含锗面料的负离子、远红外及抗菌性能测试

俞春华 乔鹏娟 董文洪 袁利华 宋伟华

摘要： 测试了不同锗元素含量面料的释放负离子、远红外及抗菌性能，研究了不同锗元素含量面料与其功能性性能关系。结果表明，含锗面料具有释放负离子、远红外及抗菌性能，性能指标符合国家标准要求。负离子性能上，随着锗元素含量的增加，含锗面料的负离子发生量依旧维持在中等水平；远红外性能上，随着锗元素含量的增加，含锗面料的远红外发射率略有增加，增幅不显著，温升基本维持在1.5℃；抗菌性能上，即使锗元素含量低至0.53mg/kg时，其大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率基本在99%及以上，白色念珠菌的抑菌率随着锗元素含量的增加从85%增至96%。

关键词： 锗；面料；负离子；远红外；抗菌性

中图分类号： TS195.58

文献标志码： A

文章编号： 1001-7003（2017）12-0017-04

Abstract： Negative ions， far-infrared and antibacterial properties of germanium fabric were tested and the relationship between the content of germanium and its functional properties was studied. The result shows the germanium-containing fabric has the characteristics of releasing negative ion， far-infrared and antibacterial property and the property indexes meet the requirements of national standards. About the negative ion property， the negative ion content of germanium-containing fabric is maintained at the medium level with the increase of Ge content. For the far infrared property， the infrared emission emissivity of the germanium-containing fabric can be improved slightly with the increase of Ge content， and the temperature rise is maintained at 1.5℃ . with regard to the antibacterial property， the inhibitory rates of Escherichia coli and Staphylococcus aureus are 99% and above even when the Ge content is as low as 0.53 mg/kg and the inhibitory rate of Candida albicans increases from 85% to 96% with the increase of Ge content.

Key words： Germanium； fabric； negative ions； far-infrared； antibacterial property

鍺，符号Ge，位于元素周期表第32位，是碳族元素中的一员，被广泛用于电子、航空、医疗等行业[1]。已有研究证明，锗元素具有抗病毒、抗氧化，产生负离子，促进血液循环，改善身体体质等功效[2-3]。为了开发满足市场需求的新产品，众多厂家对锗元素产品进行了研发。如日本清川株式会社在制丝阶段把0.4μm的天然锗矿石研磨成纳米级粉体后，结合无机载体制作成母粒得到锗纤维长丝[4]；国内也有研究人员采用有机锗整理的方法使织物富有保健性[5]。在市场上锗纤维产品众多，大多为文胸、内衣裤、护膝、腰带等产品，产品宣传上大多为锗纤维面料可以促进血液循环、改善新陈代谢、释放负离子、抗菌抑菌，以及远红外等功能。

有机锗由于它的药理作用、医疗效应，具有一定的保健效用，但是天然锗矿石经研磨成纳米级粉体后再加入熔融纺丝成纤维后，或者是面料经过有机锗整理后，是否还存在厂家宣传的释放负离子、远红外、抗菌性能等功效还有待测试；其锗元素的含量对释放负离子、远红外、抗菌等功效是否有影响，目前还没有相关的研究和报道。本文研究了含锗面料的释放负离子、远红外性能及抗菌性能，并探讨了面料中锗元素的含量与释放负离子、远红外、抗菌性能之间的关系，为消费者及功能性面料厂家提供参考。

1 实 验

1.1 材料与仪器

材料：五块不同锗元素含量面料（自制），纯棉针织物，平方米质量106g/m2。

仪器：M90电感耦合等离子体质谱仪（德国Bruker Daltonics公司），CEM MARS微波消解仪（美国CEM公司），分析天平（瑞士METTLER TOLEDO公司）。

1.2 方 法

1.2.1 面料中锗元素含量的测定

从面料中剪取不大于5mm×5mm的试样0.5g（精确至0.001g），混匀后装入洁净的容器内，密封置于微波消解内罐中进行消解。消解完毕，取出消解罐在通风柜里泻压，将消解罐置于140℃电热消解器中赶酸30min，随将溶液转移至50.0mL容量瓶中，用水冲洗罐壁3次以上，合并洗液并定容至刻度，混匀。将得到的样液与配置的校正液进行ICP-MS分析，测试不同面料的锗元素含量。

