竹炭滌綸纖維混紡棉的抗菌性能的研究

陳俊峰，楊嵐

（惠州市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所，廣東 惠州 516000）

竹炭滌綸纖維是以毛竹為原材料，采用瞬間純氧高溫及氮?dú)庾韪舻刃鹿に嚰夹g(shù)處理后得到的竹炭，使其達(dá)到超微顆粒之后，再與特殊處理后的聚酯切片熔融而成的一種新型功能性纖維[1]。竹炭纖維具有優(yōu)良的吸附功能、吸濕快干、柔滑軟暖等特性，近年來(lái)受到紡織業(yè)及消費(fèi)者的青睞。

目前，鞋類(lèi)產(chǎn)品的抗菌防腐問(wèn)題是鞋類(lèi)生產(chǎn)商不得不考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。在鞋材的抗菌除異味研究上，成本較低的抗菌防臭整理法為物理方法，雖然在實(shí)行上比較簡(jiǎn)單，但是其存在著耐洗滌性差，牢度差，缺乏持久性等問(wèn)題，部分抗菌劑還會(huì)帶來(lái)環(huán)保及人體健康上的不良因素。

抗菌抑菌也是竹炭纖維的特性之一，但是竹炭滌綸纖維的斷裂強(qiáng)度小于棉纖維的斷裂強(qiáng)度，在竹炭纖維含量較高時(shí)，混紡織物的斷裂強(qiáng)度下降明顯，同時(shí)頂破強(qiáng)度也有明顯的下降趨勢(shì)。因此，既要保證混紡織物符合抗菌性能的評(píng)價(jià)要求，又要其保證一定的斷裂強(qiáng)度等物理性能，混紡比例就尤為重要。本文以細(xì)菌（大腸桿菌、金黃色葡萄球菌）、真菌（白色念珠菌）為對(duì)象，以竹炭滌綸纖維、全棉白布混合樣作為試樣，依據(jù)GB/T 20944.3-2008《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià)第3 部分:振蕩法》[2]，對(duì)其抗細(xì)菌、真菌性能進(jìn)行定量測(cè)試，以期選擇一個(gè)合適的比例作為混紡參考比例。在參考了相關(guān)研究文獻(xiàn)為基礎(chǔ)[3]，以期完善竹炭纖維混紡織物相關(guān)抗菌性能的數(shù)據(jù)，為后續(xù)生產(chǎn)及研究提供一定數(shù)據(jù)支持。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

竹炭滌綸纖維；全棉白布

1.2 試驗(yàn)菌種

革蘭氏陰性細(xì)菌：大腸桿菌（ATCC 8099）

革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌：金黃色葡萄球菌（ATCC 6538）

真菌：白色念珠菌（ATCC 10231）

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 細(xì)菌菌懸液的制備

從凍存管中取出保存菌株進(jìn)行活化，在傳代第3-5 代中選取試管取一接種環(huán)，在營(yíng)養(yǎng)瓊脂平板上劃線。于37 ℃±1 ℃，培養(yǎng)24 h 后，用接種環(huán)從平板中取一典型菌落，接種于20 mL 營(yíng)養(yǎng)肉湯中。于37 ℃±1 ℃，130 r/min 振蕩培養(yǎng)24 h 后，得制備菌懸液。將制備菌懸液按4 次稀釋程序，稀釋至含活菌數(shù)目4×105 CFU/mL 左右，即得細(xì)菌接種菌懸液。大腸桿菌、金黃色葡萄球菌菌懸液均按此方法進(jìn)行制備。

