甲壳素抗菌吸湿排汗复合功能面料的研制开发_唐琴.pdf

纺织报告|FANGZHI BAOGAO7甲壳素抗菌吸湿排汗复合功能面料的研制开发 唐琴，张小玉，陈灿（广东职业技术学院，广东 佛山 528000）Development of chitin antibacterial moisture absorption and perspiration composite functional fabricTang Qin,Zhang Xiaoyu,Chen Can（Guangdong Polytechnic,Foshan 528000,China）Abstract Based on the research of cotton/Coolbst moisture conductive fabric,this paper introduces environmental friendly chitin antibacterial material to prepare chitin antibacterial moisture absorption and perspiration composite functional fabric.The moisture conductivity test of the sample showed that with the increase of the content of Coolbst fiber in the fabric,the moisture conductivity of the fabric gradually increased,mainly reflected in the increasing wicking height and evaporation rate;when developing cotton containing moisture conductive fabrics,reducing the proportion of Coolbst fibers results in a significantly faster decrease in weft guided moisture displacement than in warp guided moisture displacement.The antibacterial performance of the composite fabric was significantly improved when the chitin antibacterial fiber reached 50%in the chitin antibacterial viscose/cotton blended yarn;when the chitin antibacterial fiber in the blended yarn is close to 70%,even if the blending ratio of antibacterial fibers is increased,the antibacterial performance of the composite fabric has little change.Key words chitin;antibacterial;moisture absorption and perspiration;composite function摘要文章在棉/Coolbst导湿面料研究的基础上引入环保型甲壳素抗菌材料，以制备甲壳素抗菌吸湿排汗复合功能面料。对样品进行导湿性能测试发现，随着面料中Coolbst纤维含量的增加，织物导湿性能逐渐提升，主要表现为芯吸高度、蒸发速率不断增加；在研制含棉导湿面料时，降低Coolbst纤维比例，纬向导湿位移下降速度明显快于经向导湿位移下降速度。通过样品抗菌性能测试发现：当甲壳素抗菌纤维在甲壳素抗菌黏胶/棉混纺纱中达到50%时，复合面料的抗菌性能显著提高；当混纺纱中的甲壳素抗菌纤维接近70%时，即使增加抗菌纤维的混纺比例，复合面料的抗菌性能变化也不大。