界 璐,王 秀

織物在人體穿著過(guò)程中,與皮膚直接接觸,會(huì)沾污很多汗?jié)n、皮脂及其他各種人體分泌物,同時(shí)也會(huì)被環(huán)境中的各種污物所沾污,這些污物是各種微生物繁殖的良好環(huán)境,因此,在致病菌的繁殖和傳遞過(guò)程中,紡織品是一個(gè)重要的媒介。這些細(xì)菌包括大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌、尿素分解菌、真菌、霉菌以及以細(xì)菌分解物為食物的螨蟲等,它們可以侵蝕紡織品,導(dǎo)致疾病傳播,同時(shí)產(chǎn)生臭味等,威脅人們的健康。對(duì)于真絲這樣的天然纖維,由于無(wú)法在其生產(chǎn)過(guò)程中添加抗菌性粉體,只能將納米級(jí)粉體借助于分散劑、穩(wěn)定劑、黏合劑等助劑及一定的工藝方法對(duì)真絲織物處理使其具有抗菌性能[1-4]。

納米Zn O與Ag都屬于無(wú)機(jī)抗菌劑,具有較強(qiáng)的抑菌抗菌性,但是抗菌原理卻有著本質(zhì)的區(qū)別。Ag是接觸性抗菌劑,通過(guò)游離的Ag+破壞細(xì)菌體內(nèi)酶蛋白的巰基而使酶喪失活性,來(lái)達(dá)到殺死細(xì)菌的目的;而納米Zn O是光催化抗菌劑,它是通過(guò)具有強(qiáng)氧化性的HO·和·O2-將各種細(xì)菌分解為CO2和H2O等無(wú)機(jī)小分子來(lái)殺死細(xì)菌。因而采用納米Zn O和納米Ag進(jìn)行復(fù)合來(lái)制備抗菌整理劑,這樣即使在不能發(fā)生光催化反應(yīng)的環(huán)境中同樣能對(duì)細(xì)菌起到抑制作用,大大改善了單純靠納米Zn O進(jìn)行抗菌的局限性[5-9]。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料和儀器

織物:真絲各色緯平針針織物。

藥品:黏合劑(上海藤川化工有限公司),凈洗劑(德國(guó)枧油MT9906017)。

菌株:大腸桿菌(8099)第6代(中國(guó)第四軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院),金黃色葡萄球菌(ATCC 6538)第8代(中國(guó)第四軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院),白色念珠菌(ATCC 10231)第8代(中國(guó)第四軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院)。

主要設(shè)備及儀器:微生物無(wú)菌室,生化培養(yǎng)箱(溫度控制在37℃左右),高壓蒸汽滅菌鍋,營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基,IR12P型紅外染色儀,LD-3624型試樣定型烘干機(jī)。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路為:資料檢索→后整理工藝設(shè)計(jì)→黏合劑選擇→工藝配方設(shè)計(jì)→抑菌檢驗(yàn)(抑菌環(huán)法,西安市疾病防治中心)→較好的工藝配方→抑菌檢驗(yàn)(振蕩燒瓶法,西北大學(xué)生物系)→最佳工藝配方→抑菌檢驗(yàn)(陜西省疾病防治中心)。

1.2.1 工藝配方

1#整理液配方:復(fù)合整理劑量 0.5%,Zn O∶Ag分別為1∶0、1∶1、2∶1、5∶1、10∶1、0∶1,黏合劑4%,浴比1∶10。

2#整理液配方:復(fù)合整理劑量 1%,Zn O∶Ag分別為1∶0、1∶1、2∶1、5∶1、10∶1、0∶1,黏合劑4%,浴比1∶10。

3#整理液配方:復(fù)合整理劑量 2%,Zn O∶Ag分別為1∶0、1∶1、2∶1、5∶1、10∶1、0∶1,黏合劑4%,浴比1∶10。

1.2.2 工藝流程

織物凈洗→脫水→織物浸入裝有整理液的染杯→升溫(10 min內(nèi)達(dá)到40℃)→保溫(30 min)→預(yù)烘(90℃,5 min)→焙烘(120℃,2 min)→水洗。

1.2.3 洗滌方法

按照日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)的洗滌方法洗滌,在家用洗衣機(jī)中使用家用堿性洗滌劑(聚氧乙烯烷基醚和α-烯烴黃酸鈉以9∶1復(fù)配)浴比為1∶30,40℃洗滌5 min,并且常溫下兩次清水清洗2 min為一個(gè)循環(huán)。

