抗菌劑microban? ZO6 在純棉織物抗菌整理中的應用

何 舟，陳 鎮(zhèn)，王珈惠，趙世顯，毛雨蕾

(1.湖南工程學院生態(tài)紡織材料及染整新技術湖南省高校重點實驗室，湖南湘潭 411104；2.東華大學化學化工與生物工程學院，上海 201620；3.妙抗保國際貿易深圳有限公司，廣東深圳 518048)

棉織物吸濕、透氣、親膚，穿著舒適，深受消費者喜愛。然而，棉纖維及織物自身的微孔結構易吸附微生物，貼近皮膚層的衣服易沾污人體汗液、分泌物(油脂)、皮屑，織物和皮膚層之間所形成的微氣候條件又為微生物提供了生殖繁衍的場所，使得棉類紡織品成為細菌繁殖、傳播的主要載體[1-2]。

抗菌劑microban?ZO6 是一種液體抗菌劑，可抑制革蘭氏陽性、陰性細菌及霉菌的生長，具有高效、安全、廣譜殺菌的特性，常用于洗發(fā)液、沐浴露、香波等生活和塑料、涂料、油劑等日化品的抑菌、滅菌中，也可用于純棉、滌棉等紡織品的抗菌整理[3-4]。

本次研究主要采用浸漬法和浸軋法[5-6]對純棉織物進行抗菌整理，探討抗菌劑microban?ZO6在紡織領域的應用性能及效果。

1 實驗部分

1.1 材料、藥品及儀器

1.1.1 材料:純棉平紋漂白布:紗支:32×32，密度130×70，克重:134g/m2(河南新野紡織股份有限公司)。

1.1.2 藥品:抗菌劑microban?ZO6(妙抗保國際貿易深圳有限公司)，金黃葡萄球菌(ATCC 6538)、大腸桿菌(ATCC 11229)(上海復祥生物科技有限公司)，瓊脂粉、蛋白胨、牛肉浸膏(國藥集團化學試劑有限公司)、滲透劑DM-1232、分散劑DM-8412、交聯(lián)劑DM-3917(廣東德美精細化工集團股份有限公司)。

1.1.3 主要儀器:DH3600 恒溫培養(yǎng)箱(廣州迪鑫多科學儀器有限公司)，WSB-3A 型白度計，YG871型毛細管效應測定儀，SHA-C 型水浴恒溫振蕩器，Y101A-3 型電熱鼓風烘箱，JY2003 型電子天平(寧波紡織儀器廠)，YG(B)026G 電子織物強力機(溫州市大榮紡織儀器有限公司)，XPB10-01 波輪式洗衣機(寧波科美電器有限公司)，LP-400 立式軋車，LSA-400 熱定型機(佛山市南海區(qū)宏信機械設備有限公司)。

1.2 實驗內容

1.2.1 抗菌整理液配方

1.2.2 浸漬法抗菌整理實驗

(1)整理工藝

純棉織物→抗菌整理液→浸漬整理(初始條件:室溫25℃×30min)→預烘→烘干→冷卻至室溫→性能測試

(2)考察因素及范圍

表1 浸漬法抗菌整理實驗考察因素及范圍

1.2.3 浸軋法抗菌整理實驗

(1)整理工藝

織物潤濕→抗菌整理液→二浸二軋(55℃×3min，軋余率70%)→預烘→焙烘(初始條件:室溫150℃×120s)→冷卻至室溫→性能測試

(2)考察因素及范圍

表2 浸軋法抗菌整理實驗考察因素及范圍

1.2.4 耐洗性測試

根據(jù)浸漬法和浸軋法所確定的最佳整理工藝，對抗菌整理后的棉織物進行耐洗性測試，考察其耐洗性能。

1.3 分析與測試

(1)抗菌性能:參照GB/T 20944.3-2008《紡織品抗菌性能的評價(第3 部分):振蕩法》測定，根據(jù)下式計算試驗結果:

(2)白度:參照《GB/T 8424.2-2001 紡織品色牢度試驗相對白度的儀器評定方法》測定。

(3)毛效:參照《FZ/T 01071-2008 紡織品毛細效應測試方法》測定。

(4)撕破強力:參照《GB/T 3917.3-2009 紡織品織物撕破性能第3 部分:梯形試樣撕破強力的測定》。

(5)耐洗性:參照《FZ/T 73023-2006 抗菌針織品》附錄C 執(zhí)行，測定整理后織物的耐洗性。

2 結果與討論

2.1 浸漬法抗菌整理

2.1.1 抗菌劑用量的影響

根據(jù)1.2.2 實驗內容設計，抗菌劑microban?ZO6 用量對純棉織物抗菌整理性能的影響如下圖1，對織物服用性的影響如下表3:

圖1 抗菌劑用量對棉織物抗菌性能的影響

表3 抗菌劑用量對棉織物服用性能的影響

從圖1 可以看出，隨著抗菌劑用量的增加，棉織物抗菌整理后的抗菌性能呈顯著上升趨勢，與實驗預期基本一致；同時，結果也表明，抗菌劑microban?ZO6 對金黃葡萄球菌的抗菌性要更優(yōu)于大腸桿菌。在抗菌劑用量0.7%(owf)時，棉織物對兩種細菌的抗菌率已經(jīng)達到90%以上，可認為純棉織物已具備抗菌性能。而從表3 抗菌劑用量對純棉織物服用性能的影響來看，白度、毛效及撕破強力雖略有下降，但變化很?。蝗缢浩茝娏t隨抗菌劑用量的增加而先略增加后略降低，可認為抗菌劑microban?ZO6 對棉織物服用性能的影響較小。

故，選擇0.7%(owf)作為抗菌劑microban?ZO6 對純棉織物浸漬法整理的用量。

2.1.2 浸漬溫度的影響

根據(jù)1.2.2 實驗內容設計，浸漬溫度對純棉織物抗菌整理性能的影響如下圖2，對織物服用性的影響如下表4:

圖2 浸漬溫度對棉織物抗菌性能的影響

表4 浸漬溫度對棉織物服用性能的影響

從圖2 可以看出，升溫有助劑于棉織物抗菌整理，如在浸漬溫度50℃時，其對金黃葡萄球菌的抗菌率已經(jīng)接近100%，對大腸桿菌的抗菌性也接近97%。從表4 可以看出，隨著浸漬溫度的升高，白度和撕破強力均有所降低，但影響較??；而毛效則隨浸漬溫度的升高先略有增大后略有降低；總體來看，浸漬溫度對棉織物抗菌整理的服用性能影響有限。

故，選擇50℃作為純棉織物microban?ZO6 浸漬抗菌整理的最適浸漬溫度。

2.1.3 浸漬時間的影響

根據(jù)1.2.2 實驗內容設計，浸漬溫度對純棉織物抗菌整理性能的影響如下圖3，對織物服用性的影響如下表5:

圖3 浸漬時間對棉織物抗菌性能的影響

表5 浸漬時間對棉織物服用性能的影響

從圖3 可以看出，隨著浸漬時間的增加，有助于抗菌劑microban?ZO6 與棉織物的反應充分，抗菌性能也呈顯著提升。在浸漬時間45min 時，織物對金黃葡萄球菌的抗菌率已經(jīng)100%，對大腸桿菌的抗菌性也超過99%，隨著時間繼續(xù)延長至60min，對兩種細菌的抗菌率均達到100%。而從表5 可以看出，隨著浸漬作用時間的增加，純棉織物的白度、毛效和撕破強力均略有下降，影響程度不大。

故，選擇60min 作為純棉織物microban?ZO6浸漬抗菌整理的最適浸漬時間。

綜上，抗菌劑microban?ZO6 對純棉織物浸漬法抗菌整理的優(yōu)化條件為抗菌劑用量0.7%(owf)，浸漬溫度50℃，浸漬時間60min。

2.2 浸軋法

2.2.1 抗菌劑用量的影響

根據(jù)1.2.3 實驗內容設計，抗菌劑microban?ZO6 用量對純棉織物抗菌整理性能的影響如下圖4，對織物服用性的影響如下表6:

圖4 抗菌劑用量對棉織物抗菌性能的影響

表6 抗菌劑用量對棉織物服用性能的影響

從圖4 可以看出，棉織物抗菌整理后對大腸桿菌和金黃葡萄球菌的抗菌性隨著抗菌劑用量microban?ZO6 的增加而增加；同時，通過與圖2 浸漬法的效果對比也可以發(fā)現(xiàn)，浸軋法抗菌整理的效果更優(yōu)，如，在抗菌劑用量0.5%(owf)時，棉織物對大腸桿菌的抗菌率超過95%，對金黃葡萄球菌的抗菌率超過99%。而從表6 可以看出，抗菌劑用量對純棉織物服用性能的影響來看，白度、毛效及撕破強力均呈略微下降趨勢，但與表3 對比也可以發(fā)現(xiàn)，浸軋法對織物服用性能的影響更大一些。

故，選擇0.5%(owf)作為microban?ZO6 對純棉織物浸軋抗菌整理的最適用量。

2.2.2 焙烘溫度的影響

根據(jù)1.2.3 實驗內容設計，焙烘溫度對純棉織物抗菌整理性能的影響如下圖5，對織物服用性的影響如下表7:

圖5 焙烘溫度對棉織物抗菌性能的影響

表7 焙烘溫度對棉織物服用性能的影響

從圖5 可以看出，焙烘溫度對棉織物抗菌整理的性能影響較大。在160℃時，棉織物對金黃葡萄球菌的抗菌率已經(jīng)接近100%，對大腸桿菌的抗菌性也超過96%，在焙烘溫度180℃時，棉織物對金黃葡萄球菌的抗菌率已經(jīng)接近100%，對大腸桿菌的抗菌性也超過99%。而從表7 焙烘溫度對純棉織物服用性能的影響可以看出，隨著焙烘溫度的升高，白度、毛效和撕破強力等均有所降低，尤其是對白度和強力的影響較大。

故，選擇160℃作為純棉織物microban?ZO6浸軋抗菌整理的最適焙烘溫度。

2.2.3 焙烘時間的影響

根據(jù)1.2.3 實驗內容設計，焙烘時間對純棉織物抗菌整理性能的影響如下圖6，對織物服用性的影響如下表8:

圖6 焙烘時間對棉織物抗菌性能的影響

表8 焙烘時間對棉織物服用性能的影響

從圖6 可以看出，焙烘時間對棉織物抗菌整理的性能有一定影響。在焙烘時間90s 時，棉織物對金黃葡萄球菌的抗菌率已經(jīng)接近100%，對大腸桿菌的抗菌性也超過97%，在焙烘時間120s 時，棉織物對大腸桿菌和金黃葡萄球菌的抗菌率均達到100%。而從表8 焙烘時間對純棉織物服用性能的影響來看，隨著焙烘時間的延長，白度、毛效和撕破強力均有所降低，尤其是對白度和強力的影響較明顯。

故，選擇120s 作為純棉織物microban?ZO6 浸軋抗菌整理的最適焙烘時間。

綜上，抗菌劑microban?ZO6 對純棉織物采浸軋法抗菌整理的最適條件為抗菌劑用量0.5%(owf)，焙烘溫度160℃，焙烘時間120s。

2.3 耐洗性

根據(jù)1.2.4 實驗內容設計，抗菌劑microban?ZO6 對純棉織物浸漬和浸軋抗菌整理后的耐洗性能如下圖7 所示。

圖7 棉織物抗菌整理后的耐洗性能

從圖7 可以看出，純棉織物采用抗菌劑microban?ZO6 在浸漬法和浸軋法的優(yōu)化工藝條件下抗菌整理后，其耐洗性能較優(yōu)秀，經(jīng)過20 次洗滌，織物對大腸桿菌和金黃葡萄球菌的抗菌率仍在99%以上；經(jīng)過40 次洗滌，織物對大腸桿菌和金黃葡萄球菌的抗菌率仍在90%以上；同時，也可以發(fā)現(xiàn)，織物浸軋法抗菌整理后的耐洗性更優(yōu)于浸漬法。

2.4 抗菌機理分析

抗菌劑microban?ZO6 是一種液體抗菌劑，具有滲透力較強、抑制細胞異常生長和抗微生物等作用，主要成分為吡啶硫酮鋅(zinc pyrithione，簡稱ZPT)，為2-吡啶硫醇-1-氧化物的鋅的絡合物，分子式為C10H8N2O2S2Zn，結構式如圖8[7-8]。當microban?ZO6 作用于細菌細胞時，吡啶硫酮鋅可將K＋或Mg2＋帶出細菌細胞，將H＋或Na＋帶入細菌細胞，消除細菌獲取營養(yǎng)的離子梯度，從而阻礙菌體的呼吸，干擾病原菌的生物合成，破壞細胞壁的合成，阻礙類酯的合成，干擾細菌的生長，并使細胞最終被“餓死”，因此，microban?ZO6 在殺死細菌的同時本身并未被消耗，耐久性、耐洗性良好[9-10]。

圖8 主要成分吡啶硫酮鋅的分子結構式

3 結論

(1) 浸漬法和浸軋法均可用于抗菌劑microban?ZO6 對純棉織物的抗菌整理，其中浸漬法抗菌整理的優(yōu)化條件為抗菌劑用量0.7%(owf)，浸漬溫度50℃，浸漬時間60min；浸軋法抗菌整理的優(yōu)化條件為抗菌劑用量0.5%(owf)，焙烘溫度160℃，焙烘時間120s。

(2)棉織物經(jīng)microban?ZO6 抗菌整理后的耐洗性好，對金黃葡萄球菌的抗菌性要更優(yōu)于大腸桿菌，浸軋法相比浸漬法更適于棉織物microban?ZO6 抗菌整理。