1.3.2 白色念珠菌菌懸液的制備

從凍存管中取出保存菌株進(jìn)行活化，在傳代第3-5 代中選取一試管取一接種環(huán)，在沙氏瓊脂平板上劃線。于37 ℃±1 ℃，培養(yǎng)24 h 后，用接種環(huán)從平板中取一典型菌落，接種于沙氏瓊脂培養(yǎng)基試管斜面。于37 ℃±1 ℃，培養(yǎng)24 h 后，往此試管中加入5 mL 0.03 mol/L PBS 緩沖液，并反復(fù)吹打洗下菌苔。移液至另一無(wú)菌試管中，用旋渦式振蕩器混合20 s，使其充分混勻，即制成接種菌懸液。將制備菌液按2 次稀釋程序，稀釋至含活菌數(shù)目3×105 CFU/mL 左右，即得白色念珠菌接種菌懸液。

1.3.3 試樣的制備

將竹炭滌綸纖維、全棉白布按照竹炭滌綸纖維含量比例20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%共7 個(gè)梯度進(jìn)行抗菌性能測(cè)試樣品的制備，全棉白布作為標(biāo)準(zhǔn)空白試樣，剪成5 mm×5 mm 以下的碎片，分別稱(chēng)取0.75 g±0.05 g 作為一份試樣，根據(jù)試驗(yàn)需要制備多份，每份樣品用不銹鋼盒裝好，于121 ℃、103 kPa 滅菌20 min 備用。

1.3.4 振蕩法培養(yǎng)

在3 個(gè)燒瓶中各加入抗菌性能測(cè)試樣品0.75 g±0.05 g、標(biāo)準(zhǔn)空白試樣0.75 g±0.05 g、不加任何試樣作為空白對(duì)照，每種試樣做3 個(gè)平行對(duì)照。然后在每個(gè)燒瓶中各加入0.03 mol/L PBS 緩沖液70 mL。在抗菌性能測(cè)試樣品和標(biāo)準(zhǔn)空白試樣的燒瓶中，分別加入制備好的菌懸液5 mL。在充分振蕩均勻后，進(jìn)行“0”接觸時(shí)間取樣，從燒瓶中吸取1 mL 溶液，進(jìn)行3～4 次梯度稀釋后，從稀釋試管中取1 mL 并制作營(yíng)養(yǎng)瓊脂平板（白色念珠菌為PDA 平板），每個(gè)梯度制作兩個(gè)平板作為平行對(duì)照。待平板凝固后，倒置放置于37 ℃±1 ℃的培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)48 h（白色念珠菌72 h）后，記錄每個(gè)平板中的菌落數(shù)，此計(jì)數(shù)結(jié)果作為“0”接觸時(shí)間計(jì)數(shù)結(jié)果。將燒瓶置于24 ℃±1 ℃，150 r/min 振蕩培養(yǎng)18 h 后，作為18 h 接觸時(shí)間樣品，同樣進(jìn)行取樣1 mL 溶液，進(jìn)行3～4 次梯度稀釋后，從稀釋試管中取1 mL 并制作營(yíng)養(yǎng)瓊脂平板（白色念珠菌為PDA 平板），每個(gè)梯度制作兩個(gè)平板作為平行對(duì)照。待平板凝固后，倒置放置于37 ℃±1 ℃的培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)48 h（白色念珠菌72 h）后，記錄每個(gè)平板中的菌落數(shù)，此計(jì)數(shù)結(jié)果作為18 h 接觸時(shí)間計(jì)數(shù)結(jié)果。

1.3.5 抑菌率的計(jì)算

振蕩接觸18 h 后，比較抗菌性能測(cè)試樣品與標(biāo)準(zhǔn)空白樣燒瓶?jī)?nèi)的活菌濃度，按照以下公式計(jì)算抑菌率：

Y=（Wt－Qt）/Wt×100%

式中：

Y——抗菌性能測(cè)試樣品的抑菌率；

Wt——3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)空白樣18 h 振蕩接觸后燒瓶?jī)?nèi)活菌濃度的平均值（CFU/mL）

