DF纳米银抗菌剂对复合织物性能影响的研究

徐 佳，徐旭凡

(嘉兴学院 材料与纺织工程学院，浙江 嘉兴 314001)

DF纳米银抗菌剂对复合织物性能影响的研究

徐 佳，徐旭凡

(嘉兴学院 材料与纺织工程学院，浙江 嘉兴 314001)

TPU膜复合织物分别以锦纶、涤纶及棉为基布贴合高透湿909TPU薄膜。复合织物进行DF纳米银抗菌整理，测试整理前后层压复合面料对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus ATCC 29213)、大肠杆菌(Escherchia coli ATCC 8739)的抗菌性能，以及整理前后复合织物的防水透湿及剥离强度等户外服装面料主要服用性能的变化。研究表明，采用新的DF纳米银抗菌剂添加整理工艺，方法简便，生产可行，且面料的抗菌性能显著提高，整理对复合面料原有的防水透湿及剥离强度影响较小。

层压织物；抗菌整理；抗菌性；防水透湿性

专业的户外运动服装主要是针对登山、滑雪等高寒运动而言[1]，因此户外服装要求具有良好的防水、透湿、透气及保暖性能[2]。运动容易造成汗液、皮脂腺大量分泌，在适宜的温湿度环境下，微生物也就大量繁殖。所以户外运动服装有必要经过抗菌防臭化学整理[3]。抗菌纺织品加工主要有利用抗菌纤维和使用抗菌剂2种技术途径，通过浸轧、浸渍、涂层、喷雾等方法整理织物，获得抗菌效果[4]。直接采用抗菌纤维其抗菌效果持久，但技术复杂，成本较高，且会增加抗菌纤维织物与薄膜的复合难度。使用抗菌整理剂简单方便，适用于大多数纤维纺织品，成本低[5]。以往加工防水透湿抗菌服装面料均由抗菌纤维或纤维面料经抗菌整理加工，然后层压复合而成，但往往会增加复合加工的难度，增加成本。本研究采用新型抗菌整理加工工艺即层压复合后再进行抗菌整理，着重研究抗菌剂对复合面料防水、透湿、复合织物剥离强度，以及抗菌性能等的影响，为企业规模化生产提供理论和实践依据。

1 试 验

1.1 材料及试剂

TPU膜及其层压织物(基布分别为锦纶、涤纶和棉)，嘉兴正麒高新面料复合有限公司；银离子抗菌剂安迪美-CAG质量浓度为5 g/L，北京崇高纳米科技有限公司；离子水，实验室自制；金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus ATCC 29213)和大肠杆菌(Escherchia coli ATCC 8739)。

1.2 试验方法

1.2.1 抗菌剂添加工艺

添加抗菌剂的具体步骤如下：

1.2.2 测试方法

1.2.2.1 织物防水性能测试

织物防水性能用耐静水压指标来表示，是以织物承受的静水压来表示水透过织物时所遇到的阻力。采用台湾东铭仪器企业生产的TNG37智能静水压仪，根据GB/T 4744－1997《纺织织物 抗渗水性测定 静水压试验》标准进行测定。测试前将待测试的试样放在20℃、相对湿度65 %的恒温恒湿实验室中平衡24 h。

1.2.2.2 织物透湿性能测试

由于909高透明膜属于聚氨酯热塑性(TPU)亲水型薄膜，因此在测试透湿量时应该采用倒杯法。采用台湾宝大生产的PT2090型透湿测量仪，根据美国ASTM E96 BW2000标准进行测试(标准测试条件为23 ℃，相对湿度为50 %、风速为2.5 m/s)。

1.2.2.3 织物剥离强度测试

织物的剥离强度测试在台湾产的PT1070型电子织物强力机上进行，根据ISO 2411－1992标准进行测试。在标准测试条件下，将粘合后的宽2.5 cm、长25 cm的布条留出5 cm未剥离部分在剥离机上进行剥离。

1.2.2.4 织物抗菌性能测试

参考FZ/T 73023－2006《抗菌针织品》，采用振荡法对抗菌整理织物进行抗菌效果的定量测定。即选取0.75 g抗菌织物，将其浸于含有特定菌浓度的缓冲溶液中，置于振荡培养箱中振荡培养18 h，通过测定溶液中菌的繁殖情况获得织物的抗菌效果。