关键词甲壳素；抗菌；吸湿排汗；复合功能中图分类号：J523.1文献标志码：A随着生活水平的提高，人们对面料的舒适性、健康安全性要求越来越高，在一些特定高温高湿环境下往往需要使用吸湿排汗面料。在导湿面料研发早期，棉纤维还被当作主要原料使用，但棉纤维被汗液浸润后易堵塞毛细血管，不利于汗液顺利排出，使人体产生不适感。近年来，许多国内外研究者通过各类改性方法研制了大量的高性能导湿纤维，用于开发吸湿速干面料1。这类常规的吸湿排汗面料能快速将水分导出体外，但湿热环境和纤维凸凹槽也为细菌提供了滋生繁衍的条件，安全性不足。本研究在吸湿排汗面料的基础上开发抗菌吸湿排汗复合投稿日期：2023-02-10作者简介：唐琴（1976），女，四川射洪人，副教授，硕士；研究方向：纺织新产品研究与开发。功能面料，以提高产品的使用价值。1 抗菌导湿面料材料设计在棉织物的基础上，引入导湿性能优良、截面为“H”形的聚酯纤维Coolbst与棉纱进行混织，同时在试验中使用甲壳素抗菌黏胶纤维，开发抗菌吸湿排汗复合功能面料。1.1 聚酯纤维Coolbst在高代谢活动期间，服装面料的舒适性取决于其内部的湿阻和吸湿性2，汗液能否从人体内快速排出并蒸发到大气中，水分传递性能起到至关重要的作用3。本研究Technology科技FANGZHI BAOGAO8纺织报告|FANGZHI BAOGAO唐 琴，等：甲壳素抗菌吸湿排汗复合功能面料的研制开发采用Coolbst聚酯纤维，其强度、伸度与常规涤纶短纤维相当，可纺性好；纤维截面形状为“H”形，利用纤维表面特殊沟槽产生的毛细效应，能将人体排出的汗水、湿气迅速传导到织物表层4，其比表面积比普通涤纶纤维增加了一倍，能快速散发湿气和汗水，且吸收汗液的速度比棉、黏胶等亲水纤维快，可以使皮肤表面保持干爽舒适。1.2 甲壳素抗菌黏胶纤维汗液和湿热环境为细菌提供了滋生繁衍的条件，因此，服装面料能否具备一定的抗菌性能受到广泛关注。甲壳素是存在于蟹壳等甲壳动物外壳中的可食性动物纤维素，不仅具有良好的抗菌功效，还能使伤口快速愈合。甲壳素抗菌纤维是通过在黏胶纺丝时加入甲壳素抗菌剂制得的。通过该方法得到的纤维的抗菌性能具有持久性5。这种抗菌材料可生物降解，也符合广大消费者追求绿色、环保、健康的消费观念。2 抗菌导湿面料的设计与性能测试2.1 面料织造设计以普通棉纱或抗菌甲壳素混纺纱为经纱，纬纱由导湿性能优越的聚酯纤维Coolbst纯纺纱与棉纱采用不同比例进行混织，同时在试验中改变经纱原料，采用不同比例的甲壳素抗菌黏胶纤维/棉混纺纱线，制备抗菌吸湿排汗复合功能面料6。调整经纬纱原料配置进行吸湿排汗抗菌面料的研制开发，面料中棉的质量分数一般大于50%，是简单的平纹组织，织物参数具体如表1所示。2.2 面料导湿性能测试与分析参考标准GB/T 21655.12008规定的面料吸湿速干性能评价指标，选取织物芯吸高度、蒸发速率以及滴水扩散位移指标进行测试，以便能综合评价所制面料的导湿性。按照标准要求，分别对10块制织面料进行测量，包括30 min时的织物纬向芯吸高度、织物蒸发速率及30 s时的织物经、纬向导湿位移。每块面料剪取5块试样，多次测量求平均值得到测试数据，结果分析如图1、图2所示。由图1可知，随着面料中含棉比例的增加，面料的纬向芯吸高度、蒸发速率会呈下降趋势。分析发现，若降低面料中的含棉比例、增加Coolbst导湿纤维的含量，可有表1 导湿抗菌面料的织物参数面料编号组织经纱纬纱（棉 Coolbst）经密/根（10 cm）-1纬密/根（10 cm）-1T1平纹棉纱10325310T2平纹棉纱31325310T3平纹棉纱11325310T4平纹棉纱13325310T5平纹棉纱01325310T6平纹20/80甲壳素黏胶/棉11325310T7平纹40/60甲壳素黏胶/棉11325310T8平纹50/50甲壳素黏胶/棉 11325310T9平纹70/30甲壳素黏胶/棉 11325310T10平纹80/20甲壳素黏胶/棉11325310图1 不同含棉比例与芯吸高度、蒸发速率的关系纺织报告|FANGZHI BAOGAO9效改善面料的导湿性能。