李颖 符晔 虞一浩 彭亦康 高玉洁 戚栋明 吴金丹
摘 要:为解决织物在织造和存放时发霉的问题,选用活性组分分别为碘丙炔基正丁胺甲酸酯(IPBC)、吡啶硫酮锌(ZPT)、辛基异噻唑啉酮(OIT)、氯化银(AgCl)的4种防霉剂,以产黄青霉和杂色曲霉为试验菌种,通过最小杀菌浓度(MBC)试验对比防霉剂的抑菌性能。结果表明:AgCl的MBC值最小,即杀菌能力最强,其次是IPBC和OIT,ZPT的最大。将上述4种防霉剂添加到3种常见的浆料(丙烯酸酯类、聚乙烯醇类、淀粉类)中,抑菌圈、浆料黏度和Zeta电位(ζ)等测试结果证明:浆料性质是影响防霉剂扩散的主要因素;其中,OIT与3种浆料的配伍性最好,市场应用价值最高。最后,通过上浆整理的方法将防霉剂应用到织物上,对整理织物的表面形貌、接触角、防霉等级等进行分析,结果表明:通过浸轧上浆处理,防霉剂可以均匀附着在织物表面使织物获得防霉能力;浆料的黏度和亲疏水性对上浆整理后织物的防霉性能影响显著。研究结果可为防霉上浆整理的工程应用提供参考。
关键词:织物防霉剂;上浆整理;OIT;IPBC;ZPT;浆料
中图分类号:TS195.2
文献标志码:A
文章编号:1009-265X(2023)04-0192-09
收稿日期:2023-02-03
网络出版日期:2023-03-21
基金项目:浙江省重点研发计划项目(2021C01077)
作者简介:李颖(1994—),女,江苏盐城人,硕士研究生,主要从事纺织品功能整理方面的研究。
通信作者:吴金丹,E-mail:wujindan@zstu.edu.cn
经纱在织机上织造时,需要预先进行上浆处理,其目的是增加纱线强度、提高耐磨性,以提高纱线的可织性。未经上浆的经纱往往会在织造过程中发生纱身起毛、结构松散甚至纱线断头的现象;其中,纱身起毛还可能引起经纱粘连,开口不清,形成织疵,严重时还可能导致织造过程难以进行[1]。然而,由于浆料中的淀粉、油脂、蛋白质等物质的存在,上浆后的织物在长期存储过程中易发生霉变[2]。尤其在梅雨季节,织物更易产生难以清除的霉斑,造成产品品质下降,使纺织企业承担重大的经济损失。由此可见,对织物进行防霉处理十分重要。降低环境湿度、切断营养源、添加防霉剂均可减缓霉菌繁殖,其中,在浆料中添加防霉剂是可操作性好、成本低、能耗小的织物防霉策略之一。
在浆料中添加防霉剂是工厂常用的方法,例如在纺织浆料中添加二萘酚或苯并咪唑氨基甲酸甲酯(多菌灵)实现纱线或织物的防霉整理。但二萘酚在使用时需要使用氢氧化钠加热溶解,加热挥发时有刺激性气体产生,对人体有害,且易升华,配伍性差[3];苯并咪唑氨基甲酸甲酯虽毒性略低,但在高湿度条件下对毛霉、根霉、交链孢霉无效[4]。也有文献报道以双氯酚为主要成分的复配防霉剂NL-4,比初期的两款防霉剂亲水性好,配伍性高,防霉效力高于二萘酚[5]。同期还有以五氯酚钠为主要成分的MI-197,其最小抑菌浓度低于二萘酚,易操作配伍性好,在实际使用中1%的质量分数可以保持棉涤坯布4个月不发霉[6],但其毒性大,有酚刺激性气味,用者很少[5]。因此,防霉剂的广谱防霉效果、环境毒性,及其与浆料的配伍性是防霉工艺实施所需要考虑的关键因素。不同种类的纱线,所用浆料也不同,优选适用于不同纱线的防霉剂至关重要。
碘丙炔基正丁胺甲酸酯(IPBC)、吡啶硫酮锌(ZPT)、辛基异噻唑啉酮(OIT)、银离子均为常见的低毒环保的防霉剂,但这几种防霉剂多用于后整理工艺,在前加工工艺中的应用鲜有报道。本文选用了分别含上述4种活性成分的商业化防霉整理剂,以两种常见的霉菌(产黄青霉和杂色曲霉)为模型菌,系统研究上述4种不同防霉剂的防霉活性。进一步地将防霉剂添加到3种常用的浆料(丙烯酸酯类、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)类、淀粉类)中,并通过浆料黏度、ζ电位、纤维形貌、亲水性等表征手段深入探讨防霉剂和浆料的配伍性及其在纤维上的附着性,并通过抑菌圈试验等手段对其防霉性能进行比较,以期获得最有应用价值的浆料,为不同类型织物的防霉整理策略提供指导。由于纱线上浆在实验室中不易获得固定的增重量,操作有难度,且在后续防霉试验中很难判断霉菌生长面积,故本文采用织物代替纱线进行上浆整理,为织造时防霉上浆整理提供技术支持。
