铜离子改性聚丙烯腈织物的抗菌性能研究

铜离子改性聚丙烯腈织物的抗菌性能研究槐向兵1 黄 磊2(1.江苏斯利浦睡眠产业科技有限公司,江苏无锡,214432;2.江阴市红柳被单厂有限公司,江苏无锡,214432) 摘要: 研究铜离子改性聚丙烯腈织物的抗菌性能㊂测试了铜离子改性聚丙烯腈纤维的性能,以线性拟合方法确定了铜离子改性聚丙烯腈纤维在抗菌织物中的最优含量;研究了抗菌纱线排列对织物抗菌效果的影响㊂试验结果表明:当铜离子改性聚丙烯腈纤维在织物中的含量达到5.8%时,织物对3种菌群的抑菌率均在95%以上;此时即便铜离子改性聚丙烯腈纤维出现略微分布不匀,也不会影响织物的抗菌性能㊂认为:铜离子改性聚丙烯腈织物抗菌性较好,应用前景广阔㊂关键词: 铜离子改性聚丙烯腈纤维;抗菌织物;抑菌率;金黄色葡萄球菌;大肠杆菌中图分类号:T S101.92+3 文献标志码:B 文章编号:1000-7415(2019)03-0023-04A n t i b a c t e r i a l P r o p e r t y S t u d y o fC o p p e rM o d i f i e dP o l y a c r y l o n i t r i l eF a b r i cH U A IX i a n g b i n g1 H U A N GL e i2(1.J i a n g s uS l e e p I n d u s t r y T e c h n o l o g y C o.,L t d.,J i a n g s u W u x i,214432;2.J i a n g y i nH o n g l i uB e d s h e e tC o.,L t d.,J i a n g s u W u x i,214432)A b s t r a c t T h e a n t i b a c t e r i a l p r o p e r t y o f c o p p e rm o d i f i e d p o l y a c r y l o n i t r i l e f a b r i cw e r e s t u d i e d.T h e p r o p e r t i e s o f c o p p e rm o d i f i e d p o l y a c r y l o n i t r i l e f i b e rw e r e t e s t e d.T h eo p t i m i z e dc o n t e n t o f c o p p e rm o d i f i e d p o l y a c r y l o n i t r i l e f i b e r i na n t i b a c t e r i a l f a b r i cw a s c o n f i r m e d t h r o u g h t h em e t h o do f l i n e a r f i t t i n g.T h e i n f l u e n c e o f a n t i b a c t e r i a l y a r n a r r a n g e m e n t o n f a b r i c a n t i b a c t e r i a l e f f e c tw a s s t u d i e d.T h e t e s t r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e a n t i b a c t e r i a l r a t e o f f a b r i c a g a i n s t t h r e e f l o r a s w e r ea l la b o v e95%w h e nt h ec o n t e n to fc o p p e r m o d i f i e d p o l y a c r y l o n i t r i l ef i b e r i nf a b r i c r e a c h e d t o5.8%.A t t h i sm o m e n t,e v e n t h o u g h t h e d i s t r i b u t i o n u n e v e n n e