这是因为Coolbst纤维是一种具有异形截面的聚酯纤维，含有大量的疏水性基团，具有较大的湿屈服模量，且沟槽易产生毛细效应，与普通棉纱相比，Coolbst的导湿性能较强。在面料导湿测试中，在一定范围内增加面料中Coolbst纤维含量，织物导湿性能会显著提升，主要体现在芯吸高度和蒸发速率的数值都有所增加。因此，在开发吸湿排汗面料时，适当引入类似Coolbst的导湿纤维能有效改善织物的毛细管结构，进而大大提升织物的导湿性能。由图2可知，随着面料中含棉比例的增加，织物的经、唐 琴，等：甲壳素抗菌吸湿排汗复合功能面料的研制开发表2 抗菌性能测试结果品种T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10金黄色葡萄球菌抑菌率/%10151820254051627478大肠埃希菌抑菌率/%18212025274859708285图2 不同含棉比例与导湿位移的关系纬向导湿位移呈下降趋势，主要原因在于棉纤维的吸湿溶胀性阻碍了织物导湿性能的提升。对比经、纬向导湿位移量发现，若降低Coolbst纤维比例，织物的纬向导湿位移下降速度明显快于经向导湿位移下降速度，原因在于面料中的Coolbst纱都是纬向织入，Coolbst纤维形成的毛细管主要沿纬向排列，导致水分子更容易沿纬向传导输出。在面料设计过程中，可利用导湿纤维的经/纬向合理配置，实现织物沿水平方向或垂直方向的导湿效应。2.3 面料抗菌性能测试与分析2.3.1 抗菌测试方法本研究主要检测抗菌面料对金黄色葡萄球菌、肝炎杆菌以及白色念珠菌的抗菌能力，这3种菌都是人类疾病的主要致病菌。按照ISO 207432007 纺织品抗菌性能测试，本项目采用“振荡烧瓶法”进行抗菌性能检测，最后以抑菌率表示：抑菌率=（样本振荡前平均菌落数样本振荡后平均菌落数）/样本振荡前平均菌落数100%。2.3.2 抗菌性能数据分析对各面料进行抗菌性能测试，测试结果如表2所示。由表2可知，棉/Coolbst的前5种面料对金黄色葡萄球菌的抑菌率不超过25%，对大肠埃希菌的抑菌率均小于30%，说明这几种面料不具有抗菌性能。一般来说，若产品对大肠埃希菌的抑菌率大于80%、对金黄色葡萄球菌的抑菌率大于70%，则具有优异的抗菌抑菌性和保健功效，适合作为抗菌医用纺织品，市场前景较好。3 结论（1）通过导湿性能测试发现：随着面料中棉纤维含量的减少（纬向Coolbst含量的增加），织物的纬向芯吸高度、蒸发速率、经/纬向导湿位移均增加，织物导湿性能逐渐增强，面料中的含棉比例与织物导湿性能呈高度的负相关性。在进行导湿面料设计及实际生产时，须合理选配棉纤维的比例，以便获得所需要的导湿能力。（2）面料导湿具有方向性。在织物滴水扩散试验中，当纬向Coolbst含量不断减少时，面料的纬向导湿位移下降速度明显快于经向导湿位移下降速度，因此，在设计生产面料时，可以利用导湿纤维合理的经纬向配置实现织物的定向导湿。（3）分析抗菌测试结果发现：加入甲壳素抗菌黏胶能有效提高面料的抗菌性。随着甲壳素抗菌黏胶/棉混纺纱中甲壳素抗菌黏胶纤维含量的增加，面料的抗菌性能逐渐增强，当混纺抗菌纤维质量分数达到50%时，面料的抗菌性能会显著提升；当混纺纱中的抗菌纤维质量分数接近70%时，即使增加甲壳素抗菌纤维的质量分数，也无法有效提升面料的抗菌性能。参考文献1 马磊.吸湿排汗纺织产品开发现状与发展趋势J.纺织导报，2017（9）：22-24.2 张大省，王遵元.吸湿排汗功能性聚酯纤维的结构设计与产品开发J.纺织导报，2018（5）：55-59.3 陈宝山.影响服装吸湿排汗性能的因素探讨J.纺织报告，2018（2）：30-31.4 周稚雅.运动用吸湿排汗型功能性服装探讨J.化纤与纺织技术，2021（9）：7-8.5 翁毅.甲壳素纤维结构与性能研究J.现代纺织技术，2022（6）：7-10.6 陈贵翠，赵磊.甲壳素纤维三组分抗菌混纺纱的开发J.棉纺织科技，2016（2）：36-39.