1.3 測(cè)試方法

本試驗(yàn)中織物抑菌效果測(cè)定主要采取抑菌環(huán)法、振蕩燒瓶法及滴液法。由于抑菌環(huán)法操作起來(lái)較其他測(cè)試方法相對(duì)簡(jiǎn)便一些,所以首先利用抑菌環(huán)法測(cè)定由1#、2#和3#整理液整理的織物的抗菌性,得出最初的整理液配方及幾組Zn O和Ag的最佳比例;然后用該整理液配方和幾組Zn O和Ag的最佳配比對(duì)織物進(jìn)行整理并利用振蕩燒瓶法測(cè)定其抑菌效果和耐洗牢度,綜合考慮其抑菌效果和耐洗牢度來(lái)確定一組Zn O和Ag的最佳比例,確定為最佳工藝。最后利用所確定的最佳工藝對(duì)織物進(jìn)行整理,送陜西省疾病預(yù)防控制中心進(jìn)行檢驗(yàn),得到正式的檢驗(yàn)報(bào)告[10]。

1.3.1 抑菌環(huán)法

抑菌環(huán)檢測(cè)法能夠定性表征材料的抗菌效果。具體操作為將菌濃度大于105的菌液均勻地涂在培養(yǎng)皿上,將經(jīng)抗菌整理后的織物剪成直徑為5 mm的圓(每種材料分別做4個(gè)試樣),放在培養(yǎng)皿中,中間放一未處理試樣作為對(duì)照樣。再將培養(yǎng)皿置于30℃左右的生化培養(yǎng)箱中,18 h后測(cè)定試樣周圍抑菌環(huán)的大小,以抑菌環(huán)直徑的平均值作為評(píng)價(jià)材料抗菌性能的依據(jù)。其抑菌原理為由于細(xì)菌在培養(yǎng)皿中能夠迅速生長(zhǎng),處理后的織物具有抗菌能力,細(xì)菌在其周圍很難生長(zhǎng),因此在處理后的試樣周圍會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明顯的細(xì)菌禁止圈,即抑菌環(huán),而未處理的試樣周圍則無(wú)抑菌環(huán)出現(xiàn)。抑菌環(huán)的直徑越大,表明材料的抗菌效果越好,反之,則表明材料的抗菌效果越差。由于在本試驗(yàn)中用抑菌環(huán)法只是測(cè)定織物大致的抑菌情況,測(cè)試試樣批量很大,導(dǎo)致工作量也非常大,所以只測(cè)試其對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌情況。

依據(jù)1995年衛(wèi)生部頒發(fā)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB15979-1995《一次性使用衛(wèi)生用品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》以及《消毒技術(shù)規(guī)范》1999年第三版進(jìn)行,試驗(yàn)溫度為(0±2)℃。

1.3.2 振蕩燒瓶法

改進(jìn)后的振蕩燒瓶法主要是根據(jù)1992年發(fā)布的紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FE/T01021《織物抗菌性能實(shí)驗(yàn)方法》、1995年衛(wèi)生部頒發(fā)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB15979-1995《一次性使用衛(wèi)生用品標(biāo)準(zhǔn)》以及《消毒技術(shù)規(guī)范》1999年第三版等綜合改進(jìn)而成的能夠綜合檢驗(yàn)溶出性和非溶出性抗菌劑的一種抑菌效果檢驗(yàn)方法。

具體操作如下:

(1)將抗菌織物剪碎,取0.75～1.5 g分裝包好,在120℃烘干箱中滅菌15 min,自然冷卻取出。

(2)取0.75 g該樣片放入250 ml的三角燒瓶中,分別加入70 ml PBS和5 ml菌懸液,使菌懸液在PBS中的濃度為1×104～2×104cf u/ml。

(3)將三角燒瓶固定在振蕩搖床上,以180～300 r/min搖蕩1～6 h,室溫35℃左右,光照充足。

(4)取0.5 ml振蕩后的樣液,或用PBS做適當(dāng)稀釋后的樣液,以瓊脂傾注法接種平皿,按消毒技術(shù)規(guī)范第三版2.23法進(jìn)行活菌培養(yǎng)計(jì)數(shù)。

(5)試驗(yàn)同時(shí)設(shè)對(duì)照樣片組,對(duì)照樣片組用不含抗菌劑的相同材質(zhì)的樣片代替抗菌樣片,其他操作程序均與試驗(yàn)組相同。不加樣片組分別取5 ml菌懸液和70 ml PBS加入到250 ml的三角燒瓶中混勻,分別于0時(shí)間和振蕩6 h后,各取0.5 ml菌懸液與PBS混合液做適當(dāng)?shù)南♂?。按消毒?guī)范2.23法進(jìn)行活菌培養(yǎng)計(jì)數(shù)。

