竹炭涤纶纤维混纺棉的抗菌性能的研究

陈俊峰，杨岚

（惠州市质量计量监督检测所，广东 惠州 516000）

竹炭涤纶纤维是以毛竹为原材料，采用瞬间纯氧高温及氮气阻隔等新工艺技术处理后得到的竹炭，使其达到超微颗粒之后，再与特殊处理后的聚酯切片熔融而成的一种新型功能性纤维[1]。竹炭纤维具有优良的吸附功能、吸湿快干、柔滑软暖等特性，近年来受到纺织业及消费者的青睐。

目前，鞋类产品的抗菌防腐问题是鞋类生产商不得不考虑的一个重要问题。在鞋材的抗菌除异味研究上，成本较低的抗菌防臭整理法为物理方法，虽然在实行上比较简单，但是其存在着耐洗涤性差，牢度差，缺乏持久性等问题，部分抗菌剂还会带来环保及人体健康上的不良因素。

抗菌抑菌也是竹炭纤维的特性之一，但是竹炭涤纶纤维的断裂强度小于棉纤维的断裂强度，在竹炭纤维含量较高时，混纺织物的断裂强度下降明显，同时顶破强度也有明显的下降趋势。因此，既要保证混纺织物符合抗菌性能的评价要求，又要其保证一定的断裂强度等物理性能，混纺比例就尤为重要。本文以细菌（大肠杆菌、金黄色葡萄球菌）、真菌（白色念珠菌）为对象，以竹炭涤纶纤维、全棉白布混合样作为试样，依据GB/T 20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3 部分:振荡法》[2]，对其抗细菌、真菌性能进行定量测试，以期选择一个合适的比例作为混纺参考比例。在参考了相关研究文献为基础[3]，以期完善竹炭纤维混纺织物相关抗菌性能的数据，为后续生产及研究提供一定数据支持。

1 试验

1.1 试验材料

竹炭涤纶纤维；全棉白布

1.2 试验菌种

革兰氏阴性细菌：大肠杆菌（ATCC 8099）

革兰氏阳性细菌：金黄色葡萄球菌（ATCC 6538）

真菌：白色念珠菌（ATCC 10231）

1.3 试验方法

1.3.1 细菌菌悬液的制备

从冻存管中取出保存菌株进行活化，在传代第3-5 代中选取试管取一接种环，在营养琼脂平板上划线。于37 ℃±1 ℃，培养24 h 后，用接种环从平板中取一典型菌落，接种于20 mL 营养肉汤中。于37 ℃±1 ℃，130 r/min 振荡培养24 h 后，得制备菌悬液。将制备菌悬液按4 次稀释程序，稀释至含活菌数目4×105 CFU/mL 左右，即得细菌接种菌悬液。大肠杆菌、金黄色葡萄球菌菌悬液均按此方法进行制备。

1.3.2 白色念珠菌菌悬液的制备

从冻存管中取出保存菌株进行活化，在传代第3-5 代中选取一试管取一接种环，在沙氏琼脂平板上划线。于37 ℃±1 ℃，培养24 h 后，用接种环从平板中取一典型菌落，接种于沙氏琼脂培养基试管斜面。于37 ℃±1 ℃，培养24 h 后，往此试管中加入5 mL 0.03 mol/L PBS 缓冲液，并反复吹打洗下菌苔。移液至另一无菌试管中，用旋涡式振荡器混合20 s，使其充分混匀，即制成接种菌悬液。将制备菌液按2 次稀释程序，稀释至含活菌数目3×105 CFU/mL 左右，即得白色念珠菌接种菌悬液。

1.3.3 试样的制备

将竹炭涤纶纤维、全棉白布按照竹炭涤纶纤维含量比例20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%共7 个梯度进行抗菌性能测试样品的制备，全棉白布作为标准空白试样，剪成5 mm×5 mm 以下的碎片，分别称取0.75 g±0.05 g 作为一份试样，根据试验需要制备多份，每份样品用不锈钢盒装好，于121 ℃、103 kPa 灭菌20 min 备用。

