碘化壳聚糖溶胶在鞋材抗菌整理工艺中的应用效果研究.pdf

捍 卫 生 活 品 质 推 动 产 业 升 级计量与检测90轻工标准与质量2023 年第 4 期碘化壳聚糖溶胶在鞋材抗菌整理工艺中的应用效果研究吴君（军需能源质量监督总站西安质量监督站，陕西西安 710086）摘要：主要探讨在鞋材抗菌整理工艺中碘化壳聚糖溶胶的应用效果，通过实验，分析碘化壳聚糖溶胶的作用价值，研究结果表明，碘化壳聚糖溶胶整理鞋具有良好的抗菌性，碘化壳聚糖的浓度在 300 g/L 500 g/L 时抗菌效果可达99.99%，且洗涤时间在 10 min 时，抑菌率均达到 80%以上，在相同的工艺条件下，碘化壳聚糖溶胶整理鞋具有较好的耐洗性。关键词：碘化壳聚糖溶胶；鞋材抗菌；工艺中图分类号：TS943 文献标志码：A DOI：10.19541/ki.issn 1004-4108.2023.04.022近年来，随着人们健康意识的增强，传统的消毒剂除菌方式已不能满足人们对健康安全的要求，而具有高效、持久、长效、绿色环保等优点的碘化壳聚糖溶胶作为一种新型的环保高效抑菌剂，被企业和社会广泛关注。鞋用抗菌整理剂主要是指能同时达到抗菌、防腐、防水、防油等功能的功能性整理剂，它是由几种功能单体按特定比例混合后在一定的条件下聚合而成的一种聚合物。碘化壳聚糖溶胶在鞋材抗菌整理中的应用案例表明，碘化壳聚糖溶胶在鞋材抗菌整理中有着广阔的市场前景1。对于壳聚糖的研究也越来越多，制备方法有酸降解法、酶降解法、氧化降解法等，其中采用过氧化氢降解壳聚糖是目前研究较多的一种方法，该方法的优点是成本低、后处理简单，产品无残毒、易于实现工业化生产，但 HO 氧化降解也存在反应稳定性和重复性差的缺点。本文主要研究碘化壳聚糖溶胶作为一种生物化学物质，具有高效的抗菌能力，对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌都有抑制作用。1 材料与仪器1.1 材料（1）鞋材：美国 OMNITO 公司的耐湿式摩擦色牢度测试（UL-TSI）、OMNITO 的抗菌测试（US-GSA）。（2）抗菌整理材料：碘化壳聚糖溶胶（碘化壳聚糖溶胶，由大连金洋生物科技有限公司提供；无机银离子抗菌整理剂，由北京三正新材料科技有限公司提供；有机银离子抗菌整理剂，由河南清化化工股份有限公司生产）、甲基丙烯酸十二醇酯（GMA-9）、聚甲基丙烯酸十二醇酯（CAS）、聚甲基丙烯酸十二酯（PLMA）、有机硅类抗菌剂等。（3）抗菌整理剂：JX 系列型碘化壳聚糖溶胶、XAD-4（德国 Germany 公司）。（4）其他助剂：乳化剂、增稠剂及添加剂等。1.2 仪器（1）分析天平：电子天平。（2）实验用离心机：XDY-7B 型旋转蒸发仪。（3）真空干燥箱：HH-4 型（上海沪西仪器厂）。（4）振荡器：EPO-13（上海大普仪器设备有限公司）。（5）离心机：LMW-1500 型（上海博迅科技有限公司）。（6）马 弗 炉：美 国 BDS-1 型，温 度 范 围 为100 400，最高工作压力为 8 MPa，北京安图新业科技捍 卫 生 活 品 质 推 动 产 业 升 级计量与检测91轻工标准与质量2023 年第 4 期有限公司生产，马弗炉可用于分析样品的干燥、加热、保温和冷却过程，具有多个控制点，可确保干燥均匀，不留死角，加热均匀的马弗炉已被广泛应用于化学和分析领域。（7）扫描电子显微镜（SEM），日本奥林巴斯公司。（8）傅里叶红外光谱（FTIR）仪，德国曼牌公司。（9）UV-VIS 分光光度计，日本岛津。