(6)檢測(cè)抗菌持久性,同樣用上述方法。

(7)試驗(yàn)結(jié)束后按公式1計(jì)算抑菌率

將復(fù)合整理劑用量為0.5%時(shí),用Zn O∶Ag分別為1∶1、2∶1以及5∶1整理后的真絲織物分別計(jì)為1#、2#和3#樣布。整理后的樣布均按照日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS的洗滌方法進(jìn)行洗滌,即在家用洗衣機(jī)中使用家用堿洗滌劑(聚氧乙烯烷基醚和α-烯烴黃酸鈉以9∶1復(fù)配)浴比為1∶30,40℃洗滌5 min,并且常溫下2次清水清洗2 min為一個(gè)循環(huán)。洗滌20次后同樣利用振蕩燒瓶法進(jìn)行抑菌效果檢驗(yàn)。

2 結(jié)果和分析

為了便于更直觀地比較處理后織物的抑菌情況,將不同復(fù)合整理劑用量下不同含量的納米Ag處理后的織物所對(duì)應(yīng)的抑菌環(huán)的大小,繪制成折線圖來(lái)比較和評(píng)價(jià)用抑菌環(huán)法測(cè)定的織物的抑菌情況。如圖1、圖2和圖3所示。

從圖1-3可看出,利用抑菌環(huán)法測(cè)試織物對(duì)大腸桿菌的抑菌效果明顯好于金黃色葡萄球菌,復(fù)合整理劑的用量越大,其抑菌效果越好。當(dāng)復(fù)合整理劑中Ag的含量為0時(shí),織物的抑菌環(huán)直徑均在7 mm以下,視為該織物無(wú)抑菌效果(抑菌環(huán)法規(guī)定抑菌環(huán)直徑為7 mm以上有效)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是由于納米Zn O為非溶出性抗菌劑,而抑菌環(huán)法只適用于檢驗(yàn)溶出性抗菌劑的抑菌效果,而納米Ag為溶出性抗菌劑,也就是說(shuō)用抑菌環(huán)法檢驗(yàn)出的抑菌效果并非是復(fù)合整理劑的抑菌效果,只是納米Ag的抑菌效果。故利用抑菌環(huán)檢驗(yàn)法不適合檢驗(yàn)利用復(fù)合整理劑處理后的織物的抑菌效果,用此法檢驗(yàn)的抑菌效果只能作為預(yù)試驗(yàn)中的參考值。

圖1 復(fù)合整理劑用量為2%時(shí)的織物的抑菌情況

圖2 復(fù)合整理劑用量為1%時(shí)的織物抑菌情況

圖3 復(fù)合整理劑用量為0.5%時(shí)的織物抑菌情況

從抑菌環(huán)直徑還可以看到,復(fù)合整理劑的用量分別為2%、1%以及0.5%時(shí),其抑菌效果雖有差別,但不太明顯。由于納米粉的價(jià)格較高,從企業(yè)成本角度出發(fā),故選其用量為0.5%,Zn O和Ag的比例分別選用1∶1、2∶1以及5∶1對(duì)織物進(jìn)行整理,然后利用振蕩燒瓶法進(jìn)行抑菌檢驗(yàn)。

從表1-2振蕩燒瓶法測(cè)試的織物抑菌率數(shù)據(jù)來(lái)看,當(dāng)復(fù)合整理劑的用量為0.5%,Zn O和Ag的比例為1∶1時(shí),無(wú)論是對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌還是白色念珠菌的抑制效果都是最好的,均達(dá)到了93%以上。同樣,當(dāng)織物洗滌20次后,對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌效果仍在97%以上,對(duì)白色念珠菌的抑制效果稍差一點(diǎn),但也在85%以上。

通過(guò)抑菌環(huán)和振蕩燒瓶法對(duì)不同復(fù)合整理劑用量下的不同的Zn O和Ag的比例整理后織物的抗菌性測(cè)試,通過(guò)逐漸縮小范圍的方法,最終確定最佳工藝為復(fù)合整理劑的用量為0.5%,Zn O和Ag的比例為1∶1。

表1 利用振蕩燒瓶法振蕩6 h整理后織物的抑菌情況

表2 洗滌20次后用振蕩燒瓶法振蕩6 h測(cè)定的織物的抑菌情況

3 結(jié)論

通過(guò)抑菌環(huán)法和振蕩燒瓶法對(duì)織物的抑菌效果和耐洗牢度進(jìn)行評(píng)定,最終得出納米真絲針織物抗菌整理的最佳工藝為:復(fù)合整理劑的用量為0.5%,Zn O和Ag的比例為1∶1。

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