1 实 验
1.1 实验材料
a)材料:精练后的锦纶布,48 g/m2;精练后的涤纶布,100 g/m2;均由浙江凯瑞博科技股份有限公司提供。精练后的纯棉布,150 g/m2,实验室自备。丙烯酸酯类浆料,型号HW-200,主要成分为丙烯酸酯共聚物,固含量为20%,购自江阴好和化工有限公司。PVA类浆料,型号JS-68,主要成分为PVA,平均聚合度为887,醇解度为93.3%,购自嘉兴市吉兴化工有限公司。玉米淀粉,购自本地商店。
b)菌种:产黄青霉和杂色曲霉,购自上海保藏生物技术中心。
c)防霉剂I:活性组分为IPBC,活性物质量分数为30%,淡黄色透明液体;防霉剂II:活性组分为ZPT,活性物质量分数为48%,白色乳液;防霉剂III:活性组分为OIT,活性物质量分数为45%,透明液体;防霉剂IV:活性组分为氯化银(AgCl),活性物質量分数为1.5%,白色乳液。其中防霉剂I、II、III购自托尔专用化学品(镇江)有限公司,防霉剂IV购自广东赞誉防霉科技有限公司。
d)培养基:马铃薯培养基(PDA),购自上海博微生物科技有限公司。含糖无机盐培养基:葡萄糖30 g,琼脂粉20 g,硫酸铵3.0 g,磷酸二氢钾2.5 g,磷酸氢二钾2.0 g,硫酸镁0.2 g,硫酸亚铁0.1 g,配成1000 mL的培养基。RPMI 1640培养液,购自Biological Industries(BioInd)公司。
e)试剂:氯化钠和丙二醇(分析纯),均为市售。
1.2 研究方法
1.2.1 霉菌孢子悬浮液的制备
参照GB/T 24346—2009《纺织品 防霉性能的评价》中对孢子悬浮液处理的方法。用接种环从斜面培养基上取出产黄青霉和杂色曲霉菌种,置于马铃薯培养基上,于28 ℃、湿度95%的条件下培养10 d。在长满霉菌的培养基上滴10 mL生理盐水,随后吸取含孢子的生理盐水置于三角锥瓶中,加入玻璃珠,塞上棉塞,在振荡培养箱中振荡2~3 h(28 ℃,150 r/min),使成团的霉菌孢子分散。随后,孢子液用快速定性滤纸过滤除去菌丝碎片、琼脂块和孢子团。以4000 r/min的速度离心已过滤的孢子液,去除上清液,用50 mL无菌水洗涤沉淀再离心,洗涤3次后置于冰箱中保存备用。采用血球计数板法测定孢子数量,经稀释使孢子悬浮液浓度为1~5×106个/mL。
1.2.2 最小杀菌浓度(MBC)试验
将防霉剂I、II、III、IV溶于丙二醇中,超声20 min,配置成活性物质量浓度为20 mg/mL的防霉液。参照美国临床标准化委员会(CLSI)提出的对丝状真菌的药物敏感方案,采用微量稀释法测定防霉剂对产黄青霉、杂色曲霉的MBC。首先,在96孔板每个测试孔内加100 μL RPMI 1640培养液,第一列每孔加入100 μL防霉剂溶液,混匀后取出100 μL加入第二列每孔。以此类推,直到第10列每孔中取出100 μL弃去。第11列为阳性对照,只加入100 μL培养液;1—11列每孔加入供试菌液100 μL。第12列为阴性对照,只加入100 μL培养液和100 μL防霉剂,不加菌液[7]。将培养板放到振荡器上震荡混匀,取培养后的混合液100 μL滴入含糖无机盐培养基中,并于28 ℃,95%湿度条件下培养7~10 d,记录未长菌落的最小浓度。本试验中防霉剂溶液质量浓度依次为10.000、5.000、2.500、1.250、0.625、0.313、0.156、0.078、0.039、0.020 mg/mL。
1.2.3 抑菌圈试验
将防霉剂I、II、III、IV分别加入丙二醇或3种不同的浆料中,使之质量分数为0.2%,搅拌分散均匀。打孔器打出直径为6.0 mm的空白圆形滤纸片,滴上20 μL质量分数为0.2%的防霉液,在无菌环境中自然风干,每组3个平行样。在直径为9 cm的培养皿中倾注20 mL左右灭菌后的含糖无机盐培养基。待培养基水平静置凝固后,接种100 μL霉菌孢子悬浮液,涂布均匀后备用。将自然风干后的滤纸圆片贴在培养基表面,放置于28 ℃,95%湿度的培养箱中培养7 d。试验结束后用游标卡尺测量抑菌圈的直径并拍照。对照样为空白样和丙二醇样[8]。
