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甲壳胺纤维混纺比与抗菌性能的关系

作者:甲壳胺纤维混纺比与抗菌性能的关系  来源:甲壳胺纤维混纺比与抗菌性能的关系  发布时间:2011-4-22 7:59:37

甲壳胺纤维混纺比与抗菌性能的关系

摘要:从分子结构角度对甲壳素和甲壳胺2种物质之间的区别进行了论述,指出目前市场上的甲壳胺纤维中都残留有一定的甲壳素残基。简述了甲壳胺的抗菌机理,对不同脱乙酰度甲壳胺纤维的抗菌性能进行了比较,同时对不同原料混纺纱线中甲壳胺纤维的最佳混纺比进行了初步的研究和探讨。经过测试和对比发现,在同样的测试条件下,甲壳胺纤维脱乙酰度越高,其抗菌性能越好。使用脱乙酰度尽可能高的甲壳胺纤维,只需将混纺比例控制在5% ~10% ,最终产品即可获得理想的抗菌性能。

关键词:甲壳胺;抗菌性能;最佳混纺比

甲壳素是自然界中的一种高分子化合物,广泛存在于低等植物菌类、藻类的细胞,节肢动物虾、蟹、蝇蛆和昆虫的外壳,贝类、软体动物的外壳和软骨,高等植物的细胞壁等,自然界每年通过生物天然合成的产量将近100亿t ,仅次于纤维素,其中海洋生物的生成量在10亿t/年以上,其化学结构为:聚[β(1—4)]一2一乙酰胺基一2一脱氧一D一葡聚糖]。

甲壳素经脱乙酰基处理后成为甲壳胺,也称为壳聚糖,其化学结构为:聚[β(1—4)一2一氨基一2一脱氧一D一葡聚糖]。需要注意的是,目前市场上的甲壳胺都残留有一定比例的甲壳素残基,因加工工艺不同其脱乙酰度从50% ~95%不等,而且叫法比较混乱,有的称为“可溶性甲壳素”,甚至有的直接称为“甲壳素”,从分子结构上来看,二者是完全不同的2种物质,其理化性能也有很大的差异。由于甲壳胺中的氨基呈游离态,属伯胺,具有阳离子性质,是自然界中唯一带正电荷的高分子物质,能吸附细菌、真菌,使其细胞膜蛋白质变性从而丧失生物活性,因此具有天然、良好、持久的抗菌效果。关于甲壳胺的抗菌机理已有大量的研究和报道。基于上述原因,含甲壳胺纤维的天然抗菌纺织品已经在市场大量出现,并且受到了消费者的肯定和青睐。

不同脱乙酰度的甲壳胺经纺丝后可得到甲壳胺纤维。由于甲壳胺纤维可纺性较差 、价格昂贵,因此在纺织工业中,甲壳胺纤维总是以一定的比例和其他纤维进行混纺,确定适宜的混纺比例以达到既经济又实用的效果,是本文研究的重点。

1 甲壳胺纤维的抗菌性能

通过对甲壳胺的性能及其抗菌机理的简述可知,纺织工业中使用的甲壳胺纤维,其有效成分应为甲壳胺,而不是甲壳素。不同产地、经不同制造工艺获得的甲壳胺纤维,其中的有效成分即甲壳胺的含量有着很大的差异,主要决定于其脱乙酰度,但水分、灰分等其他杂质的存在也会有一定影响。本文研究收集了产于山东、浙江、天津的甲壳胺纤维,先采用胶体滴定法对其脱乙酰度进行测定,随后采用振荡法对其抗菌性能进行测定。

抗菌性能的测试采用GB/T 20944.3—20o8《纺织品抗菌性能的评价第3部分:振荡法》。

不同脱乙酰度的甲壳胺纤维,其抗菌性能存在较大的差异。在同样的测试条件下,甲壳胺纤维脱乙酰度越高,其抗菌性能越好,同时其价格也会越高。因此在考虑甲壳胺纤维与其他纤维的混纺比时,首先必须重视甲壳胺纤维的脱乙酰度及其本身的抗菌性能。

2 甲壳胺纤维最佳混纺比

对于甲壳脘纤维最佳混纺比已有大量的同类研究,所得结果也有很大的差异。有些研究结果认为甲壳胺纤维的质量百分比应在57% 以上 ,有些则认为最佳比例应在10% ~15%之间 。通过对比可以发现,这些研究中都未提到甲壳胺纤维脱乙酰度对其抗菌性能的影响,另外测试方法及评价标准的不同也可能是造成差异的原因。

为研究甲壳胺纤维的最佳混纺比,本文研究采用山东的甲壳胺纤维(脱乙酰度为86.9%),试制了不同比例的毛/粘/甲壳胺、毛/涤/甲壳胺色纺纱,规格均为33.3 tex x 2。委托2家不同的检验机构对其抗菌性能进行了测试,使用的菌种有所不同,测试方法仍按GB/T 20944.3—2o08执行。

按GB/T 20944.3—2008中的规定,样品对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率≥70% ,或对白色念珠菌的抑菌率≥60%时,样品具有抗菌效果。对比上述实验结果可以发现,甲壳胺纤维分别和羊毛、粘胶以及羊毛、涤纶混纺时,如果纱线中甲壳胺纤维的含量达到5% 以上,即可体现良好的抗菌效果。如果继续增加纱线中的甲壳胺纤维比例,其抗菌效果增加不明显。考虑到甲壳胺纤维的脱乙酰度,经计算后可以得出,当纱线中的纯甲壳胺,即聚[β(1—4)一2一氨基一2一脱氧一D一葡聚糖]的含量>4%时,纱线具有良好的抗菌效果。如果所使用的甲壳胺纤维脱乙酰度较低,则需要增加用量。考虑到甲壳胺纤维与不同纤维混纺时,甲壳胺在纱线中的分布状态有所不同,以及在染整加工中甲壳胺成分的损失等因素,建议使用脱乙酰度尽可能高的纤维,同时适当提高其混纺比例,一般控制在5% ~10% ,以确保最终产品获得理想的抗菌效果。

3 结论

在本文实验的基础上,可以得出以下结论:

1、不同脱乙酰度的甲壳胺纤维,其抗菌性能存在较大的差异。在同样的测试条件下,甲壳胺纤维脱乙酰度越高,其抗菌性能越好。

2、为确保最终产品获得理想的抗菌效果,应使用脱乙酰度尽可能高的纤维,同时提高其混纺比例,一般控制在5%-10%。

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