1.2.2 含锗面料释放负离子性能的测试

按照GB/T30128—2013《纺织品 负离子发生量的检测和评价》测试含锗面料的释放负离子性能。

1.2.3 含锗面料远红外性能的测试

按照GB/T30127—2013《纺织品 远红外性能的检测和评价》测试含锗面料的远红外性能。

1.2.4 含锗面料抗菌性能的测试

按照GB/T20944.3—2008《纺织品 抗菌性能的评价 第3部分：振荡法》测试含锗面料的抗菌性能，选择金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌分别作为革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌的代表。

2 結果与分析

2.1 含锗面料释放负离子性能及锗元素含量与释放负离子性能关系

负离子是大气中的分子或原子捕获电子后形成的带负电荷的离子，如OH—（H2O）n和O2—（H2O）n等，已有大量研究表明负离子对人体产生有益的作用[6-7]。负离子发生量的评价为当负离子发生量大于等于1000个/cm3时，负离子发生量较高；当负离子发生量为550～1000个/cm3时，负离子发生量中等；当负离子发生量小于550个/cm3时，负离子发生量较低。不同锗元素含量面料的负离子性能检测结果见表1，由检测结果可知，锗元素含量为0.53mg/kg时，面料的负离子发生量为616个/cm3，负离子发生量中等，随着锗元素含量从0.53mg/kg增加到62.5mg/kg时，面料的负离子发生量并没有显著增加，负离子发生量依然在中等水平。

2.2 含锗面料远红外性能及锗元素含量与远红外性能关系

远红外纺织品是指其可在很宽的波长范围内吸收环境或人体发射出的电磁波，并辐射出波长范围在2.5～30μm的远红外线[8]。根据医学界鉴定当人体表面受到这种远红外线辐射时，会引起人体表面细胞中水分子的共振，产生热效应，促进人体皮下组织血液的微循环，达到保暖和促进新陈代谢的功效[9-10]。纺织品远红外性能的评价是试样的远红外发射率不低于0.88，且远红外辐射温升不低于1.4℃时，则该样品具有远红外性能。不同锗元素含量面料的远红外性能检测结果见表2，由检测结果可知，含锗面料的远红外发射率大于等于0.88，远红外辐射温升值为1.5℃，符合国家远红外纺织产品的标准要求，样品具有远红外性能。但随着锗元素含量的增加，面料的远红外发射率略有增加，增幅不显著，温升基本维持在1.5℃。

2.3 含锗面料抗菌性能及锗元素含量与抗菌性能关系

纺织品抗菌性能的测试分为定性测试和定量测试两大类，定性测试法主要有晕圈法、抑菌环法和平行划线法；定量测试分为吸收法与振荡法两种，定量测试中抑菌率是对样品抗菌效果最为直接的表达[11-12]。GB/T20944.3—2008《纺织品抗菌性能的评价 第3部分：振荡法》对纺织品抗菌性能评价是试样对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率≥70%或对白色念珠菌的抑菌率≥60%，则该样品具有抗菌效果。不同锗元素含量的面料抗菌性能检测结果见表3，由检测结果可知，即使锗元素含量低至0.53mg/kg时，其面料也具有抗菌性能，其中大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率远大于标准中70%的要求，基本在99%及以上；而白色念珠菌的抑菌率随着锗元素含量从0.53mg/kg增加到62.5mg/kg时，其抑菌率从85%增至96%，大于国家标准中60%的要求。

3 结 论

1）测试了不同锗元素含量面料的释放负离子、远红外及抗菌性能，结果表明含锗面料具有释放负离子、远红外及抗菌性能，性能指标符合国家标准要求。

2）研究了不同锗元素含量面料与其功能性性能关系，结果表明含锗面料负离子发生量中等，随着锗元素含量的增加，纺织品的负离子发生量并没有显著增加，负离子发生量维持在中等水平；远红外性能上随着锗元素含量的增加，含锗面料的远红外发射率略有增加，增幅不显著，温升基本维持在1.5℃；抗菌性能上即使锗元素含量低至0.53mg/kg时，其大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率也远大于标准中70%的要求，基本在99%及以上，白色念珠菌的抑菌率也大于标准中60%的要求，随着锗元素含量的增加抑菌率从85%增至96%。

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