银离子整理棉织物抗菌性能影响因素分析

王春梅 顾振宇 周光华 刘广贤

（1.南通大学，江苏南通，226019；2.江苏汇鸿国际集团中天控股有限公司，江苏南京，210000）

在人们的日常生活环境中，处处存在着肉眼看不见的细菌、真菌等微生物，这些微生物在适宜的环境下就会快速大量繁殖。纺织品上滋生的微生物不仅会引起织物机械性能降低、发霉、变色、产生令人不快的气味，还会威胁人体健康［1］。棉织物具有手感好、穿着舒适、吸湿性好、透气性好、容易整理和易生物降解等优点，在纺织品中占有很大的市场份额，在服装和医疗行业应用广泛。因此，棉织物的抗菌整理非常重要［2⁃3］。然而，市场上的抗菌剂制品种类繁多，按照抗菌剂的组成结构、作用机理及来源主要分为无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂［4］。其中，银系抗菌剂因其具有广谱抗菌、高活性、对皮肤无刺激、不分解、不易产生耐药性等优势，成为研究最多和使用最广泛的抗菌剂之一。但是绝大多数研究主要聚焦在银系抗菌剂的制备方法、抗菌棉织物的整理工艺等方面［5⁃8］，却往往忽略了测试方法、染料以及一些环境因素（如日晒、摩擦等）对抗菌整理织物抗菌效果的影响。

本研究以SILVADUR 930 FLEX 为抗菌整理剂，研究棉织物抗菌整理工艺，分析影响抗菌效果的因素，测试了抗菌整理织物的性能。

1 试验部分

1.1 材料及仪器

织物：纯棉色织布（27.8 tex×27.8 tex，327 根/10 cm×248 根/10 cm）；纯棉漂白布（14.6 tex×14.6 tex，551根/10 cm×276根/10 cm）。

药品：SILVADUR 930 FLEX 抗菌整理剂，牛肉浸膏，鱼粉蛋白胨，琼脂粉，噻唑蓝，磷酸氢二钠，磷酸氢二钾，二甲亚砜，无水乙醇，柔软剂JLS⁃79，JLS⁃80。

仪器：EL303 型电子天平，FiveEasy™plus⁃FE28 台式PH 计，PB1 型横式压染机，R⁃3 型自动定型烘干机，SW⁃CJ⁃1D 单人净化工作台，SHP⁃160 型智能生化培养箱，YXQ⁃LS⁃50A 型立式压力蒸汽灭菌器，SHZ⁃82AB 型冷冻气浴恒温振荡器，UVmini⁃1240 型紫外可见分光光度计，En⁃spire2300 型多标记微孔板检测仪，GYR⁃WASH415 型水洗/干洗色牢度机，Datacolor SF650 型测色配色仪，YG（B）611⁃III 型日晒气候试验机，YG502 型抗起毛起球仪，NICOLET iS10型红外光谱分析仪，EM30 Plus 型扫描电镜。

1.2 抗菌整理方法

配置整理液（抗菌剂30 g/L～50 g/L，）→二浸二轧（轧余率80%～90%）→烘干（100 ℃，3 min）→焙烘（130 ℃，3 min）

1.3 测试与表征

1.3.1 抗菌性能测试

以革兰氏阳性细菌大肠杆菌（E.coli）和革兰氏阴性细菌金黄色葡萄球菌（S.aureus）作为测试菌种（从南通大学生命科学学院获得），采用以下两种方法进行评价。

（1）参照GB/T 20944.3—2008《纺织品抗菌性能的评价第3 部分：振荡法》进行测试，计算抑菌率。

（2）采用MTT 比色法测试，计算抑菌率［9］。

1.3.2 抗菌效果耐晒性测试

用YG（B）611⁃III 型日晒气候试验机，将抗菌整理织物按AATCC TM16—2003《耐光色牢度》在氙弧连续光源，黑色标准温度（70±1）℃，光循环仓内温度（43±2）℃，光循环仓内相对湿度（30±5）%条件下进行日晒，然后测试抗菌效果。

1.3.3 抗菌效果耐磨性测试

用YG502 型抗起毛起球仪，将整理织物参照GB/T 4802.1—2008《纺织品织物起毛起球性能的测定第1 部分：圆轨迹法》摩擦一定次数，然后测试抗菌效果。

1.3.4 抗菌效果耐洗性测试

按照GB/T 20944.3—2008 中的耐洗色牢度试验机洗涤方法进行试样洗涤，再测试抗菌效果。

1.3.5 整理织物色光变化的测试

采用测色配色仪，测定整理前后织物的色差（ΔE）。

1.3.6 红外光谱测试

采用红外光谱分析仪测试抗菌剂、整理前后棉织物的红外光谱，测定范围为4 000 cm-1～500 cm-1。

1.3.7 织物表面形貌测试

采用扫描电镜观察整理前后棉织物表面形貌，放大倍数5 000 倍。

2 结果与讨论

2.1 抗菌剂用量对抗菌效果的影响

采用不同用量的抗菌剂对纯棉色织布进行抗菌整理，然后采用MTT 比色法测试抗菌效果，测试结果如表1 所示。

表1 抗菌剂用量对整理织物抑菌率的影响

由表1 可知，随着抗菌剂用量的增加，整理织物对两种细菌的抑菌率逐渐增加，但当抗菌剂用量超过40 g/L，整理织物的抑菌率基本不再明显提高。初步确定抗菌剂用量为40 g/L。

2.2 柔软剂对抗菌性能的影响

为了改善整理织物的手感，选择加入两种柔软剂与抗菌剂进行同浴整理，柔软剂用量10 g/L，抗菌剂用量40 g/L，对纯棉色织布进行抗菌整理。并采用MTT 比色法测试抗菌效果，测试结果如表2 所示。

