DOC《设计与产品》

设计与产品 生物质石墨烯锦纶/涤纶抑菌纺织品开发与性能 张亚芳1,徐伯俊1,苏旭中1,刘新金1,2 (1.

江南大学 生态纺织教育部重点实验室,江苏 无锡214122;

2.湖北省纺织新材料与先进加工技术省部共建国家重点实验室培育基地,武汉 430000) 摘要: 将GN与T分别以N/T 47/

53、GN/T 47/

53、GN/T 57/

43、GN/T 85/15比例混合纺14.8 tex, 捻系数358的紧密赛络纱,并织成横密145/5cm平方米质量155 g/m2相同规格纬平针针织物(其中N为普通锦纶,GN为含2.5‰生物质石墨烯的改性聚酰胺短纤,T为涤纶).选用振荡烧瓶法定量评价四种GN/T织物对E.coli、S.aureus、C.albicans三种致病菌的抑菌活性.结果发现:GN比例越大,织物获得抑菌活性的时间越短;

缩短接触时间,GN/T 57/43能在30 min内获得99%以上抑菌率,pH3~10条件下抑菌率达90%以上,洗涤50次后抑菌率达97.8%以上.得出在实际生产中为节约生产成本、提高纱线可纺性、获得较高抑菌活性的GN/T织物,综合选择57%的比例. 关键词:生物质石墨烯;

锦涤纶织物;

致病菌;

改良振荡烧瓶法;

抑菌活性 中图分类号:TS195.646 文献标志码:A 文章编号:1001-7003(2019)00-0000-00 引用页码: 收稿日期:2018-05-15;

修回日期:2019-00-00 基金项目:江苏省自然科学基金项目(BK20170169);

宿迁市科技支撑项目(H201607,H201602);

江苏省产学研项目(BY2016022-27);

江苏省先进纺织工程技术中心基金项目(XJFZ/2016/4);

纺织服装产业河南省协同创新项目(hnfx14002);

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(JUSRP51731B);

新疆维吾尔族自治区重点研发专项(2017B02011);

武汉纺织大学开放课题项目(ZDSYS201701,GCSYS201701);

江苏省产学研项目(BY2016022-16) 作者简介:张亚芳(1991―),女,硕士研究生,研究方向为纤维素纺织品回收利用.通信作者:徐伯俊,教授,[email protected]. Development and performance of biomass graphene nylon/polyester antibacterial textiles ZHANG Yafang1, XU Bojun1, SU Xuzhong1, LIU Xinjin1,2 (Key?Laboratory?of?Eco-Textiles,Ministry?of?Education,?Jiangnan?University,?Wuxi 214122, China;

2.?State?key?Laboratorytraining?Ground?of?Textile?New?Materials?and?Processing?in?Hubei,?Wuhan 430000, China) Abstract: GN and T were blended in a ratio of N/T 47/53, GN/T 47/53, GN/T 57/43, GN/T 85/15, respectively to spin 14.8 tex compact Siro yarns with the twist factor of 358, and woven into the weft plain stitch fabric with horizontal density of 145/5cm2 in weight and weight of 155g/m2 (N is ordinary nylon;

GN is modified polyamide short fiber with 2.5‰ biomass graphene, and T is polyester). The oscillating flask method was used to quantitatively evaluate the antibacterial activity of four GN/T fabrics against E. coli, S. aureus and C. albicans. The results showed that the larger the GN ratio, the shorter the time for the fabric to obtain antibacterial activity. After the contact time was shortened, GN/T 57/43 could obtain more than 99% antibacterial rate within

30 min, and the antibacterial rate under pH=3-10 conditions was more than 90%. After washing

50 times, the antibacterial rate was over 97.8%. Therefore, in the actual production, 57% ratio should be chosen for GN/T fabrics in order to save production cost, improve yarn spinnability, and obtain high antibacterial activity. Key words: Biomass graphene;

nylon/polyester fabric;

pathogenic bacteria;

modified oscillating flask method;

antibacterial activity 人们生活的周围存在大量的病菌,免疫系统正常状态下可保护人体免受病菌侵害,但一旦生态失调,致病菌便侵入人体,通过消化系统、呼吸道或皮肤对人体健康形成威胁.纺织品是传递致病菌的重要媒介,生活水平的提高使人们对纺织品的卫生功能提出了更高的要求,因此对抑菌纺织品研究很有必要. 纺织品抑菌机理: 1)影响细菌细胞内代谢酶的活性[1-2];