1.2.4 织物防霉整理工艺
根据设计配方,上浆整理工艺如下:配制相应试验用防霉浆料(将防霉剂按一定比例加入到浆料中),再将织物试样剪成2 g左右的小样,分别将其置于防霉浆料中。采用一浸一轧法对织物进行整理,轧车压力0.36 MPa,使防霉剂均匀分布于织物上,经130 ℃条件烘焙2~3 min后备用。同时,记录并计算织物的上浆率。上浆率为上浆后经纱的干浆重对上浆前原经纱干重的百分比。
1.2.5 防霉整理织物的防霉等级评价
防霉试验方法参照GB/T 24346—2009《纺织品 防霉性能的评价》中的培养皿法,此方法适用于各类织物及其制品。将上浆整理后的织物剪裁成3 cm×3 cm的小方块,经121 ℃、103 kPa高压蒸汽条件灭菌20 min后备用。在含糖无机盐培养基表面放上一片试样,吸取1 mL的孢子悬浮液均匀分配接种到整个试样表面,每组3个平行样。同时取3片无防霉剂试样作为对照样进行相同操作。把已接种的试验样、对照样放在恒温恒湿培养箱中,在28 ℃、95%湿度条件下培养7 d。试验结束后,将样品从恒温恒湿培养箱中取出,用肉眼从正面或侧面观察试样表面霉菌生长情况;如有必要,可用显微镜进行检查。防霉效果评价标准如表1所示。
1.2.6 测试与表征
浆料的黏度试验(旋转流变仪,Anton Paa,MCR52型):对3种浆料进行黏度测试。浆料质量分数为10%,体积为50 mL。设定温度为25 ℃,剪切速率为1/s。ζ电位测试(Zeta電位测试仪,Brookhaven,PALS型):对浆料进行ζ电位测试。浆料质量分数为10%,体积为20 mL。扫描电子显微镜测试(SEM,Carl Zeiss,Gemini500型):先对织物进行镀金处理,再在15 kV加速电压下进行测试,拍摄锦纶织物的表面形貌,并通过能谱分析技术拍摄元素Mapping图。织物接触角测试(CA,克吕士科学仪器有限公司,DSA-20型):首先将4种防霉剂分别加入3种浆料中,通过浸轧烘焙的方法将丙烯酸酯类防霉浆料上浆在锦纶织物上,将PVA类防霉浆料上浆在涤纶织物上,将淀粉类防霉浆料上浆在棉织物上。上浆处理后的12块织物和3种原布进行接触角测试。
2 结果与分析
2.1 防霉剂的抑菌性能(MBC试验)
MBC是指杀死99.9%的供试微生物时所需的最低药物浓度,是定量表征防霉剂自身的杀菌能力的方法之一。MBC值越小,表明防霉剂的抗菌防霉能力越高。经过7 d的恒温恒湿培养,4种防霉剂MBC试验结果见图1。可以发现,针对产黄青霉和杂色曲霉,相同防霉剂的MBC相同。防霉剂IV的MBC值最小,为0.156 mg/mL;其次是防霉剂I和防霉剂III,均为0.313 mg/mL;防霉剂II的MBC值最大,为2.500 mg/mL。因此,两种霉菌对防霉剂的敏感程度从大到小依次为:防霉剂IV、防霉剂III、防霉剂I、防霉剂II。霉菌对防霉剂的敏感程度在一定程度上表示了霉菌对防霉剂的耐受程度(类似于细菌对药物的耐药性),敏感度越高,耐受程度越低[9]。
4种防霉剂所含活性物质的防霉作用机理不同。IPBC对霉菌、酵母菌和藻类有很强的抑制杀灭作用[10-11],其作用机理是通过分子上的碘和微生物细胞中酶活性部位的巯基或羟基进行反应,从而造成酶失去活性,最终引起微生物死亡[12]。ZPT抑制微生物生长的途径包括降低细胞内腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)水平、影响细菌蛋白质合成、阻碍细胞内质子泵运输及破坏细胞膜结构等。此外,ZPT分子的偶极结构提供了一个伪氨基基团(类似于磺胺类药物),可抑制微生物产生叶酸[13]。多种机制协同作用使得微生物对ZPT产生耐药性的可能性降低。OIT具有可靠的廣谱杀菌活性,具有高效低毒、pH应用范围广等优点。其扩散进入细胞内后,缺电子的硫原子与含有亲核基团的成分反应,如含有巯基的蛋白质、酶或者氨基酸等,削弱其活性,干扰细胞代谢并导致其死亡[14]。而AgCl是通过溶出的Ag+破坏细胞膜、降低酶活性、干扰微生物DNA合成,使微生物丧失分裂增殖能力而死亡。由于防霉剂机理的不同,对霉菌的作用效果不同,所以MBC也不同。该结果为防霉剂的使用浓度提供了指导,后续实验中,为保证单因素分析并综合4种防霉剂的MBC值,选用的防霉剂使用质量分数统一为0.2%。
