含銅纖維的抗菌性能

李繼往，李瑞卿，魏炳舉

（蘇州中紡學面料產業(yè)研究院，江蘇蘇州 215000）

抗菌材料加入紡織品有兩種方式：（1）在紡織品后整理時加入，即紡織品用含有抗菌材料的溶液浸軋，經焙烘后抗菌材料固著在紡織品表面，得到的抗菌紡織品隨著水洗次數的增加，抗菌效果逐漸減弱；（2）在纖維熔融紡絲時加入，抗菌材料可以進入纖維內部，耐水洗性能優(yōu)異。目前市場上使用的無機抗菌材料主要是Ag、Cu、Zn［1］。銀離子進入人體后難以代謝排出，會造成重金屬沉積，損害人體健康；含鋅的抗菌材料抗菌效果弱［2-3］；進入人體的銅能隨著新陳代謝排出體外［4-5］，銅也是人體造血的重要原料，可以催化合成血紅蛋白，在人體新陳代謝中起著重要作用［6-7］。所以，含銅紡織品能增強皮膚活性，刺激皮膚生成新的毛細血管，在傷口上使用含銅醫(yī)用敷料能加快傷口的愈合［8］。在滌綸、錦綸熔融紡絲時加入銅離子抗菌材料，可以賦予滌綸、錦綸很好的抗菌性能。傳統(tǒng)的錦綸染色主要使用酸性染料，在100 ℃下進行。而含銅錦綸紗線在較高溫度下染色時銅離子流失嚴重，從而失去抗菌性能。使用還原染料染色錦綸紗線，可以在較低溫度下上染，以保證銅離子的含量，達到抗菌效果。本實驗主要研究含銅錦綸紗線和含銅滌綸紗線的抗菌性能：用還原染料對含銅錦綸紗線進行染色，測試銅流失率和抗菌性能；用含銅滌綸紗線制作面料，測試其抗菌性能。

1 實驗

1.1 材料及儀器

織物：含銅錦綸紗線、含銅滌綸紗線（70D/48F，蘇州申久高新纖維有限公司）。試劑：士林黑RB、士林紅F3B、士林黃3GL、士林綠B、燒堿、復合還原劑D（蘇州中紡學產業(yè)研究院），金黃色葡萄球菌、大腸桿菌（佛山中紡聯(lián)檢驗技術服務有限公司）。儀器：MYP19-2 磁力攪拌器（上海梅穎浦儀器儀表有限公司），LT502 電子天平（常熟市天量儀器有限公司），恒溫水浴鍋（上海亞榮生化儀器廠），101A-2E 電熱鼓風干燥箱（上海試驗儀器廠有限公司），QR241C 高溫高壓筒子紗染色機（無錫全潤機械有限公司）。

1.2 錦綸還原染料染色

1.2.1 染深色

染料母液：士林黑RB 200 g/L，復合還原劑D 80 g/L，燒堿80 g/L。

染料母液還原工藝：加水60%于燒杯→加燒堿80 g，攪拌溶解→加士林黑RB 200 g，加熱至80 ℃保溫30 min→加入剩余水量，定容至1 L，降溫至45 ℃，加復合還原劑D 80 g，攪拌5 min→靜置50 min備用。

染色工藝配方：紗線X，浴比1∶20，染料8%(omf)，容積Y。染色工藝流程：進紗→筒紗前處理→染色→水洗→出缸→脫水→烘干。

前處理工藝：陰離子滲透劑2 g/L，50 ℃，10 min。

染色工藝：染色工作液采用預還原后的染料母液加常溫水開?。?∶40），開稀后追加燒堿8 g/L、復合還原劑D 9 g/L。染色工藝曲線如下：

染色后常溫水洗→氧化→皂洗（皂洗劑3 g/L，80 ℃，20 min，兩道）→熱水洗（80 ℃，10 min）→冷水洗→脫水→烘干。

1.2.2 染淺色

士林紅F3B 染料母液：士林紅F3B 50 g/L，復合還原劑D 30 g/L，燒堿30 g/L。

士林紅F3B 染料母液還原工藝：加水60%于燒杯→加燒堿30 g，攪拌溶解→加士林紅F3B 50 g，加熱至80 ℃保溫30 min→加入剩余水量，定容至1 L，降溫至45 ℃，加復合還原劑D 30 g，攪拌5 min→靜置50 min備用。

士林黃3GL 染料母液：士林黃3GL 50 g/L，復合還原劑D 30 g/L，燒堿30 g/L。

士林黃3GL 染料母液還原工藝：加水60%于燒杯→加燒堿30 g，攪拌溶解→加士林黃3GL 50 g，加熱至80 ℃保溫30 min→加入剩余水量，定容至1 L，降溫至45 ℃，加復合還原劑D 30 g，攪拌5 min→靜置50 min備用。

士林綠B染料母液：士林綠B 50 g/L，燒堿30 g/L，復合還原劑D 30 g/L。

士林綠B 染料母液還原工藝：加水60%于燒杯→加燒堿30 g，攪拌溶解→加士林綠B 50 g，加熱至80 ℃保溫30 min→加入剩余水量，定容至1 L，降溫至45 ℃，加復合還原劑D 30 g，攪拌5 min→靜置50 min備用。