（10）JD-2A 型电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司。（11）ZYF-1E型智能pH计，北京普析通用仪器有限公司。（12）LX-2C 型 pH 计，上海雷磁仪器厂。（13）SP-800 型恒温水浴锅，江苏金坛汇星仪器仪表有限公司。1.3 实验方法制样用织物均为普通鞋材，每样制作 1 2 件样品。将自制的碘化壳聚糖溶胶按一定比例溶于水，制成浓度为20%40%的溶液，将其储存于密封容器中。待溶液放热至80时，将其投入鞋材表面进行处理，即进行抗菌整理。对处理后的鞋材进行微生物测试。取一定量的鞋材放入一个洁净干燥的器皿中，加水 2 L，置于烧杯中（用 50 80的水煮沸3 min），用烧杯中的热水浴保持水温（80）约 1 h。取适量的鞋材置于烧杯中，用蒸馏水清洗，并在烘箱中烘干。同时，将适量的碘化壳聚糖溶胶加入一定量的清水中，用烧杯搅拌均匀后放入盛有适量水（100 mL 120 mL）的烧杯中，随后将1 L 水倒入盛有碘化壳聚糖溶胶的溶液中进行搅拌。待溶液温度降至常温时，用烧杯中的液体在鞋材表面进行涂抹（即不需要加水），并在表面上涂以 1 g/m2 2 g/m2大小的碘化壳聚糖溶胶，并保持其均匀状态 2 h 3 h。具体步骤如下：（1）鞋材的前处理：将待整理的鞋材放入烘箱，温度为100，烘干 24 h 左右，待鞋面及鞋底表面温度降到 60左右时，用无水乙醇清洗一次，然后放入烘箱干燥。（2）整理剂的选择：将制备好的碘化壳聚糖溶胶用打粉机进行打粉。（3）使用碘化壳聚糖溶胶对鞋材进行抗菌整理：将打好粉的鞋材放入装有碘化壳聚糖溶胶的容器中，在 40条件下搅拌均匀。（4）使用碘化壳聚糖溶胶进行浸渍整理：将碘化壳聚糖溶胶倒入一定比例的容器中，加入一定量的浸渍液。（5）后处理：待鞋面及鞋底干燥后，在 150条件下烘干24 h 左右，然后放入烘箱中 120烘 6 h 左右。（6）整理效果评价：将处理好的鞋进行抗菌效果检测，对鞋材抗菌处理前后及经不同方法测试后，比较样品对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、红色毛癣菌的抑菌率。2 测试结果2.1 最小抑菌浓度（MIC）大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、红色毛癣菌，在碘化壳聚糖浓度为 300 g/L 500 g/L 时抑菌效果最好，如表 1 所示。本实验将碘化壳聚糖溶胶应用于鞋类面料的抗菌整理中，整理后的样品经检测，抗菌效果达到 99.7%以上。这一结果说明碘化壳聚糖溶胶抗菌整理剂对革兰氏阳性细菌有较强的抑菌能力，对革兰氏阴性细菌和真菌也有一定的抑制作用，因此可作为一种高效抑菌剂用于鞋材的抗菌整理2。表 1 碘化壳聚糖对细菌的最小抑菌浓度 菌种浓度大肠杆菌金黄色葡萄球菌白色念珠菌红色毛癣菌0 g/L+50 g/L+100 g/L+200 g/L+-300 g/L-400 g/L-500 g/L-注：完全抑菌用“-”表示，95%抑菌用“-”表示；不完全抑菌用“+”表示，抑菌率低于 50%用“+”表示。2.2 经过不同方法处理后织物的抑菌率的比较对洗涤时间（min）与酸碱性人工汗液浸泡时间（h）两种效果进行比较，碘化壳聚糖溶胶在鞋材抗菌整理中的应用实验结果表明，碘化壳聚糖溶胶用于鞋材抗菌整理效果非常好，具有优良的耐洗性，如表 2 所示。3 结果讨论采用碘化壳聚糖溶胶对皮鞋进行抗菌整理，通过实验可以发现，采用碘化壳聚糖溶胶抗菌效果较为明显，对皮鞋的防霉和抗菌性能均有提升。