表2 柔软剂对整理织物抑菌率的影响

由表2 可知，加入柔软剂后整理织物的抑菌率均有所下降，加入弱阳离子柔软剂JLS⁃79 整理织物的抑菌率比加入非离子柔软剂JLS⁃80 下降更多，但下降的幅度均不超过2 个百分点。这是因为抗菌剂SILVADUR 930 FLEX 呈弱阴离子性，加入弱阳离子柔软剂尽管对整理液的稳定性无明显影响，但弱阳离子柔软剂会与抗菌剂结合，影响银离子的释放，从而影响抗菌效果。

2.3 日晒对抗菌性能的影响

采用40 g/L 的抗菌剂对纯棉色织布进行抗菌整理，将整理织物用YG（B）611⁃III 型日晒气候试验机进行日晒，然后采用MTT 比色法测试抗菌效果，测试结果如表3 所示。

表3 日晒对整理织物抑菌率的影响

从表3 可知，随着日晒时间增加，整理织物的抑菌性有所下降。这是因为银离子在紫外光作用下，易发生光的还原反应，导致抗菌性能下降。

2.4 摩擦对抗菌性能的影响

采用40 g/L 的抗菌剂对纯棉色织布进行抗菌整理，将整理织物用YG502 型抗起毛起球仪摩擦不同次数，然后采用MTT 比色法测试抗菌效果，测试结果如表4 所示。

表4 摩擦对整理织物抑菌率的影响

由表4 可知，随着摩擦次数的增加，整理织物的抑菌率有所下降。这是因为摩擦会使附着在整理织物表面的抗菌剂及纤维绒毛脱落，减少了织物上抗菌剂的含量，从而导致抗菌性能下降。

2.5 不同整理织物抗菌效果及耐洗性

采用40 g/L 的抗菌剂分别对纯棉色织布和纯棉漂白布进行抗菌整理，将整理织物水洗不同次数，然后采用MTT 比色法测试抗菌效果，测试结果如表5 所示。

表5 两种整理织物水洗不同次数后的抑菌率单位：%

由表5 可知，随着水洗次数的增加，织物的抑菌率略有下降，但水洗30 次后抑菌率仍然大于92%。同时可以发现色织布对两种细菌的抑菌率均低于漂白布。这可能是由于采用MTT 比色法测试抗菌效果时，在加入二甲亚砜溶解活细胞中琥珀酸脱氢酶与MTT（噻唑蓝）发生氧化还原反应生成蓝紫色甲瓒，色织布中的染料也有部分溶解到二甲亚砜中，从而造成吸光度偏大，使测得的抑菌率下降。

2.6 抗菌效果测试方法的比较

分别采用MTT 比色法和振荡法对40 g/L 抗菌剂整理的纯棉色织布和纯棉漂白布进行抗菌效果测试，测试结果如表6 所示。

表6 不同测试方法测得的抑菌率单位：%

由表6 可知，采用振荡法测得的抑菌率高于采用MTT 比色法测得的抑菌率，尤其是色织布受染料的影响，MTT 比色法测得的抑菌剂更低。振荡法中活菌计数结果准确，但工作量大，试验周期长。MTT 比色法具有快速、操作简便、样品容量大等优点，但是对于有颜色的织物，可能会在测试中因染料掉色或者溶于二甲亚砜中，造成吸光度偏大，从而影响抑菌率测试结果。

2.7 抗菌整理前后织物的性能比较

采用40 g/L 抗菌剂对纯棉漂白布进行抗菌整理，测试整理前后的色差、红外光谱、形貌特征。

整理前后织物的色差ΔE为0.98，说明抗菌整理对织物的白度影响不大。

未整理织物、抗菌剂整理织物以及抗菌剂的红外光谱如图1 所示。由图1 可知，对于未整理织物，3 336 cm-1处出现一宽谱带，为—OH 的伸缩振动峰，2 900 cm-1处为C—H 的伸缩振动峰，1 313 cm-1为C—H 弯曲振动峰，1 024 cm-1为C—O 的伸缩振动峰，这4 个峰为棉纤维的特征峰。对于抗菌整理织物，除具有未整理织物上出现的棉纤维的4 个特征峰外，在2 363 cm-1处出现了抗菌剂上的特征峰，说明抗菌剂已固着到棉织物上，并且没有破坏棉纤维的结构。

图1 未整理织物、抗菌整理织物及抗菌剂的红外光谱

由图2 可知，未整理棉织物的表面平整，而整理后的棉织物上有纳米颗粒，说明抗菌剂已经整理到织物上。

图2 整理前后织物的扫描电镜照片（×5 000）

3 结论

（1）抗菌剂SILVADUR 930 FLEX 用于棉织物抗菌整理的最佳用量为40 g/L。

（2）加入柔软剂与抗菌剂进行同浴整理，整理织物的抑菌率均有所下降，加入弱阳离子柔软剂JLS⁃79 整理织物的抑菌率比加入非离子柔软剂JLS⁃80 下降更多，但下降的幅度均不超过2 个百分点。

（3）抗菌整理织物经日晒及摩擦后抗菌性能均有所下降，但下降幅度较小；经30 次水洗后，抑菌率仍大于92%。

（4）采用MTT 比色法测得的抑菌率比用振荡法测得的抑菌率低，而且染料有可能会影响MTT 比色法测试的结果。

（5）抗菌整理剂SILVADUR 930 FLEX 对棉织物的白度影响较小，对纤维的结构没有影响。