2)阻止细菌DNA复制与合成,阻碍孢子生长[3-5];

3)与蛋白质反应,破坏细胞壁的合成[6-7].可利用抑菌材料改性普通纤维,将改性纤维纺纱后织成织物,或对织物功能整理这两种方法来获得抑菌织物.生物质石墨烯是石墨烯的大家族中的一员,它以玉米芯多孔活性纤维素为原料,采用基团配位组装(GCA)法,在热催化条件下经过配位组装、高温碳化、逐步迁移、有序附着、薄层分离等高效精密的加工工艺得到.生物质石墨烯在具有一般石墨烯的导电性、导热性外,还具有低温远红外功能和超强的抑菌性能.生物质石墨烯改性聚酰胺纤维具有生物质石墨烯的广谱抑菌性,其抑菌机理为: 1)生物质石墨烯通过破坏或氧化细胞内的结构或组分来扰乱微生物代谢进程[8];

2)大量聚合的片层生物质石墨烯把细菌包裹起来使其与外界环境隔离无法吸取营养,从而抑制细菌的生长[9];

3)其锋利的边缘对细菌进行物理切割,破坏了细菌的细胞膜从而达到抑菌作用[10];

4)通过大规模直接抽提细胞膜上的磷脂分子来破坏细胞膜从而杀死细菌[7]. 为探究生物质石墨烯的含量对纺织品抑菌性能的影响情况,将含2.5‰生物质石墨烯的聚酰胺纤维与聚酯纤维分别以N/T 47/

53、GN/T 47/

53、GN/T 57/

43、GN/T 85/15的比例混合纺14.8 tex, 捻系数为358的紧密赛络纱,并织成横密29/cm、平方米质量155 g/m2的相同规格的纬平针针织物(其中N为普通锦纶,GN为含2.5‰生物质石墨烯的改性聚酰胺短纤,T为涤纶).采用改良振荡烧瓶法定量探究含2.5‰的生物质石墨烯聚酰胺纤维与聚酯纤维以不同的比例混合纺纱后织成的这三种相同规格的针织物的抑菌活性.分析GN/T织物在抑菌过程中GN的含量、菌液的pH值、织物的洗涤次数、GN/T与菌种作用的时间对织物抑菌性能的影响,使GN抑菌纺织品开发时在使用较小比例GN的情况下达到较强的抑菌活性.

1 实验1.1 仪器与材料 1.1.1 仪器Nu-425-400S生物安全柜(美国Nuaire公司),BSD-YF2200智能精密摇床、BSP-250生化培养箱(博迅BOXUN),GB60DA立式自动压力蒸汽灭菌器(厦门致微仪器有限公司),电子天平(上海卓精电子科技有限公司),STARTER

3100 pH计(上海奥豪斯仪器有限公司),BCD-312WDPV冰箱(青岛海尔股份有限公司). 1.1.2 材料牛肉膏、蛋白胨、琼脂粉、氯化钠为培养基药品,磷酸氢二钠、磷酸二氢钾为缓冲液药品,去离子水用于配置溶液、0.1mol/L的氢氧化钠用来调节溶液的pH值;

自织横密29/cm、平方米质量为155g/m2的相同规格纬平针针织物:N/T 47/

53、GN/T 47/

53、GN/T 57/

43、GN/T 85/15;

金黄色葡萄球菌(StapHylococci aureus ATCC 6538)、大肠杆菌(Escherichia coli ATCC 25922)、白色念珠菌(Candida albicans ATCC 10231)购自上海鲁微科技有限公司. 1.2 方法因为GN是非溶出型抑菌材料,所以对其进行抑菌性能测试时采用振荡烧瓶法........