2 结果与讨论

2.1 层压织物及薄膜防水透湿性能的测试与分析

由表1可知，909高透明膜具有非常高的透湿率，远大于基布与膜复合的层压织物透湿量。高透明膜是种热塑性聚氨酯(TPU)薄膜，薄膜的基本树脂是一组共聚物，由硬链段和软链段片段组成，沿着大分子链交替排列。共聚物中硬链段的部分是由疏水性化学键组成，它能阻止水滴通过，起到防水作用。软链段部分由亲水性化学键组成，能吸收水气分子，向外传递到薄膜，通过复杂的分子机理再在另一面释放，即吸附－扩散－解吸，使水蒸气传递到织物外表面。从表1测试的数据可知，层压复合织物的面层织物不管是棉纤维织物、涤纶织物或者是锦纶织物，其与同一种膜复合织物的透湿量相差不是很大。因此在生产复合层压面料时，关键是膜的品质，面料层主要考虑具体的用途要求。织物的防水性能也主要取决于复合的TPU薄膜的结构，而亲水性无孔薄膜的防水性能来源于薄膜自身的连续性及较大的膜表面张力。

表1 复合层压织物及薄膜的防水、透湿性能Tab.1 Waterproof and water vapor permeability of compound laminated fabric and thin fi lm

2.2 抗菌剂对织物防水透湿性能的影响

表2表明，经纳米银抗菌整理后的锦纶面层复合织物透湿量的变化率为－2.1 %、耐水压的变化率为＋0.6 %，涤纶面层复合织物透湿量的变化率为－0.9 %、耐水压的变化率为＋0.3 %，全棉面层复合织物透湿量的变化率为－5.0 %、耐水压的变化率为＋1.0 %。这是因为一方面纤维表面黏附了纳米银颗粒，使得纤维之间的空隙有所变小。整理后面料表面含有化学附着物质，对防水透湿性能产生一定的影响，但由于纳米银颗粒中的巨大表面活性，有利于水分在其表面的吸附，同样也利于透湿，两者共同作用，影响结果小。因此，通过处理对膜复合织物的防水、透湿等性能几乎没有影响，织物的服用性能也满足制作相应服装的要求。

表2 抗菌整理前后复合面料的防水、透湿等性能Tab.2 Waterproof and water vapor permeability of compound fabric after fi nish

2.3 抗菌剂对织物剥离强度的影响

层压织物的剥离状况可大致分为完全剥离、不完全剥离、不能剥离3类。试验中各类层压织物的剥离状况如图1、图2所示。

图1 完全剥离Fig.1 Strip completely

图2 不完全剥离 Fig.2 Strip incompletely

从剥离后图片中可以看出，层压复合织物面层和TPU膜之间能完全剥离，剥离痕迹说明层压复合织物涂胶均匀，试样每段的剥离情况基本相同。从防水透湿层压织物的复合结构来看，黏合剂的主要作用是将一层或多层织物与高聚物薄膜层黏结在一起。因此，在保证黏合剂强度高、耐剥离性好的前提下，黏合剂不能影响复合层压面料的防水、透湿等性能。根据企业具体条件，TPU薄膜与织物面层复合采用湿固化型聚氨酯胶黏剂，使用时，加热熔融施胶。施胶后，该胶黏剂中含有活泼的NCO基团，当暴露于空气中，能与织物表面的水分或被粘纤维材料中含有的活泼基团等物质发生反应，形成化学键结合。复合织物经过抗菌处理，纳米银离子主要分布在织物面层，PUR黏合剂主要分布在织物下层与薄膜复合，因此对抗菌剂对织物剥离强度几乎没有影响。

2.4 抗菌剂用量对织物抗菌性能的影响

定性法中，通过量取抑菌圈的大小来测试抗菌效果，试验中抑菌圈的大小见表3及图3中棉、锦纶及涤纶面层层压织物定性法抗菌效果。

表3 各种层压织物的抑菌圈大小 cmTab.3 The circle of inhibiting bacterium of different laminated fabric