s s o f c o p p e rm o d i f i e d p o l y a c r y l o n i t r i l e f i-b e rw a s s l i g h t l y s h o w n u p,t h e a n t i b a c t e r i a l p r o p e r t i e s o f f a b r i cw e r e n o t a f f e c t e d.I t i s c o n s i d e r e d t h a t t h e a n t i b a c-t e r i a l p r o p e r t y o f c o p p e rm o d i f i e d p o l y a c r y l o n i t r i l e f a b r i c i sb e t t e r,t h e a p p l i c a t i o n p r o s p e c t s i sw i d e r.K e y W o r d s C o p p e r M o d i f i e dP o l y a c r y l o n i t r i l eF i b e r,A n t i b a c t e r i a lF a b r i c,A n t i b a c t e r i a lR a t e,S t a p h y l o c o c-c u sA u r e u s,E s c h e r i c h i aC o l i随着人们生活水平的提高和工业的迅速发展,人们对自我保健和环境卫生的意识日益增强,对具有各种特殊功能的纺织产品需求不断增加㊂在日常生活中,人们不可避免接触到的各种细菌㊁真菌等,它们在合适的条件下会迅速繁殖传播进而引发疾病㊂因此,抗菌功能纺织品的研究和开发显得尤为重要,抗菌㊁除臭㊁防霉等功能性纺织品具有巨大的市场潜力㊂无机抗菌纤维是将金属及其化合物(包括银㊁铜㊁锌等)作为抗菌剂,通过不同的加工方法引入纤维,使其具有抗菌功能[1]㊂铜离子改性聚丙烯腈是利用接枝技术将铜离子嫁作者简介:槐向兵(1987 ),男,工程师,1633733880@q q.c o m 收稿日期:2018-10-27接到聚丙烯腈上形成的一种无机抗菌纤维,它具有铜离子抗菌的高效性,可以克服银系抗菌材料的成本高㊁易变色㊁稳定性差㊁生物毒性等问题,是一种安全无毒㊁环境友好㊁有着巨大应用潜力的抗菌纤维[2]㊂本文测试了铜离子改性聚丙烯腈纤维的性能,研究了影响铜离子改性聚丙烯腈织物抗菌性的因素,为铜离子改性聚丙烯腈系列抗菌织物的开发提供参考㊂1 铜离子改性聚丙烯腈的基本性能对铜离子改性聚丙烯腈纤维的基本性能进行了测试,具体数据为纤维中铜含量=================================================39298.2m g /k g,线密度2.76d t e x ,线密度偏差-0.7%,断裂强度2.02c N /d t e x ,断裂伸长率46.1%,标准回潮率10.9%㊂可以看出,铜离子改性聚丙烯腈纤维具有较高的铜离子含量和较高的回潮率㊂较高的铜离子含量保证了铜离子改性聚丙烯腈纤维的抑菌性能;较高的回潮率则促进了纤维的抗菌效率,这是因为细菌是在有水的环境下繁殖的,较高的回潮率更加有利于细菌与纤维的接触,从而与铜离子起到协同抗菌作用[3]㊂2 纺织品抗菌性检测方法和菌种选择2.1 纺织品抗菌性检测方法在抗菌纺织品的开发中,抗菌检测是十分重要的,它不仅是抗菌物质选择的重要依据,也是抗菌纺织品性能的主要评价指标㊂一般抗菌纺织品的测试方法分为定量试验法和定性试验法,也有分为适于溶出型和非溶出型检测方法[4]㊂美国A A T C C100 2012‘抗菌纺织品的评价方法“和日本J I SL 1902 2002‘纺织品抗菌性试验方法和抗菌效果“规定了抗菌纺织品抗菌性能的定量分析法,瑞士S N VS N195920 1994‘纺织面料抗菌活性的测定琼脂扩散板“和美国A A T C C147 2011‘纺织品的抗菌性:平行划线法“规定了抗菌纺织品抗菌性能的定性分析法㊂我国的G B /T20944 2008‘纺织品抗菌性能的评价“包括3部分内容,第1部分 平皿琼脂扩散法”规定了纺织品抗菌性的定性检测方法;第2部分 吸收法”和第3部分 