2.2 防霉剂混合浆料的抑菌性能
针对不同类型的纱线,通常选用不同的浆料。淀粉大分子具有支链结构其且含有多个羟基,具有较强的极性,对天然纤维粘附性能好;PVA浆料大分子内含有一定量的乙酰基团,由于结构相似,有助于提高它和涤纶纤维粘合界面上的次价力;而丙烯酸酯类浆料中包含的丙烯酸与锦纶纤维之间能形成强有力的氢键缔合,有助于浆料在纤维上的附着。根据这些特点,选用淀粉类浆料、PVA类浆料、丙烯酸酯类浆料分别作为棉、涤纶、锦纶的上浆浆料。
本文通过测定抑菌圈直径判断防霉剂混合浆料对产黄青霉和杂色曲霉的抑菌性能(见图2)。与浆料混合后,防霉剂I和防霉剂III针对两种霉菌的抑菌效果仍然维持在较高水平,与MBC结果一致。其中,产黄青霉的抑菌圈试验中,混合了防霉剂III的丙烯酸酯类浆料、PVA类浆料、淀粉浆料的抑菌圈直径分别为21.3、30.3 mm和40.0 mm(培养皿直径有限,培养板上没有长出菌,此处以培养皿最大直径作为测试结果)。但与MBC结果不同的是,防霉剂IV在3种浆料中抑菌圈直径仅为13.0、13.7 mm和5.0 mm,抑菌效果较差。可能的原因是,尽管防霉剂IV的杀菌能力强,但与浆料混合后AgCl固体颗粒被浆料包裹,阻碍其与霉菌的接触和Ag+的溶出,进而影响其抑菌性能。总之,对比4种防霉剂,防霉剂III在3种浆料中的抑菌圈直径均为最大,抑菌效果最佳。
另一方面,不同浆料对4种防霉剂抑菌能力的影响也不同。对于防霉剂I、III,在淀粉浆中抑菌圈直径突增至40.0 mm,显著大于其与丙烯酸酯类浆料、PVA类浆料的混合物的抑菌圈。而防霉剂II、IV则呈现相反的趋势;其中,防霉剂IV在淀粉浆料中,针对产黄青霉和杂色曲霉的抑菌圈直径分别仅有5.0 mm和5.3 mm。由此可见,相较于其他两种浆料,淀粉浆料对防霉剂IV的抑菌效果的发挥产生负面影响。为了进一步研究浆料和防霉剂的配伍性,对浆料的性状(黏度和ζ电位)进行分析。
浆料的黏度会影响其与防霉剂的混合均匀性及活性组分的扩散行为。为此,首先测定了浆料在剪切速率为1 s-1时的黏度。从图3(a)中看到淀粉浆料的黏度最大,明显高于合成高分子类浆料。这是因为淀粉大分子含有多个羟基,具有较大的分子间作用力。此外,浆料的ζ电位可能会影响防霉剂在浆料中的稳定性,从而影响防霉效果。为此,进一步测定了3种浆料的ζ电位。如图3(b)所示,丙烯酸酯类浆料和PVA类浆料的ζ电位显示为负值,且PVA类浆料的电位值高于丙烯酸酯类浆料;淀粉类浆料几乎不带电,这是由于淀粉浆料在使用时需要加热糊化,糊化后的淀粉胶体粒子不带电。由实验结果推测,高黏度、不带电的亲水淀粉浆料有利于其与防霉剂复合及活性成分的扩散,使抑菌圈增大。然而,对于防霉剂II和IV,其活性成分是Zn2+和Ag+,淀粉中糖单元中的羟基可以和金属离子络合;且淀粉分子通过氢键作用发生卷曲,形成左手单螺旋的圆筒形腔体结构[15],可以作为一种主体分子与金属离子发生包结络合作用[16]。因此,防霉剂II和IV与淀粉浆料复合后,抑菌效果变差。
研究防霉剂在浆料中的效果十分重要,同时也应考虑成本来综合评估其应用的价值。从市场价格看,防霉剂IV单价为1800元/kg,是防霉剂III的30倍,是防霉剂I和II的12和18倍,防霉剂IV的抑菌能力最好,但高昂的成本和在浆料中扩散受限影响其顺利应用;防霉剂III的价格最低,综合在浆料中的防霉表现,其市场应用价值最高。
2.3 防霉整理织物的防霉性能
2.3.1 防霉整理织物的表面形貌
在上浆过程中,轧棍产生的压力使防霉浆液与纤维的距离更加接近,并加速浆料扩散;借助于纤维之间毛细管作用,浆料润湿并粘附于纤维表面,烘干后在纤维之间形成粘合性的胶层。防霉剂在织物表面的均匀分布是其发挥有效防霉功能的前提。为此,以锦纶织物为例,采用扫描电镜观察四种不同防霉浆料在织物表面的形貌。如图4
所示,锦纶I、II、III、IV分别代表使用防霉剂I、II、III、IV整理过的锦纶,4种防霉浆料均能均匀粘附在织物表面,对锦纶纤维的形貌无显著影响。进一步地,采用X射线能谱分析防霉浆料上浆后的锦纶织物的表面元素分布。其中,I元素、Zn元素、S元素和Ag元素分别是防霉剂I、II、III、IV的特征元素。如图4所示,上述4种元素均匀分布于锦纶纤维上,表明本文所采用的上浆整理工艺可满足后续织物防霉实验。