1.3.4 振荡法培养

在3 个烧瓶中各加入抗菌性能测试样品0.75 g±0.05 g、标准空白试样0.75 g±0.05 g、不加任何试样作为空白对照，每种试样做3 个平行对照。然后在每个烧瓶中各加入0.03 mol/L PBS 缓冲液70 mL。在抗菌性能测试样品和标准空白试样的烧瓶中，分别加入制备好的菌悬液5 mL。在充分振荡均匀后，进行“0”接触时间取样，从烧瓶中吸取1 mL 溶液，进行3～4 次梯度稀释后，从稀释试管中取1 mL 并制作营养琼脂平板（白色念珠菌为PDA 平板），每个梯度制作两个平板作为平行对照。待平板凝固后，倒置放置于37 ℃±1 ℃的培养箱中，培养48 h（白色念珠菌72 h）后，记录每个平板中的菌落数，此计数结果作为“0”接触时间计数结果。将烧瓶置于24 ℃±1 ℃，150 r/min 振荡培养18 h 后，作为18 h 接触时间样品，同样进行取样1 mL 溶液，进行3～4 次梯度稀释后，从稀释试管中取1 mL 并制作营养琼脂平板（白色念珠菌为PDA 平板），每个梯度制作两个平板作为平行对照。待平板凝固后，倒置放置于37 ℃±1 ℃的培养箱中，培养48 h（白色念珠菌72 h）后，记录每个平板中的菌落数，此计数结果作为18 h 接触时间计数结果。

1.3.5 抑菌率的计算

振荡接触18 h 后，比较抗菌性能测试样品与标准空白样烧瓶内的活菌浓度，按照以下公式计算抑菌率：

Y=（Wt－Qt）/Wt×100%

式中：

Y——抗菌性能测试样品的抑菌率；

Wt——3 个标准空白样18 h 振荡接触后烧瓶内活菌浓度的平均值（CFU/mL）

Qt——3 个抗菌性能测试样品18 h 振荡接触后烧瓶内活菌浓度的平均值（CFU/mL）

2 结果与分析

振荡法适用于羽绒、纤维、纱线等各类纺织品，尤其适用于非溶出型抗菌织物的性能评价。竹炭涤纶纤维与全棉白布按照一定比例混合后的测试样品对细菌（大肠杆菌、金黄色葡萄球菌）、真菌（白色念珠菌）的抑菌率测试结果分别见下列表1、表2、表3。

从表中可看出,随着竹炭涤纶纤维含量的增加,混合比例的织物对细菌(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌)、真菌（白色念珠菌）的抗菌性能都持续增加，呈线性关系。从表1 可以看出，当测试样品中竹炭涤纶纤维含量为40%时，对大肠杆菌的抑菌率为81%，已符合GB/T 20944.3-2008 中对大肠杆菌抑菌率≥70%的要求；从表2 可以看出，当测试样品中竹炭涤纶纤维含量为50%时，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为76%，已符合GB/T 20944.3-2008 中对金黄色葡萄球菌抑菌率≥70%的要求；从表3 可以看出，当测试样品中竹炭涤纶纤维含量为60%时，已符合GB/T 20944.3-2008 中对白色念珠菌抑菌率≥60%的要求。以上结果表明，竹炭涤纶纤维对细菌（大肠杆菌、金黄色葡萄球菌）、真菌（白色念珠菌）具有显著的抗菌性能，并且在测试样品中竹炭涤纶纤维含量为60%时，对细菌（大肠杆菌、金黄色葡萄球菌）、真菌（白色念珠菌）的抑菌效果已达到GB/T 20944.3-2008 中的要求，分别达到了87%、76%、68%。因此，要获得符合GB/T 20944.3-2008 中对细菌（大肠杆菌、金黄色葡萄球菌）、真菌（白色念珠菌）三种均具备抗菌性能的混纺织物，竹炭涤纶混纺棉纤维中竹炭涤纶纤维的比例要至少达到60%。

表1 不同比例竹炭涤纶纤维对大肠杆菌的抑菌率测试结果

表2 不同比例竹炭涤纶纤维对金黄色葡萄球菌的抑菌率测试结果

表3 不同比例竹炭涤纶纤维对白色念珠菌的抑菌率测试结果

同时，由于竹炭涤纶纤维的断裂强度小于棉纤维的断裂强度，在竹炭涤纶纤维含量较低时，织物的断裂强度下降缓慢，但在含量超过50%之后，竹炭涤纶纤维混纺棉织物的断裂强度、顶破性能会明显下降[4]。因此，要获得具有一定断裂强度、顶破性能的混纺织物时，要尽可能控制竹炭涤纶纤维的含量，避免下降过多。

结合以上竹炭涤纶纤维对抗菌性能、断裂强度、顶破性能的要求，在选择竹炭涤纶纤维与棉纤维混纺比例时，以60%左右为佳。在该比例下，混纺织物既具有满足标准要求的抗菌性能，物理性能要求上也不会下降过多。同时，结合成本上的考量，该数据对节约生产成本提供一定的数据支持。