1殼聚糖抗菌機理
棉家紡織物由于具有優良的服用舒適性、吸濕性、透氣性和抗靜電性等優點[1],深受人們的歡迎,但是棉織物的耐微生物性能較差,極易成為細菌滋生繁衍和傳播的場所。各種細菌在條件適宜時會在織物上迅速繁殖,不僅損害纖維素纖維織物,還會對皮膚產生異常的刺激,并誘發皮膚病[2]。因此,必須重視棉家紡織物的抗菌整理。
甲殼素是一種帶正電荷的堿性多糖[3],廣泛存在于蝦、蟹、昆蟲的甲殼,以及真菌(酵母、霉菌)的細胞壁和植物(如蘑菇)的細胞壁中,是自然界中僅次于纖維素的第二大天然高分子化合物[1]。甲殼素經濃堿處理,脫去分子中的乙酰基后,轉化為可溶性的脫乙酰甲殼素,又稱甲殼胺或殼聚糖,其學名為1,4-二-氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖,或簡稱聚氨基葡萄糖[4]。
殼聚糖的成膜性強,且因與纖維素的分子結構相似,對其有很好的吸附性和相容性。殼聚糖的羥基及部分氨基可與纖維素纖維的羥基形成眾多的分子間氫鍵[5],而殼聚糖的溶劑,即某些稀酸也可以作為兩者的交聯劑。如經過多元羧酸等交聯劑的作用,殼聚糖可結合在織物上,在織物表面形成一層抗菌保護層,使棉織物具有優良的抗菌效果。
作為天然可再生資源,殼聚糖具有廣譜抗菌性、生物活性、生物可降解性、生物可相容性、無毒性以及極好的螯合能力,且能加速傷口愈合[6]。
使殼聚糖產生抗菌性的方法有三種:(1)將高分子量的脫乙酰甲殼素用鹽酸或酶(一般是甲殼素酶、脫乙酰酶、纖維素酶)進行處理,使氨基葡萄糖形成5~6個連續的脫乙酰甲殼素低聚糖;(2)將脫乙酰甲殼素的分子量變成40000~50000的低級分解糖;(3)將脫乙酰甲殼素季銨鹽化。我們采用第(2)種方法與第(3)種方法相結合,將已具有抗菌性的低分子量殼聚糖季銨鹽化,以產生更優良的抗菌性能。將脫乙酰甲殼素季銨鹽化也有三種方法:
(1)根據脫乙酰甲殼素能溶于各種稀有機酸的特性,將脫乙酰甲殼素溶于稀醋酸中,通過鹽式鍵季銨
2試驗部分[8~10]
2.1材料及設備
2.1.1材料
254cm19.6/19.6268268純棉漂白布;
254cm14.9/14.9378378純棉印花布。
2.1.2測試設備
洗衣機、白度儀、攪拌器、天平等。
2.1.3生產設備
平幅L-Box280型汽蒸練漂聯合機(國產),280型圓網印花機(奧地利齊瑪公司),280型熱風
采用YG(B)026D-250強力機按GB3923—1983進行測試(表1)。
表1中,用殼聚糖及多元羧酸處理棉織物后,其經向撕破強力和緯向撕破強力都有不同程度的下降。
2.4.3抗菌性
試驗菌株金黃色葡萄球菌(ATCC6538)由軍事醫學科學院消毒檢測中心提供,培養9代。
試驗樣品殼聚糖整理純棉織物。
檢測方法取直徑為5cm的圓形滅菌檢測樣品、對照樣品各4層,分別裝入無菌三角瓶中;取肉湯菌懸浮液1mL,使其均勻分布在上述檢測樣品和對照樣品上,封好瓶口,作用時間為0、22h;加入100mLPBS(磷酸緩沖鹽溶液),振搖1min,各取試樣1mL,傾注法接種平皿,置37℃培養48h,菌落計數。試驗重復3次,并測試皂洗10次后織物的抑菌性能(表2),皂洗標準參照JIS02217-130。
由表2知,經殼聚糖整理的純棉織物37℃條件下,作用22h對金黃色葡萄球菌的抑菌效果優良,皂洗10次后仍有較好的效果。這說明殼聚糖在纖維素纖維上固著良好,故整理后織物的抑菌性能持久。
2.4.4水洗尺寸變化率
參照GB/T411—1993,由山東省紡織產品質量監督檢驗測試中心測試(表3)。
由表3知,經殼聚糖整理后,純棉漂白織物的水洗尺寸變化率不大,提高了織物穩定性。這是因為殼聚糖在交聯劑BTCA的作用下,與纖維素纖維發生交聯反應。如果
參照GB/T411—1993和GB/T2912.1—1998,分別測定紡織品色牢度及甲醛含量(表4),由山東省紡織產品質量監督檢驗測試中心測試。
由表4知,整理后的印花織物耐摩擦牢度和耐洗色牢度都符合檢測要求,且基本不含甲醛。
3結果與討論
殼聚糖在整理浴配方中所占的比例越高,織物的強力損失越少,抑菌效果也會越好,但手感會發硬。BTCA(1,2,3,4-丁烷四羧酸)所占比例越高,織物的強力損失越大,但折皺回復性越好。交聯反應越充分,殼聚糖與纖維素纖維的結合越牢固,皂洗牢度也越好。這可能是因為殼聚糖與纖維素交聯反應的效率不如BTCA。此外,在整理浴中增加殼聚糖的濃度,可以大大提高殼聚糖在織物上的吸附量,對交聯酯鍵沒有明顯影響;但當殼聚糖濃度過高時,會使整理浴的粘度增加,阻止交聯劑分子滲透進入纖維,因而降低了交聯反應的效率。
焙烘溫度是影響處理效果最重要的因素之一,隨著焙烘溫度的升高,織物上的殼聚糖吸附量會上升,交聯酯量、折皺回復角會增加,強力和白度則下降。綜合考慮,用于生產的焙烘溫度以175~180℃為宜。
4結論
4.1用殼聚糖對織物進行抗菌整理,經測試,織物的抑菌率超過90%,皂洗10次后的織物抑菌率仍超過70%,耐洗性優良。
4.2因所用原料都是環
4.3新的殼聚糖改性劑正在研究中,以提高殼聚糖的水溶性與抗菌性。
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