2.3.2 防霉整理织物的表面亲水性
材料表面的亲疏水性可能对其与霉菌之间的相互作用产生影响。图5是3种未处理的原布与12种上浆整理过的防霉织物的水接触角。如图5(a)所示,3种未处理的原布的亲水性从小到大依次为:锦纶、涤纶和棉。经过防霉上浆整理后,丙烯酸酯类浆料和PVA类浆料对锦纶和涤纶的接触角改变并不大,而淀粉浆料整理过的棉布的亲水性显著增加。此外,防霉剂的种类对上浆织物亲疏水性的影响较小,表明织物表面亲水性的变化主要由浆料性质决定。
2.3.3 防霉剂整理织物的防霉等级评价
将防霉剂通过上浆整理工艺应用在织物上,通过防霉等级来评判防霉剂的防霉效果。防霉等级越低,防霉效果越好。该方法可直接可观地反映出防霉剂在实际使用时对织物的效用。本文选用的防霉剂质量分数均为0.2%,试验浆料为丙烯酸酯类浆料、PVA类浆料、淀粉类浆料,分别上浆在锦纶织物、涤纶织物和棉织物上。所获得的防霉整理织物的防霉等级评价见表2。4种防霉剂在不同浆料中应用于不同织物时的防霉等级评价照片如图6所示。
从表2可知,棉布的防霉等級最低,表明防霉能力最强,且防霉剂种类的影响不显著。可能原因是棉布所用的淀粉浆料黏度大,纱线浸入浆液时,粘附在纱线上浆液量越多[17]。棉布上浆率最高,使用淀粉浆料使防霉剂在织物上的附着量最大。另一方面,淀粉浆料上浆整理后的织物亲水性最好,有利于织物吸水及防霉剂活性物质的扩散,因此织物的防霉效果最好。对于PVA上浆整理的涤纶而言,织物上浆率仅略高于丙烯酸酯类,但均能达到较好的防霉效果。这是因为PVA分子富含羟基,浆料层易水化溶胀而使防霉剂扩散。而丙烯酸酯类浆料上浆整理的锦纶的防霉等级最高,表明防霉能力最差。其可能原因是丙烯酸酯类浆料黏度最小,上浆率最低,导致防霉浆料在锦纶上的附着量最低。同时,锦纶的分子结构接近蛋白质纤维,本身亲水性介于棉和涤纶之间,利于微生物繁殖。综上所述,4种防霉整理剂整理后的锦纶的防霉能力最差;在相同的防霉剂使用浓度下,织物的防霉性能主要由织物和浆料种类决定。如不考虑市场价格昂贵的防霉剂IV,则棉布的防霉应用成本约在0.10元/m2,涤纶的防霉
应用成本约为0.05元/m2,为了更高的市场应用价值,可以考虑将几种防霉剂复配以降低使用浓度和成本,同时也可达到扩大抗菌谱、减少环境危害的作用。
3 结 论
本文将4种防霉剂添加到3种常见的浆料中进行配伍性研究,通过上浆整理的方法将防霉剂应用到织物上,探究防霉剂在织物上的分布并讨论其防霉性能,得到的主要结论如下:
a)IPBC、ZPT、OIT、AgCl防霉剂对产黄青霉和杂色曲霉均有一定的抑菌效果。AgCl防霉剂的抑菌能力最强,对两种霉菌的MBC值均为0.156 mg/mL,其次是IPBC和OIT,均为0.313 mg/mL;ZPT的MBC值最大,为2.500 mg/mL。
b)不同防霉剂在不同浆料中的防霉表现不同。IPBC和OIT与浆料的混合物抑菌圈最大,说明两者与浆料的配伍性较好。相较于丙烯酸酯类和PVA浆料,淀粉浆料显著促进IPBC和OIT的抑菌效果,但降低了ZPT和AgCl防霉剂抑菌能力的发挥。这可能是因为后两者的活性成分Zn2+和Ag+与淀粉胶体形成络合物有关。
c)通过上浆浸轧法,使用含防霉剂浆料对织物进行上浆整理。防霉剂在织物表面分布均匀,其亲水性改变主要由浆料种类决定。涤纶和棉织物均表现出良好的防霉性能。这可能与PVA和淀粉浆料黏度较大、亲水性好有关。
d)丙烯酸酯类上浆的锦纶表现出较差的防霉效果,表明需要利用更高浓度的单组分防霉剂对锦纶进行防霉处理。
本文为防霉上浆整理的工程放大应用提供了思路和方向,为复配防霉剂应用于上浆整理提供了研究基础。从环保、成本的角度考虑,今后也可以尝试使用几种防霉剂进行复配来解决织物防霉的问题。
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Performance comparison and application of four antifungal agents for sizing
