫度變化圖

圖7 600 min后纖維浸泡液電導(dǎo)率隨溫度變化圖

由布朗運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，在其它條件一定的情況下，溶液中離子的擴(kuò)散系數(shù)與溫度正相關(guān)，由于蒸餾水中離子含量穩(wěn)定且數(shù)量相對(duì)較少，因此，圖4電導(dǎo)率起始線形上升，很快達(dá)到平衡。而對(duì)于離子含量較為復(fù)雜的各種纖維浸泡液，隨溫度升高，離子運(yùn)動(dòng)加劇，浸泡時(shí)間內(nèi)電導(dǎo)率隨溫度上升幾乎成線形上升趨勢(shì)變化； 同時(shí)可以看出，納米抗菌錦綸離子溶出的速度和數(shù)量明顯高于納米銀抗菌滌綸和普通滌綸，而納米銀抗菌滌綸又高于普通滌綸。

2.1.3 浸泡次數(shù)與浸泡液電導(dǎo)率的關(guān)系

在20 ℃下，4種抗菌纖維分別浸泡不同次數(shù)后，各纖維浸泡液的電導(dǎo)率變化如圖8、圖9、圖10和圖11所示。

圖8 20 ℃下普通滌綸浸泡3次

圖9 20 ℃下抗菌滌綸浸泡3次

圖10 20 ℃下抗菌丙綸浸泡3次

圖11 20 ℃下抗菌錦綸浸泡3次

浸泡次數(shù)對(duì)抗菌離子的影響歸根結(jié)底還是浸泡時(shí)間的影響，抗菌離子的溶出數(shù)量隨著浸泡次數(shù)的增加而降低，但對(duì)于普通滌綸、抗菌滌綸和抗菌丙綸，第二次浸泡時(shí)，離子溶出明顯降低，而對(duì)于抗菌錦綸，再次浸泡，仍有大量離子溶出，但各種纖維在反復(fù)浸泡3次后(每次浸泡10 h)，浸出液的電導(dǎo)率值都已基本趨于穩(wěn)定，離子溶出達(dá)到平衡，那么抗菌錦綸的抗菌耐久性能要好于抗菌滌綸。通過(guò)本試驗(yàn)，可以認(rèn)為抗菌纖維的抗菌效果與離子溶出相關(guān)，各種纖維耐浸泡次數(shù)在一定程度上反映了纖維的耐反復(fù)洗滌性能即抗菌耐久性能。

2.2 纖維抗菌耐久性與浸泡液電導(dǎo)率的關(guān)系

為了驗(yàn)證以上設(shè)想的結(jié)論，選擇4種纖維浸泡10 h以后的浸泡液作為抗菌試驗(yàn)的檢測(cè)材料，將其抗菌效果結(jié)合浸泡液電導(dǎo)率作分析。將抗菌試驗(yàn)結(jié)果整理計(jì)算可以得出表1。

表1 抗菌試驗(yàn)結(jié)果

以上試驗(yàn)結(jié)果抗菌樣與對(duì)比樣抑菌率差值大于26%，試驗(yàn)結(jié)果有效。經(jīng)過(guò)3次反復(fù)浸泡以后，3種抗菌纖維的抗菌性能分別降低了66.6%、0%、22.8%，由此可以看出，抗菌丙綸試樣的耐浸泡性能即抗菌耐久性最好，抗菌錦綸次之，抗菌滌綸最差。同時(shí)，對(duì)于抗菌機(jī)理相同的抗菌滌綸和抗菌丙綸纖維，其電導(dǎo)率大小一直相當(dāng)，而試驗(yàn)結(jié)果也表明，二者基本接近，這與試驗(yàn)結(jié)果中設(shè)想是基本一致的。由此得出，對(duì)于同系抗菌材料，其浸出液的電導(dǎo)率與纖維的抑菌性能密切相關(guān)。

3 結(jié) 論

(1)抗菌纖維浸泡液的電導(dǎo)率隨時(shí)間的延長(zhǎng)總體呈上升趨勢(shì)，但由于各纖維都經(jīng)過(guò)后整理加工，表面的一些化學(xué)物質(zhì)很快溶出。且在初始階段以纖維表面為界，內(nèi)外離子的濃度差較大，因此在初始階段浸泡液的電導(dǎo)率表現(xiàn)出較快的上升趨勢(shì)；之后由于纖維表面化學(xué)物質(zhì)的溶出逐漸減少，且內(nèi)外濃度差也逐漸減小，浸泡液的電導(dǎo)率便逐漸趨于平衡。從上述試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，溫度越高，到達(dá)平衡的時(shí)間越短。

(2)在其它條件一定的情況下，溶液中離子的擴(kuò)散系數(shù)與溫度正相關(guān)，隨溫度升高，離子運(yùn)動(dòng)加劇，一定浸泡時(shí)間內(nèi)電導(dǎo)率隨溫度上升幾乎成線形上升趨勢(shì)變化。

(3)浸泡次數(shù)對(duì)抗菌粒子的影響歸根結(jié)底還是浸泡時(shí)間的影響，各種纖維耐浸泡次數(shù)在一定程度上反映了纖維的耐反復(fù)洗滌性能即抗菌耐久性能，我們可以得出結(jié)論對(duì)于同系抗菌材料，其浸出液的電導(dǎo)率與纖維的抑菌性能密切相關(guān)。但有關(guān)纖維的抑菌率和浸泡液電導(dǎo)率之間的相互關(guān)系有待進(jìn)一步研究。

[1] 楊修春，杜天倫．離子交換法在鈉鈣硅酸鹽玻璃中原位合成銀納米顆粒研究[J]．硅酸鹽學(xué)報(bào)，2005(11)：45-48．.

[2] 林大偉．納米技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展 [J] ．海峽科技，2001(11)：63-65.

[3] 金永安，姜生．紡織品抗菌性能檢測(cè)方法及評(píng)估[J] ．北京紡織，2005 (1)：65-68.