图3 定性法抗菌效果Fig.3 Antibacterial property charts of qualitative method

从表3中可以得出，在同一种培养基中，基布为棉的抑菌圈最大、锦纶其次、涤纶最小，由此可以得出基布为棉的抗菌效果最好、锦纶其次、涤纶最小。这是由于棉纤维织物具有更多羟基，与纳米银离子抗菌剂能更好地结合，锦纶分子结构中具有酰胺基，而涤纶分子结构中是酯基，因此与纳米银离子的结合相对减弱。

定量法中，抗菌剂质量分数为1 %，测试菌落个数，抗菌剂质量分数为2 %，测试菌落个数再计算抑菌率。从表4中可以得出，整理后层压复合织物具有优异的抗菌性能，抗菌剂的质量分数为1 %时，棉、锦纶、涤纶纤维复合织物对大肠杆菌抗菌率分别为100 %、97.8 %、96.2 %，对金黄色葡萄球菌抗菌率分别为99.9 %、97.5 %、95.6 %，抗菌性能均很好。经过10次水洗，复合织物仍具有80 %以上的抗菌率，说明经DF纳米银抗菌剂整理后的织物抗菌耐洗性良好。当使用质量分数2 %的抗菌剂时能获得更好的抗菌效果，均达到100 %，但试验过程中发现添加2 %抗菌剂时，经过整理复合织物的TPU膜略有泛黄，影响薄膜的结构与性能甚至织物外观。因此，考虑到抗菌剂对复合织物结构及防水、透湿性能的影响，实际加工中须取质量分数1 %对织物进行整理。

表4 抗菌剂浓度对织物抗菌性能影响Tab.4 Effect of Antibacterial agent concentration on antibacterial properties of fabric

3 结 语

通过对锦纶、涤纶及棉纤维面层3种TPU薄膜层压复合织物进行DF纳米银抗菌整理，其抗菌性能优良，抑菌率均在95 %以上，达到国家标准的要求，经过10次水洗处理后，抑菌率仍在80 %以上，抗菌耐洗度持久；而抗菌整理对野外防护性面料的主要性能透湿性、防水性及剥离强度影响不大，即对织物服用舒适性影响小，因此采用层压后再进行DF纳米银抗菌整理的工艺路线是可行的。

[1] 杨银英，孟家光.浅谈户外运动服装用功能性面料[J].国际纺织导报，2009(11)：63-66.

[2] 陈进来.防水透湿织物的发展现状[J].棉纺织技术，2010，38(1)：67-68.

[3] 张慧茹，代大庆，李冬霜，等.湿热舒适与卫生保健复合材料的结构设计及在纺织领域应用[J].材料工程，2009，增刊(2)：222-227.

[4] 张红霞，朱莹，祝成炎.抗菌功能面料的开发与性能研究[J].丝绸，2007(12)：37-39.

[5] 李亚辉.织物抗菌防臭整理工艺实践[J].染整技术，2006，28(3)：31-34.

Effects of DF nano silver on waterproof and breathable and antibacterial properties of the composite fabrics

XU Jia, XU Xu-fan
(College of Materials and Textile Engineer, Jiaxing University, Jiaxing 314001, China)

Thermoplastic polyurethane (TPU) film composite fabrics were laminated respectively, from nylon,polyester and cotton base fabric and the high permeability 909TPU films. DF nano silver solution was used to deal with the composite fabrics. Before or after finishing for these laminated composite fabrics, this paper tested antibacterial properties to Staphylococcus aureus ATCC 29213 and Escherchia coli ATCC 8739, and tested some main properties of outdoor apparel fabric, such as waterproof, water vapor permeability and peeling strengths. The results show that the new finishing process of DF nano-silver antimicrobial treating the film composite fabric is simple and practical. And antimicrobial properties of the film composite fabrics significantly improved and waterproof and breathable and peel strength were less affected.

Laminated fabric; Anti-bacterial finish; Antibacterial property; Waterproof and moisture permeable

TS195.5

A

1001-7003(2012)02-0007-04

2011-08-10

浙江省科技创新项目(2010R417024)

徐佳(1989－ )，女，2008级纺织工程专业本科生。通讯作者：徐旭凡，副教授，xf@mail.zjxu.edu.cn。