LI Ying1, FU Ye2, YU Yihao2, PENG Yikang2, GAO Yujie1, QI Dongming1, WU Jindan1
(1.Zhejiang Provincial Engineering Research Center for Green and Low-carbon Dyeing & Finishing, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China;
2.Zhejiang King Lable Technology Co., Ltd., Huzhou 313000, China)
Abstract:
During the storage of fabrics, especially in humid and high-temperature environments, it is easy to produce mildew stains that are difficult to clean. To solve this problem during weaving and short-term storage of fabrics, Penicillium chrysogenum and Aspergillus versicolor were used as the test strains, and four kinds of antifungal agents with active components, including iodopropylene-butyl carbamate (IPBC), zinc pyrithione (ZPT), octyl isothiazolinone (OIT) and silver chloride (AgCl), were selected and mixed with different sizing agents to explore antifungal agents with high application value suitable for the fabric sizing process. The antifungal properties of the four antifungal agents were compared by the minimum bactericidal concentration (MBC) test. The results demonstrated that the MBC value of the antifungal agent to the two molds was the same, the MBC value of AgCl was 0.156 mg/mL, that of IPBC and OIT was 0.313 mg/mL, and that of ZPT was 2.500 mg/mL, indicating that AgCl had the strongest antifungal ability. After the above four antifungal agents were added to the three common sizing agents of acrylate, polyvinyl alcohol (PVA), and starch, the bacteriostatic zone test, sizing agent viscosity test and zeta potential test indicated that the properties of the sizing agents had a remarkable effect on the diffusion of the antifungal agents. The antibacterial properties of IPBC and OIT in the starch size were significantly