振荡法”规定了纺织品抗菌性的定量检测方法㊂2.2 菌种选择由于细菌种类繁多,对抗菌产品进行所有菌类抑制或杀灭的代价大且不现实,因此在对抗菌纺织品进行抗菌效果评定时,以该抗菌纺织品对具有代表性菌种的抑制效果作为评判其抗菌效果㊂金黄色葡萄球菌(以下简称A 菌)是革兰阳性细菌中抵抗力最强的致病菌,可作为革兰阳性菌的代表;大肠杆菌(以下简称B 菌)分布相当广泛,可作为革兰阴性菌的代表性菌种;白念珠菌(以下简称C 菌)酷似细菌的菌落,易于计数观察,可作为真菌的代表[5]㊂G B /T20944 2008‘纺织品抗菌性能的评价“规定:当抗菌纺织品对A 菌和B 菌的抗菌率不小于70%㊁对C 菌的抗菌率不小于60%时,抗菌纺织品具有较好的抗菌性能㊂3 铜离子改性聚丙烯腈纤维及其织物的抗菌性3.1 铜离子改性聚丙烯腈纤维抗菌性对铜离子改性聚丙烯腈纤维的抗菌性进行测试,为开发抗菌织物做准备㊂根据G B /T20944 2008‘纺织品抗菌性能的评价第3部分:振荡法“(洗涤50次),测试铜离子聚丙烯腈纤维对A 菌㊁B 菌和C 菌的抑菌率依次为≥99%㊁≥99%和≥97%㊂可以看出,铜离子改性聚丙烯腈纤维对3种菌群的抑菌率均在95%以上,达到了国家纺织行业最高的A A A 级标准㊂3.2 铜离子改性聚丙烯腈纤维含量对织物抑菌性的影响对4种含有铜离子改性聚丙烯腈纤维抗菌织物的抗菌性进行定量检测㊂4种抗菌织物依次记为1#㊁2#㊁3#和4#,铜离子改性聚丙烯腈纤维含量依次为3.67%㊁4.56%㊁5.34%和6.12%㊂根据G B /T20944 2008‘纺织品抗菌性能的评价第3部分:振荡法“测试,结果见表1㊂表1 4种抗菌织物的抗菌性测试结果由表1可看出,1#试样已经符合G B /T20944 2008‘纺织品抗菌性能的评价“要求,对3种菌种的抑菌率均在90%以上;2#试样对B 菌的抑制作用已达到95%以上,对C 菌和A 菌抑制作用也均达到了90%以上;3#试样对B 菌和A菌的抑制作用经达到95%以上,而对C 菌的抑制=================================================作用也接近95%;4#试样对3种菌种的抑制作用略有增加,均稳定在95%以上㊂3.3 铜离子改性聚丙烯腈纤维的最优含量抗菌织物达到抗菌要求时,铜离子改性聚丙烯腈纤维的最低含量确定是开发抗菌织物的关键技术之一㊂通过对1#㊁2#㊁3#㊁4#抗菌织物的抑菌率线性拟合,可求出达到企业规定抗菌要求时铜离子改性聚丙烯腈纤维的含量,即抗菌织物中铜离子改性聚丙烯腈纤维的最低用量㊂根据上述4种样品的测试数据进行数据分析与线性拟合,得到抗菌织物对3种菌种的抗菌性能线性拟合直线;根据直线方程联合求出最优的铜离子改性聚丙烯腈纤维含量㊂抗菌织物对3种菌种的抗菌效果如图1㊁图2㊁图3所示㊂ 由图1~图3线性拟合直线可以求得,当抗菌织物对3种菌种的抑菌率均达到95%时,铜离子改性聚丙烯腈纤维的含量分别为4.78%㊁4.53%和5.78%;因此设计铜离子改性聚丙烯腈纤维含量在5.8%时,抗菌织物对3种菌种的抑菌率均能达到95%㊂图1 4种抗菌织物对A菌抑菌率线性拟合图2 4种抗菌织物对B 菌抑菌率线性拟合图3 4种抗菌织物对C 菌抑菌率线性拟合3.4 抗菌纱线排列对织物抗菌效果的影响进行抗菌织物设计时,在满足铜离子改性聚丙烯腈纤维临界含量的前提下,还要考虑其在织物中的排列和分布,以避免织物上出现抗菌 盲区”,影响织物的整体抗菌性[6]㊂为了探讨含有铜离子聚丙烯腈纤维的抗菌纱线排列对织物抗菌性的影响,选用两种抗菌织物进行对比㊂织物1:经密550根/10c m ,纬密354根/10c m ,平纹织物,经纱为C /R 60/4014.5t e x 环锭混纺纱,纬纱为棉/粘胶/铜离子聚丙烯腈纤维45/40/1514.5t e x 混纺纱,计算得出织物中铜离子聚丙烯腈纤维含量为5.83%㊂织物2:经密550根/10c m ,纬密354根/10c m ,平纹织物,经纱为C /R 60/4014.5t e x 环锭混纺纱,纬纱为棉/粘胶/铜离子聚丙烯腈纤维40/30/3014.5t e x 混纺纱与J C14.5t e x纱按1∶1比例引入,计算得出织物中铜离子聚丙烯腈纤维含量为5.73%㊂两种织物抗菌性根据G B /T20944.3 