黃惠標(biāo),宋慎群,何曉霞,周 莉,李明華
(江蘇康溢臣生命科技有限公司,江蘇 南通 226300)
“科技、綠色、時(shí)尚”是紡織行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的主題,以功能化、柔性化為特征的紡織纖維的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)是紡織行業(yè)價(jià)值提升的重要路徑。近年來(lái),紡織品消費(fèi)市場(chǎng)呈現(xiàn)出綠色消費(fèi)、健康消費(fèi)的新趨勢(shì)。因此,開(kāi)發(fā)綠色、健康功能纖維材料既符合行業(yè)發(fā)展需求,也符合消費(fèi)者需求。黏膠纖維的材料來(lái)源豐富,具有吸濕性好、穿著舒適、可降解再生的特點(diǎn)[1]。薄荷纖維、茶纖維等以植物提取物為功能劑的改性黏膠纖維具有抗菌功能。為了提高黏膠纖維的功能與附加值,本研究采用板藍(lán)根提取物與硅藻土作為功能劑,通過(guò)共混紡絲將功能劑添加到黏膠紡絲液中,在保持黏膠纖維原有優(yōu)良性質(zhì)的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)具有抗菌除臭功能的黏膠纖維。
實(shí)驗(yàn)材料:普通黏膠纖維,38 mm,1.67 dtex;黏膠紡絲液(纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.90%,山東銀鷹化纖有限公司);板藍(lán)根提取物(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.0%,西安優(yōu)碩生物科技有限公司);硅藻土(粒徑不超過(guò)20 μm,森大硅藻土材料有限公司)。
實(shí)驗(yàn)試劑:硫酸(分析純,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.00%)、硫酸鋅(分析純)、硫酸鈉、氨水(分析純)、醋酸(分析純)、異戊酸(分析純)等,購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;金黃色葡萄球菌(ATCC 6538)、大腸埃希菌(8099)、白色念珠菌(ATCC 10231)、肺炎克雷伯氏菌(ATCC 4352),購(gòu)于北京中源合聚生物科技有限公司。
實(shí)驗(yàn)儀器:球磨機(jī)(XQM-4型,長(zhǎng)沙德科儀器設(shè)備有限公司);電子單纖維強(qiáng)力儀(LLY-06型,萊州市電子儀器有限公司)等。
1.2.1 抗菌除臭黏膠纖維的制備
稱(chēng)取板藍(lán)根提取物20 g,將其溶解于100 mL蒸餾水中,置于45 ℃水浴鍋中充分?jǐn)嚢枞芙狻⒐柙逋林糜?5 ℃烘箱中烘燥2 h,然后放入XQM-4型球磨機(jī)中,轉(zhuǎn)速設(shè)為150 r/min,球磨3 h。將烘燥研磨后的3 g硅藻土加入配置好的板藍(lán)根溶液中,讓兩者充分混合,于45 ℃、28 kHz超聲波下振蕩1 h。將板藍(lán)根、硅藻土混合溶液按1∶10(體積比)加入黏膠紡絲液中,將配制好的紡絲液用電子攪拌器快速攪拌,待其混合均勻后,放于25 ℃室溫下靜置2 h,然后過(guò)濾、脫泡、熟成,采用紡制普通黏膠纖維的濕法紡絲工藝制備長(zhǎng)度為38 mm、線(xiàn)密度為1.67 dtex的抗菌除臭黏膠纖維。
1.2.2 性能測(cè)試
采用JSM-6390 LV掃描電鏡觀察普通黏膠纖維和抗菌除臭黏膠纖維的縱向形貌。
參照GB/T 14463—2022《粘膠短纖維》,測(cè)試普通黏膠纖維和抗菌除臭黏膠纖維的基本機(jī)械性能。
參照GB/T 20944.3—2008《紡織品 抗菌性能的評(píng)價(jià)第3部分:振蕩法》,以10倍稀釋法將菌液稀釋到合適倍數(shù)并培養(yǎng),根據(jù)18 h后對(duì)照樣和實(shí)驗(yàn)樣活菌濃度的平均值計(jì)算功能纖維的抑菌率。
參照GB/T 33610.2—2017《紡織品 消臭性能的測(cè)定第2部分:檢知管法》和GB/T 33610.3—2019中的氣相色譜法,對(duì)消除異戊酸、氨氣和醋酸的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。
普通黏膠纖維的縱向表面如圖1所示,從中可以看出,普通黏膠纖維表面有凹槽且光滑。經(jīng)過(guò)改性處理后,功能黏膠纖維表面有明顯的附著物,這是由于在紡絲加工過(guò)程中,功能劑在纖維成形過(guò)程中向外擴(kuò)散分布于纖維表面,如圖2箭頭所示。
圖1 普通黏膠纖維掃面電鏡圖
圖2 功能黏膠纖維掃面電鏡圖
纖維的基本機(jī)械性能如表1所示。由表1可知,功能黏膠纖維的干態(tài)斷裂強(qiáng)度、濕態(tài)斷裂強(qiáng)度和干態(tài)斷裂伸長(zhǎng)率略低于普通黏膠纖維,這是因?yàn)樘砑影逅{(lán)根提取物和硅藻土后改變了纖維的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致干態(tài)斷裂強(qiáng)度、濕態(tài)斷裂強(qiáng)度下降,但是強(qiáng)度變化不大,不影響后續(xù)紡織加工使用[2]。另外,線(xiàn)密度偏差、硫殘量、疵點(diǎn)、干態(tài)斷裂強(qiáng)力變異系數(shù)等指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
表1 纖維的基本機(jī)械性能
功能黏膠纖維抗菌性能測(cè)試結(jié)果如表2所示。由表2可以看出,抗菌除臭黏膠纖維對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、白色念珠菌以及肺炎克雷伯氏菌的抑制率分別為92.00%、86.00%、83.00%和86.00%,均顯示出良好的抑菌活性,這是由于板藍(lán)根提取物中靛藍(lán)、靛玉紅、色胺酮等化合物對(duì)細(xì)菌和真菌都有明顯的抑制作用[3]。
表2 功能黏膠纖維抗菌性能測(cè)試結(jié)果
功能黏膠纖維的除臭效果如表3所示。由表3可以看出,功能黏膠纖維對(duì)異戊酸、氨氣和醋酸的濃度降低率分別為92.40%、98.00%和88.00%,均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。這是由于硅藻土微細(xì)孔多,比表面積大,吸附力強(qiáng),對(duì)異味氣體具有較強(qiáng)的吸附效果[4],在紡絲加工過(guò)程中,硅藻土被添加到纖維中,使纖維有了很好的除臭功能。
表3 功能黏膠纖維的除臭效果
(1)將板藍(lán)根提取物水溶液、硅藻土與黏膠纖維共混紡絲,制成的抗菌除臭黏膠纖維縱向結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化,基本力學(xué)性能符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),能滿(mǎn)足后續(xù)紡紗織造的需求。
(2)抗菌除臭黏膠纖維具有較好的抗菌除臭效果。同時(shí),纖維中的板藍(lán)根提取物對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、白色念珠菌和肺炎克雷伯氏菌均顯示出良好的抑制效果,阻礙細(xì)菌滋生,使細(xì)菌分解人體分泌物產(chǎn)生的異味成分大量減少,可間接除臭。硅藻土可直接吸附臭味組分,使除臭效果達(dá)到最佳。
(3)在紡絲過(guò)程中添加功能劑,與基材充分混合,由此制得的功能纖維抗菌除臭效果較為持久,適用于運(yùn)動(dòng)服、功能內(nèi)衣、襪子及家紡產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。