尼龍6切片的抗菌改性

趙獻(xiàn)峰

(陽煤集團(tuán)太原化工新材料有限公司，山西 太原 030021)

尼龍6纖維(錦綸)用于運(yùn)動服裝、高檔服飾、漁網(wǎng)絲、簾子布、地毯絲等與人類生活息息相關(guān)的行業(yè)。纖維中的微生物，只要條件適宜就會迅速繁殖，導(dǎo)致紡織纖維表面附著雜色、變色、脆化、霉變、蟲蛀等，當(dāng)織物與人體接觸時，還能引起人體皮膚感染[1]。微生物分泌的酶還能分解人體分泌物，這就是纖維制品產(chǎn)生臭味的原因之一。

如今國內(nèi)己內(nèi)酰胺技術(shù)日益成熟，產(chǎn)能不斷擴(kuò)大，同時尼龍6大容量連續(xù)聚合工藝規(guī)?；粩鄶U(kuò)大，尼龍6成本降低，市場價格不斷下降，其在人造纖維所占比重逐年上升。隨著生活品質(zhì)的提高，人們對健康重視程度加大，對于具有抗菌性能的化纖產(chǎn)品的需求將會進(jìn)一步增長。

本文采用殼聚糖-銀/二氧化鈦(CA/T)復(fù)合抗菌劑與尼龍6(PA6)切片通過共混的方式，制得具有抗菌性能的改性PA6切片。并采用JSM-7100F型場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FSEM)改性前后的PA6切片的形貌、結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察；采用HCT-1型微機(jī)差熱天平對試樣的熱穩(wěn)定性進(jìn)行表征；通過抑菌環(huán)實(shí)驗(yàn)和熒光染色的方法對改性后尼龍6的抗菌性能進(jìn)行驗(yàn)證。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

殼聚糖-銀/二氧化鈦(CA/T)復(fù)合抗菌劑，自制；尼龍6(PA6)切片，自產(chǎn)。

1.2 儀器及設(shè)備

微型錐型雙螺桿擠出機(jī)，武漢市瑞鳴實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；掃描電子顯微鏡(SEM)，JSM-7100F，日本電子公司；微機(jī)差熱天平，HCT-1型，北京恒久科學(xué)儀器廠。

1.3 實(shí)驗(yàn)過程

將尼龍6(PA6)切片與殼聚糖-銀/二氧化鈦(CA/T)復(fù)合抗菌劑按照比例混合均勻，通過錐形雙螺桿擠出機(jī)熔融共混后擠出，采用冷卻水降溫冷卻后進(jìn)行切粒、干燥，最終得到抗菌改性后的PA6切片。

1.4 檢測及表征

采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FSEM)觀察抗菌改性前后PA6切片的微觀形態(tài)及分布，同時對抗菌改性切片進(jìn)行面分布掃描測試，觀察表面各個元素的分布狀態(tài)；采用微機(jī)差熱天平對改性前后的PA6切片的熱失重進(jìn)行熱分析測試；采用抑菌環(huán)實(shí)驗(yàn)對抗菌性能進(jìn)行表征，并通過通過吖啶橙/碘化丙啶(AO/PI)熒光染色法檢測改性切片表面的抗菌性能，所用細(xì)菌菌種為E.col和S.aureus。

2 結(jié)果及討論

2.1 SEM分析

第27頁圖1為抗菌改性前后的PA6切片SEM圖像。其中，圖1a)為未改性的PA6切片，圖1b)為抗菌改性的PA6切片。如圖1b)所示，抗菌改性后的PA6切片樹脂基體，大小均勻，分散性好，相容性較好，無明顯團(tuán)聚現(xiàn)象，抗菌改性達(dá)到了預(yù)期的效果。

