1壳聚糖抗菌机理

棉家纺织物由于具有优良的服用舒适性、吸湿性、透气性和抗静电性等优点[1],深受人们的欢迎,但是棉织物的耐微生物性能较差,极易成为细菌滋生繁衍和传播的场所。各种细菌在条件适宜时会在织物上迅速繁殖,不仅损害纤维素纤维织物,还会对皮肤产生异常的刺激,并诱发皮肤病[2]。因此,必须重视棉家纺织物的抗菌整理。

甲壳素是一种带正电荷的碱性多糖[3],广泛存在于虾、蟹、昆虫的甲壳,以及真菌(酵母、霉菌)的细胞壁和植物(如蘑菇)的细胞壁中,是自然界中仅次于纤维素的第二大天然高分子化合物[1]。甲壳素经浓碱处理,脱去分子中的乙酰基后,转化为可溶性的脱乙酰甲壳素,又称甲壳胺或壳聚糖,其学名为1,4-二-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖,或简称聚氨基葡萄糖[4]。

壳聚糖的成膜性强,且因与纤维素的分子结构相似,对其有很好的吸附性和相容性。壳聚糖的羟基及部分氨基可与纤维素纤维的羟基形成众多的分子间氢键[5],而壳聚糖的溶剂,即某些稀酸也可以作为两者的交联剂。如经过多元羧酸等交联剂的作用,壳聚糖可结合在织物上,在织物表面形成一层抗菌保护层,使棉织物具有优良的抗菌效果。

作为天然可再生资源,壳聚糖具有广谱抗菌性、生物活性、生物可降解性、生物可相容性、无毒性以及极好的螯合能力,且能加速伤口愈合[6]。

使壳聚糖产生抗菌性的方法有三种:(1)将高分子量的脱乙酰甲壳素用盐酸或酶(一般是甲壳素酶、脱乙酰酶、纤维素酶)进行处理,使氨基葡萄糖形成5~6个连续的脱乙酰甲壳素低聚糖;(2)将脱乙酰甲壳素的分子量变成40000~50000的低级分解糖;(3)将脱乙酰甲壳素季铵盐化。我们采用第(2)种方法与第(3)种方法相结合,将已具有抗菌性的低分子量壳聚糖季铵盐化,以产生更优良的抗菌性能。将脱乙酰甲壳素季铵盐化也有三种方法:

(1)根据脱乙酰甲壳素能溶于各种稀有机酸的特性,将脱乙酰甲壳素溶于稀醋酸中,通过盐式键季铵

2试验部分[8~10]

2.1材料及设备

2.1.1材料

254cm19.6/19.6268268纯棉漂白布;

254cm14.9/14.9378378纯棉印花布。

2.1.2测试设备

洗衣机、白度仪、搅拌器、天平等。

2.1.3生产设备

平幅L-Box280型汽蒸练漂联合机(国产),280型圆网印花机(奥地利齐玛公司),280型热风

采用YG(B)026D-250强力机按GB3923—1983进行测试(表1)。



表1中,用壳聚糖及多元羧酸处理棉织物后,其经向撕破强力和纬向撕破强力都有不同程度的下降。

2.4.3抗菌性

试验菌株金黄色葡萄球菌(ATCC6538)由军事医学科学院消毒检测中心提供,培养9代。

试验样品壳聚糖整理纯棉织物。

检测方法取直径为5cm的圆形灭菌检测样品、对照样品各4层,分别装入无菌三角瓶中;取肉汤菌悬浮液1mL,使其均匀分布在上述检测样品和对照样品上,封好瓶口,作用时间为0、22h;加入100mLPBS(磷酸缓冲盐溶液),振摇1min,各取试样1mL,倾注法接种平皿,置37℃培养48h,菌落计数。试验重复3次,并测试皂洗10次后织物的抑菌性能(表2),皂洗标准参照JIS02217-130。

由表2知,经壳聚糖整理的纯棉织物37℃条件下,作用22h对金黄色葡萄球菌的抑菌效果优良,皂洗10次后仍有较好的效果。这说明壳聚糖在纤维素纤维上固着良好,故整理后织物的抑菌性能持久。

2.4.4水洗尺寸变化率

参照GB/T411—1993,由山东省纺织产品质量监督检验测试中心测试(表3)。



由表3知,经壳聚糖整理后,纯棉漂白织物的水洗尺寸变化率不大,提高了织物稳定性。这是因为壳聚糖在交联剂BTCA的作用下,与纤维素纤维发生交联反应。如果

参照GB/T411—1993和GB/T2912.1—1998,分别测定纺织品色牢度及甲醛含量(表4),由山东省纺织产品质量监督检验测试中心测试。



由表4知,整理后的印花织物耐摩擦牢度和耐洗色牢度都符合检测要求,且基本不含甲醛。

3结果与讨论

壳聚糖在整理浴配方中所占的比例越高,织物的强力损失越少,抑菌效果也会越好,但手感会发硬。BTCA(1,2,3,4-丁烷四羧酸)所占比例越高,织物的强力损失越大,但折皱回复性越好。交联反应越充分,壳聚糖与纤维素纤维的结合越牢固,皂洗牢度也越好。这可能是因为壳聚糖与纤维素交联反应的效率不如BTCA。此外,在整理浴中增加壳聚糖的浓度,可以大大提高壳聚糖在织物上的吸附量,对交联酯键没有明显影响;但当壳聚糖浓度过高时,会使整理浴的粘度增加,阻止交联剂分子渗透进入纤维,因而降低了交联反应的效率。

焙烘温度是影响处理效果最重要的因素之一,随着焙烘温度的升高,织物上的壳聚糖吸附量会上升,交联酯量、折皱回复角会增加,强力和白度则下降。综合考虑,用于生产的焙烘温度以175~180℃为宜。

4结论

4.1用壳聚糖对织物进行抗菌整理,经测试,织物的抑菌率超过90%,皂洗10次后的织物抑菌率仍超过70%,耐洗性优良。

4.2因所用原料都是环

4.3新的壳聚糖改性剂正在研究中,以提高壳聚糖的水溶性与抗菌性。