Qt——3 個(gè)抗菌性能測(cè)試樣品18 h 振蕩接觸后燒瓶?jī)?nèi)活菌濃度的平均值（CFU/mL）

2 結(jié)果與分析

振蕩法適用于羽絨、纖維、紗線等各類(lèi)紡織品，尤其適用于非溶出型抗菌織物的性能評(píng)價(jià)。竹炭滌綸纖維與全棉白布按照一定比例混合后的測(cè)試樣品對(duì)細(xì)菌（大腸桿菌、金黃色葡萄球菌）、真菌（白色念珠菌）的抑菌率測(cè)試結(jié)果分別見(jiàn)下列表1、表2、表3。

從表中可看出,隨著竹炭滌綸纖維含量的增加,混合比例的織物對(duì)細(xì)菌(大腸桿菌、金黃色葡萄球菌)、真菌（白色念珠菌）的抗菌性能都持續(xù)增加，呈線性關(guān)系。從表1 可以看出，當(dāng)測(cè)試樣品中竹炭滌綸纖維含量為40%時(shí)，對(duì)大腸桿菌的抑菌率為81%，已符合GB/T 20944.3-2008 中對(duì)大腸桿菌抑菌率≥70%的要求；從表2 可以看出，當(dāng)測(cè)試樣品中竹炭滌綸纖維含量為50%時(shí)，對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌率為76%，已符合GB/T 20944.3-2008 中對(duì)金黃色葡萄球菌抑菌率≥70%的要求；從表3 可以看出，當(dāng)測(cè)試樣品中竹炭滌綸纖維含量為60%時(shí)，已符合GB/T 20944.3-2008 中對(duì)白色念珠菌抑菌率≥60%的要求。以上結(jié)果表明，竹炭滌綸纖維對(duì)細(xì)菌（大腸桿菌、金黃色葡萄球菌）、真菌（白色念珠菌）具有顯著的抗菌性能，并且在測(cè)試樣品中竹炭滌綸纖維含量為60%時(shí)，對(duì)細(xì)菌（大腸桿菌、金黃色葡萄球菌）、真菌（白色念珠菌）的抑菌效果已達(dá)到GB/T 20944.3-2008 中的要求，分別達(dá)到了87%、76%、68%。因此，要獲得符合GB/T 20944.3-2008 中對(duì)細(xì)菌（大腸桿菌、金黃色葡萄球菌）、真菌（白色念珠菌）三種均具備抗菌性能的混紡織物，竹炭滌綸混紡棉纖維中竹炭滌綸纖維的比例要至少達(dá)到60%。

表1 不同比例竹炭滌綸纖維對(duì)大腸桿菌的抑菌率測(cè)試結(jié)果

表2 不同比例竹炭滌綸纖維對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌率測(cè)試結(jié)果

表3 不同比例竹炭滌綸纖維對(duì)白色念珠菌的抑菌率測(cè)試結(jié)果

同時(shí)，由于竹炭滌綸纖維的斷裂強(qiáng)度小于棉纖維的斷裂強(qiáng)度，在竹炭滌綸纖維含量較低時(shí)，織物的斷裂強(qiáng)度下降緩慢，但在含量超過(guò)50%之后，竹炭滌綸纖維混紡棉織物的斷裂強(qiáng)度、頂破性能會(huì)明顯下降[4]。因此，要獲得具有一定斷裂強(qiáng)度、頂破性能的混紡織物時(shí)，要盡可能控制竹炭滌綸纖維的含量，避免下降過(guò)多。

結(jié)合以上竹炭滌綸纖維對(duì)抗菌性能、斷裂強(qiáng)度、頂破性能的要求，在選擇竹炭滌綸纖維與棉纖維混紡比例時(shí)，以60%左右為佳。在該比例下，混紡織物既具有滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的抗菌性能，物理性能要求上也不會(huì)下降過(guò)多。同時(shí)，結(jié)合成本上的考量，該數(shù)據(jù)對(duì)節(jié)約生產(chǎn)成本提供一定的數(shù)據(jù)支持。