染色工藝配方：紗線X，染料1.0%(omf)，容積Y，浴比1∶20。染色工藝流程：進紗→筒紗前處理→染色→水洗→出缸→脫水→烘干。

前處理工藝：陰離子滲透劑2 g/L，50 ℃，10 min。

染色工藝：染色工作液采用預還原后的染料母液加常溫水開稀（1∶100），開稀后追加燒堿6 g/L、復合還原劑D 6 g/L。染色工藝曲線如下：

染色后常溫水洗→氧化→皂洗（皂洗劑3 g/L，80 ℃，20 min，兩道）→熱水洗（80 ℃，10 min）→冷水洗→脫水→烘干。

1.3 測試

銅質量分數：按照US EPA 3052—1996 測定，采用ICP-OES 進行分析。

抑菌率：按照GB/T 20944.3—2008《紡織品 抗菌性能的評價第3部分：振蕩法》測試。

色牢度：耐水色牢度按照GB/T 5713—2013《紡織品色牢度試驗耐水色牢度》測試；耐摩擦色牢度按照GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗耐摩擦色牢度》測試。

2 結果與討論

2.1 含銅錦綸紗線染色

用酸性染料或中性染料對含銅錦綸紗線染色時銅離子流失嚴重；如果要保證銅離子的含量，就會造成含銅錦綸紗線得色淺。本實驗使用還原染料染色錦綸紗線，染料可以在較低溫度下上染紗線，在紗線得色較好的情況下有效控制銅離子流失率。

2.1.1 松筒工藝

筒紗的緊密度對染色均勻性影響較大，筒紗繞筒緊密，染料難以染透，造成嚴重色差；筒紗繞筒松散，紗線松塌，造成嚴重色花。因此，只有針對不同的紗線優(yōu)選合適的繞筒緊密度，才能減少筒紗色差。

70D/48F 含銅錦綸在紗線繞筒厚度為35 mm 時，選用不同紗線緊密度繞成550～600 g 和650～700 g 兩個紗筒進行染色。結果表明，在繞成550～600 g 紗筒時，紗線得色較好，色差在可接受范圍內；而繞成650～700 g 紗筒時色差明顯。因此，繞成550～600 g 紗筒的緊密度適合還原染料染色錦綸紗線。

2.1.2 氧化工藝

還原染料以染料隱色體鈉鹽形式上染纖維，上染完成后進行氧化，使染料隱色體氧化成染料固著在纖維上，因此氧化是否充分將直接影響還原染料的染色效果。本實驗嘗試采用常溫冷水氧化，利用水中的氧氣使染料隱色體氧化，但筒紗內層難以氧化，氧化不充分會造成紗線表面浮色嚴重，紗線染色牢度較差。后期改進氧化工藝，選用雙氧水作為氧化劑，染料隱色體被氧化成不溶性色淀固著在纖維上，得到的紗線色牢度較好。

2.1.3 染色浴比

小浴比可以節(jié)約用水量，也可以降低染化料助劑使用量和生產成本，但使用還原染料隱色體實施浸染染色時，染色浴比對勻染效果影響較大。本實驗嘗試選用1∶10 小浴比染色，染色后紗線色差很大。因為使用小浴比染色時，染料濃度高，易發(fā)生染料聚集，難以染透紗線內層，造成紗線嚴重色差，且水量少對后續(xù)紗線氧化也存在一定影響，紗線氧化不充分，色牢度降低。通過優(yōu)選工藝參數，使用浴比1∶20染色時，紗線得色均勻，氧化充分，色牢度較好。

2.1.4 染深色效果

含銅錦綸紗線染色前的銅質量分數為5.000×10-3，染色后的銅質量分數為3.817×10-3，銅流失率為23.66%。由表1 可知，深色含銅錦綸紗線對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率都達到99%，具有良好的抗菌效果；耐水色牢度達3.5 級或以上，耐干摩擦色牢度達4.0 級，耐濕摩擦色牢度達3.5 級，具有較好的耐水色牢度和耐摩擦色牢度。

表1 深色含銅錦綸紗線染色后的性能

2.1.5 染淺色效果

由表2 可知，含銅錦綸紗線經還原染料紅F3B、黃3GL、綠B 染色后顏色亮麗，得色均勻，耐水色牢度都達3.5 級或以上，耐干摩擦色牢度達4.0 級，耐濕摩擦色牢度達到3.5級或以上。

表2 淺色含銅錦綸紗線的染色牢度

2.2 含銅滌綸紗線的抗菌性能

含銅滌綸紗線在使用分散染料染色時銅流失率低，織成的布樣抗菌效果好。本實驗使用經紗為有光50D 滌綸紗線、緯紗為70D 含銅滌綸紗線織成面料，水洗50 次后，面料對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率都達到99%，有良好的抗菌效果。改變織造時的紗線比例，同樣具有抗菌功能，且水洗50 次后抑菌率仍達99%，說明該面料的抗菌效果持久。

后整理加入抗菌劑制得的面料抗菌效果會隨著水洗次數的增加而快速減弱。如果后整理添加大量黏合劑，個別面料水洗50 次后仍有抗菌效果，但手感差，舒適性不佳。因此，含銅滌綸紗線抗菌性能好、效果持久，值得推廣應用。

3 結論

（1）使用還原染料隱色體浸染法對含銅錦綸紗線進行染色，繞筒適度松弛，優(yōu)選雙氧水氧化，按照浴比1∶20 染色的錦綸紗線得色均勻，色牢度好，紗線銅質量分數達3.817×10-3，對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率都達到99%，具有良好的抗菌性能。

（2）使用含銅滌綸紗線作為緯紗織成的面料，經規(guī)范目前針織運動服的生產、銷售；檢驗機構應盡快

3 結論

（1）薰衣草色素采用以水為提取劑的浸漬法進行提取，提取液的最大吸收波長為416 nm，優(yōu)化提取工藝為料液比1∶15，70 ℃，1.5 h。

（2）薰衣草色素提取液在pH 為4～7 時穩(wěn)定性較好，熱穩(wěn)定性和耐光性較好，在強酸和堿性條件下色素結構遭到破壞，穩(wěn)定性較差。