抗菌除臭黏胶纤维的制备与性能研究

黄惠标，宋慎群，何晓霞，周 莉，李明华

（江苏康溢臣生命科技有限公司，江苏 南通 226300）

“科技、绿色、时尚”是纺织行业高质量发展的主题，以功能化、柔性化为特征的纺织纤维的开发与设计是纺织行业价值提升的重要路径。近年来，纺织品消费市场呈现出绿色消费、健康消费的新趋势。因此，开发绿色、健康功能纤维材料既符合行业发展需求，也符合消费者需求。黏胶纤维的材料来源丰富，具有吸湿性好、穿着舒适、可降解再生的特点[1]。薄荷纤维、茶纤维等以植物提取物为功能剂的改性黏胶纤维具有抗菌功能。为了提高黏胶纤维的功能与附加值，本研究采用板蓝根提取物与硅藻土作为功能剂，通过共混纺丝将功能剂添加到黏胶纺丝液中，在保持黏胶纤维原有优良性质的基础上，开发具有抗菌除臭功能的黏胶纤维。

1 实验

1.1 实验材料与仪器

实验材料：普通黏胶纤维，38 mm，1.67 dtex；黏胶纺丝液（纤维素质量分数为8.90%，山东银鹰化纤有限公司）；板蓝根提取物（质量分数为99.0%，西安优硕生物科技有限公司）；硅藻土（粒径不超过20 μm，森大硅藻土材料有限公司）。

实验试剂：硫酸（分析纯，质量分数为98.00%）、硫酸锌（分析纯）、硫酸钠、氨水（分析纯）、醋酸（分析纯）、异戊酸（分析纯）等，购于国药集团化学试剂有限公司；金黄色葡萄球菌（ATCC 6538）、大肠埃希菌（8099）、白色念珠菌（ATCC 10231）、肺炎克雷伯氏菌（ATCC 4352），购于北京中源合聚生物科技有限公司。

实验仪器：球磨机（XQM-4型，长沙德科仪器设备有限公司）；电子单纤维强力仪（LLY-06型，莱州市电子仪器有限公司）等。

1.2 实验方法

1.2.1 抗菌除臭黏胶纤维的制备

称取板蓝根提取物20 g，将其溶解于100 mL蒸馏水中，置于45 ℃水浴锅中充分搅拌溶解。将硅藻土置于85 ℃烘箱中烘燥2 h，然后放入XQM-4型球磨机中，转速设为150 r/min，球磨3 h。将烘燥研磨后的3 g硅藻土加入配置好的板蓝根溶液中，让两者充分混合，于45 ℃、28 kHz超声波下振荡1 h。将板蓝根、硅藻土混合溶液按1∶10（体积比）加入黏胶纺丝液中，将配制好的纺丝液用电子搅拌器快速搅拌，待其混合均匀后，放于25 ℃室温下静置2 h，然后过滤、脱泡、熟成，采用纺制普通黏胶纤维的湿法纺丝工艺制备长度为38 mm、线密度为1.67 dtex的抗菌除臭黏胶纤维。

1.2.2 性能测试

采用JSM-6390 LV扫描电镜观察普通黏胶纤维和抗菌除臭黏胶纤维的纵向形貌。

参照GB/T 14463—2022《粘胶短纤维》，测试普通黏胶纤维和抗菌除臭黏胶纤维的基本机械性能。

参照GB/T 20944.3—2008《纺织品 抗菌性能的评价第3部分：振荡法》，以10倍稀释法将菌液稀释到合适倍数并培养，根据18 h后对照样和实验样活菌浓度的平均值计算功能纤维的抑菌率。

参照GB/T 33610.2—2017《纺织品 消臭性能的测定第2部分：检知管法》和GB/T 33610.3—2019中的气相色谱法，对消除异戊酸、氨气和醋酸的效果进行评价。

2 性能

2.1 纤维纵向表面形貌

普通黏胶纤维的纵向表面如图1所示，从中可以看出，普通黏胶纤维表面有凹槽且光滑。经过改性处理后，功能黏胶纤维表面有明显的附着物，这是由于在纺丝加工过程中，功能剂在纤维成形过程中向外扩散分布于纤维表面，如图2箭头所示。

图1 普通黏胶纤维扫面电镜图

图2 功能黏胶纤维扫面电镜图

2.2 力学性能

纤维的基本机械性能如表1所示。由表1可知，功能黏胶纤维的干态断裂强度、湿态断裂强度和干态断裂伸长率略低于普通黏胶纤维，这是因为添加板蓝根提取物和硅藻土后改变了纤维的凝聚态结构，导致干态断裂强度、湿态断裂强度下降，但是强度变化不大，不影响后续纺织加工使用[2]。另外，线密度偏差、硫残量、疵点、干态断裂强力变异系数等指标均符合国家标准。

表1 纤维的基本机械性能

2.3 抗菌性能

功能黏胶纤维抗菌性能测试结果如表2所示。由表2可以看出，抗菌除臭黏胶纤维对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、白色念珠菌以及肺炎克雷伯氏菌的抑制率分别为92.00%、86.00%、83.00%和86.00%，均显示出良好的抑菌活性，这是由于板蓝根提取物中靛蓝、靛玉红、色胺酮等化合物对细菌和真菌都有明显的抑制作用[3]。

表2 功能黏胶纤维抗菌性能测试结果

2.4 除臭功能

功能黏胶纤维的除臭效果如表3所示。由表3可以看出，功能黏胶纤维对异戊酸、氨气和醋酸的浓度降低率分别为92.40%、98.00%和88.00%，均达到标准要求。这是由于硅藻土微细孔多，比表面积大，吸附力强，对异味气体具有较强的吸附效果[4]，在纺丝加工过程中，硅藻土被添加到纤维中，使纤维有了很好的除臭功能。

表3 功能黏胶纤维的除臭效果

3 结论

（1）将板蓝根提取物水溶液、硅藻土与黏胶纤维共混纺丝，制成的抗菌除臭黏胶纤维纵向结构发生明显变化，基本力学性能符合国家标准，能满足后续纺纱织造的需求。

（2）抗菌除臭黏胶纤维具有较好的抗菌除臭效果。同时，纤维中的板蓝根提取物对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、白色念珠菌和肺炎克雷伯氏菌均显示出良好的抑制效果，阻碍细菌滋生，使细菌分解人体分泌物产生的异味成分大量减少，可间接除臭。硅藻土可直接吸附臭味组分，使除臭效果达到最佳。

（3）在纺丝过程中添加功能剂，与基材充分混合，由此制得的功能纤维抗菌除臭效果较为持久，适用于运动服、功能内衣、袜子及家纺产品的设计与开发。