enhanced, indicating that the compatibility of the two with the sizes was good. Specifically, the diameters of the inhibition zone of OIT in acrylate size, PVA size and starch size against Penicillium chrysogenum were 21.3 mm, 30.3 mm and 40.0 mm, respectively, while those against Aspergillus versicolor were 23.7 mm, 28.3 mm and 40.0 mm, respectively. Compared with acrylate and PVA size, starch size significantly promoted the bacteriostatic effect of IPBC and OIT but reduced the bacteriostatic ability of ZPT and AgCl. The probable cause is related to Zn2+and Ag+ forming complexes with starch colloids, which are the active components of the latter two. In terms of price and effect, OIT has the highest application value. Finally, antifungal agents were applied to different fabrics through sizing treatment. The results of SEM analysis, contact angle test and anti-mildew test of fabrics show that the antifungal agents can be uniformly coated onto the surface of fabrics through the padding-sizing treatment, endowing the fabrics with excellent anti-mildew ability. The viscosity and hydrophilicity of the sizing agent have a significant impact on the anti-mildew ability of the fabric after sizing and finishing. Cotton and polyester fabrics show good mildew resistance, which may be related to the high viscosity and good hydrophilicity of starch and PVA size. Polyamide fiber sized with acrylate shows a poor anti-mildew effect, which indicates that several antifungal agents can be combined in the future to achieve a better anti-mildew effect and lower cost. Our study provides guidance for future research on antifungal compounds and engineering scale-up applications.
Keywords:
fabric antifungal agent; sizing and finishing; OIT; IPBC; ZPT; sizing agent