2008‘纺织品抗菌性能的评价第3部分:振荡法“进行测试,结果见表2㊂从表2可以看出,两种抗菌织物均具有较好的抗菌效果㊂这表明,在保证铜离子改性聚丙烯腈纤维在织物中含量达到要求的前提下,铜离子改性聚丙烯腈纤维略微分布不均匀对织物的抗菌性能影响不大㊂因此,在一定范围内可以将含有铜离子改性聚丙烯腈纤维的抗菌纱线与其他纱线间隔排列,设计不同的抗菌织物㊂表2 两种抗菌织物的抗菌性测试结果=================================================4 结论本文选用铜离子改性聚丙烯腈纤维作为抗菌纤维,对其基本性能和抗菌性进行了研究,并通过对含有该纤维的抗菌织物的性能进行了相关研究,可以得出如下结论㊂(1)铜离子改性聚丙烯腈纤维中铜离子含量可以达到39298.2m g /k g ,纤维的标准回潮率可达10.9%左右,铜离子与较高的回潮率实现了协同高效抗菌㊂(2)测试结果显示,铜离子改性聚丙烯腈纤维对3种菌群的抑菌率均在95%以上㊂铜离子改性聚丙烯腈纤维在抗菌织物中的含量达到5.8%时,织物对3种菌种的抑菌率可达95%以上㊂(3)在保证铜离子改性聚丙烯腈纤维用量达到织物抗菌性所需的临界用量后,铜离子改性聚丙烯腈纤维即便出现略微分布不均匀,也不会影响织物的抗菌性能㊂参考文献:[1] 孙马钰,金裕鹏,许恒毅.常见金属抗菌机制的研究进展[J ].中国药理学与毒理学杂志,2016,30(4):25-29.[2] 叶俊伟,杨瑶瑶,陈弋心,等.纳米氧化镁抗菌材料的研究进展[J ].化工进展,2018,37(4):1460-1466.[3] 何敏珠,阎均,龚羽.抗菌织物及其抗菌性能的评价[J ].上海纺织科技,2005,30(3):62-64.[4] 商成杰.纺织品抗菌检测方法的发展现状[J ].针织工业,2006(7):61-62.[5] 谢小保,李素娟,彭如群,等.纺织品抗菌检测技术的新进展[J ].印染,2012,38(23):36-39,52.[6] 顾秦榕,谢春萍,吉宜军,等.罗布麻混纺织物的抗菌性及防紫外性研究[J ].上海纺织科技,2017,45(12): 9-11.㊃革新改造㊃降低托盘式络筒机回丝的几项措施在生产中我们发现,P O L A R E -P R E M I UM型络筒机与O R I O N 型络筒机的平均回丝率差异很大,前者是后者的2.2倍㊂为此,我们从人㊁机㊁料㊁法㊁环这5个方面进行分析与解决㊂(1)正向激励激发员工的工作热情和积极性,增加超产补助;另一方面对于态度不端正的㊁能力稍微欠缺的员工进行鼓励式的教育和培训㊂经过近两个月数据统计,整体产量上升幅度较大㊂(2)由于对P O L A R E -P R E M I UM 型络筒机不熟悉,容易出现新问题㊂为此针对找纱头装置找头效率比较低的情况进行了改善和优化,加装了部分气缸;彻底清洁找头机可视管,更换探测纱线不灵敏的传感器㊂升级和维护之后的设备找头效率明显提高,同时回丝率也下降了0.15个百分点㊂(3)改善细纱管纱成形,间接提高找头效率㊂调节F A 506型细纱机的卷绕工艺及三自动位置㊂首先是环形元件必须在距离纱管底部30mm~40mm 处开始在纱管上卷绕纱线,确保络筒时底部退绕完全且均匀㊂其次是纱管的两端至少要空出12mm ㊂最后确保每个纱管没有 纱把”,纱管底部卷绕大约1.5圈~2圈㊂(4)针对用户需求优化清纱工艺㊂对清纱器的维护㊁故障处理等进行现场培训㊂规范清纱器槽的清洁方法,即需使用木质清洁棉签,双头最佳;清洁剂常规选择99%蒸馏水或纯净水+1%工业醋酸;当使用蜡块或防静电油等污染较严重时,可采用优质Z i p p o 打火机油,1根棉签只需1滴~2滴,不可太湿㊂操作:将棉棒在准备好的清洁剂中浸透;挤掉多余水分;在清纱器中用力上下擦拭20次以上,顶至最里面的镜片;每次清洁之后必须重新采样,个别单锭异常的重新清洁再采样;清纱器脏度值标准是100,低于50必须清洁,清洁周期为每月1次㊂(5)相对湿度不宜过大,防止大小吸嘴和清纱器积聚棉蜡导致引纱不到位㊁回丝量增加㊂做好纱线通道的清洁,防止飞花附入导致回丝增多㊂通过以上措施,P O L A R E -P R E M I UM 型托盘式络筒机回丝率由0.73%降到了0.43%,直接提高了公司的经济效益㊂山东华兴纺织集团有限公司潘广周 刘晓燕 王 昌=================================================。