圖1 改性前后PA6的SEM圖像

為了進(jìn)一步分析各種元素在抗菌PA6切片中分布情況，對抗菌改性PA6切片做面分布測試，結(jié)果如第27頁圖2所示。Ag元素與Ti元素均勻分布于PA6切片表面，表明CA/T復(fù)合抗菌劑均勻分布于PA6切片樹脂基體上。

圖2 抗菌改性PA6切片中各元素面分布圖

2.2 熱重分析

圖3是PA6切片改性前后的樣品熱重分析圖(TG)。從圖3中TG曲線觀察到，在溫度低于350 ℃時，抗菌改性前后的PA6切片較穩(wěn)定未發(fā)生分解反應(yīng)，沒有明顯的失重現(xiàn)象發(fā)生；當(dāng)溫度在350 ℃時，PA6切片開始劇烈分解，而抗菌改性PA6切片初始分解溫度有所增加；達(dá)到400 ℃左右開始分解，且分解速率小于未改性PA6切片的分解速率;當(dāng)溫度達(dá)到500 ℃左右時，兩種切片熱失重基本完全分解。未改性PA6切片在熱分解過程中的殘?zhí)苛繋缀鯙榱?，改性PA6切片在達(dá)到衡重后仍有殘留。結(jié)果表明，抗菌改性PA6切片由于有復(fù)合抗菌劑的摻雜作用，使PA6切片的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，初始分解溫度升高，提高了PA6切片的熱穩(wěn)定性。

圖3 PA6切片改性前、后的熱重曲線

2.3 抗菌性能分析

圖4分別為抗菌改性前后PA6切片的抑菌環(huán)直徑效果圖，其中，抗菌改性后的PA6切片對大腸桿菌E.coliATCC 8099和金黃色葡萄球菌S.aureusATCC 6538的抑菌環(huán)直徑分別為10 mm和9 mm，均大于抗菌劑的抑菌環(huán)要求的標(biāo)準(zhǔn)7 mm[2]。這說明，抗菌改性后的PA6切片具有很好的抗菌性能，達(dá)到了抗菌的效果。

圖4 抗菌改性前后PA6切片的的抑菌環(huán)效果圖

采用對細(xì)菌E.coli和S.aureus使用吖啶橙/碘化丙啶(AO/PI)熒光染色的方法對抗菌改性后的PA6切片進(jìn)行驗(yàn)證?；钪募?xì)胞可以積累吖啶橙，而死的細(xì)胞不能；碘化丙啶可以和細(xì)胞內(nèi)的核苷酸相互作用，其只能滲透到細(xì)胞壁破損的細(xì)胞內(nèi)。因此，吖啶橙/碘化丙啶混合染色試劑可以用來檢測活著和死亡的細(xì)菌菌落，活的和死的細(xì)菌可以通過呈現(xiàn)出的綠色和紅底色明顯的區(qū)分出來。將20 μL吖啶橙/碘化丙啶的混合溶液滴加在樣品表面并涂覆均勻，在避光下放置；然后用熒光顯微鏡觀察染色后的細(xì)菌，確定細(xì)菌的死活，從而評判切片的抗菌性。

如圖5所示，大腸桿菌和金黃色葡萄球菌剛開始切片表面全是綠色的活著的細(xì)菌。12 h后，切片表面幾乎沒有了綠色的活著的細(xì)菌。由以上研究可知所得的抗菌PA6切片具有優(yōu)異的抗菌性。

圖5 細(xì)菌與抗菌切片表面接觸前后的熒光染色圖

3 結(jié)論

本文通過CA/T復(fù)合抗菌劑對PA6切片進(jìn)行改性。PA6切片樹脂基體大小均勻，分散性好，相容性較好，無團(tuán)聚現(xiàn)象，擁有永久的抗菌性能且結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性更強(qiáng)?？咕男院?，對革蘭氏陰性菌(大腸桿菌)和革蘭氏陽性菌(金黃色葡萄球菌)均很好的抗菌性，達(dá)到了預(yù)期的改性效果。