但碘化壳聚糖溶胶在对鞋材进行抗菌整捍 卫 生 活 品 质 推 动 产 业 升 级计量与检测92轻工标准与质量2023 年第 4 期理时，鞋材中含有的树脂与碘化壳聚糖溶胶的水解反应，致使抗菌效果会出现一定程度的下降。采用传统方法对皮革进行抗菌整理时，需要借助一些其他物质如有机酸、无机酸等作为整理剂来提高皮革表面的抗菌性能。在使用碘化壳聚糖溶胶抗菌整理技术对鞋材进行整理时，按照鞋材抗菌整理工艺标准对鞋材进行抗菌性能测试。实验表明，通过碘化壳聚糖溶胶处理过的鞋材其抑菌率均达到 99%以上，且经多次水洗后，仍能保持其良好的抗菌性。具体表现为：（1）处理后的鞋材表面细菌的数量明显下降，从而降低了细菌对皮肤表面造成损伤的可能性，这对于保护人体皮肤免受细菌侵扰是非常重要的。（2）在对处理过的鞋材进行水洗时，不会使鞋材内部产生气味或其他异味。（3）经过多次水洗后，经碘化壳聚糖溶胶处理过的鞋，其抗菌性没有任何变化，甚至可以保持较高水平。这是由于碘化壳聚糖溶胶本身就具有优良的抑菌性能。（4）经碘化壳聚糖溶胶处理过的鞋材与未处理过的鞋材相比，在存放过程中鞋面不易出现霉斑，并且用手触摸鞋面不会有黏腻感觉。经碘化壳聚糖溶胶处理过的鞋，其抗霉性能非常稳定。（5）经碘化壳聚糖溶胶处理后的鞋材不仅可以提高鞋面耐磨性能，还可以有效防止鞋底摩擦带来的损伤。碘化壳聚糖溶胶对鞋材有很好的抗菌效果，且该化合物对革兰氏阳性菌和阴性菌均有一定的抑制作用，特别是对革兰氏阳性菌的抑制效果较为明显。碘化壳聚糖溶胶用量为 50 g/L 100 g/L 时，对鞋材抗菌效果影响不大；碘化壳聚糖溶胶用量为 200 g/L 300 g/L 时，对鞋材抗菌效果较好。碘化壳聚糖溶胶应用于鞋材抗菌整理时，其用量应控制在一定范围内，浓度过高或过低均会影响其抗菌效果，这主要取决于所用材料的种类和性能。碘化壳聚糖溶胶在鞋材整理中的应用还需进一步探讨和研究。碘化壳聚糖与其他抗菌剂复配使用时，需注意它们的配伍禁忌；当碘化壳聚糖溶胶与其他抗菌剂配伍使用时，应尽可能使它们保持原有的协同增效作用。通过将碘化壳聚糖溶胶应用于鞋材抗菌整理中，制得的鞋材抗菌整理剂能够在短时间内对鞋类织物进行有效的抗菌处理，从而起到消毒和杀菌的作用。经其处理后的鞋类织物具有持久高效的抗菌性，且具有良好的透气性、防水性和白度。4 结束语综上，对于碘化壳聚糖溶胶在鞋材抗菌整理中的应用研究得出如下结论：（1）碘化壳聚糖溶胶整理鞋具有良好的抗菌性，洗涤时间在 10 min 时，抑菌率均达到 80%以上；（2）碘化壳聚糖的浓度在 300 g/L 500 g/L 时，抑菌效果最好，可达到完全抑菌；（3）在相同的工艺条件下，碘化壳聚糖溶胶整理鞋具有较好的耐洗性；（4）碘化壳聚糖溶胶对胶乳的稳定性影响较大，易产生沉淀，使用前需搅拌均匀。参考文献1 弓太生,穆学慧,郭永刚,等.基于天然抗菌剂的涤麻鞋材整理工艺与性能研究 J.中国皮革,2021,50(01):9-14.2 付罗莎.芳香型微胶囊的制备及其在抗菌鞋材上的应用 D.西安:陕西科技大学,2016.表 2 经过不同方法处理后织物的抑菌率的比较菌种大肠杆菌（%）金黄色葡萄球菌（%）白色念珠菌（%）红色毛癣菌（%）洗涤时间（min）1080.3780.1194.2397.563078.8970.9884.1286.125072.1272.3695.6998.77酸碱性人工汗液浸泡时间（h）673.1872.5495.3998.691265.1263.2687.1285.362450.1353.8774.1276.69