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甲壳素纤维抗菌织物的染整工艺

山东潍坊二印纺织印染有限公司(261006)
董瑛李传梅韩杨
原载；＜浙江印染信息与技术＞2003/7-8

摘要对甲壳素纤维及其与棉和涤棉混纺织物进行了试验和大车试生产，就甲壳素纤维及其含量、印染加工对抗菌效果的影响等因素进行了研究试验和大试表明，含一定量甲壳素纤维的棉和涤棉混纺印染产品具有明显的抗菌效果，但效果不同。

关键词染整甲壳素抗微生物性机织物

1引言
目前，世界上所采用的甲壳素纤维和壳聚糖纤维生产方法大致有交联法(利用交联剂使壳聚糖与棉纤维结合制成)、混入法(即Chitopoly法，将甲壳素、壳聚糖进行微细粉末化后混入一般纤维制成)、涂层法(将一般纤维在壳聚糖溶液中浸渍后再脱永、干燥制成)、克莱比昂法(Crabyon法，将人造纤维与壳聚糖共同利用溶解酶以7:3的比例混合制成)、湿法纺丝法(将甲壳素或壳聚糖溶解在溶剂中配成纺丝原液喷丝，于凝固浴中处理而制成)。
严格地讲，甲壳素纤维和壳聚糖纤维是有区别的。本文采用的是国产壳聚糖纤维，但考虑到人们的习惯称呼，仍沿用甲壳素纤维的叫法。
我国对甲壳素的研究始于1954年，并于20世纪50年代开展了甲壳素纤维和壳聚糖纤维的工业化试生产[1]。目前日本、韩国和中国等少数国家已实现了甲壳素和壳聚糖纤维的工业化生产。
2甲壳素纤维织物的抗菌基本原理
甲壳素属于碳永化合物中的多糖(图1)。甲壳素结构式中糖基中的N-乙酰基被脱去55%以上时，则成为甲壳素的最重要的衍生物壳聚糖[2](图2)，化学名称为1-4-二胺基-2-脱氧-βD-葡聚糖。

图1甲壳素的结构式

图2壳聚糖的结构式
甲壳素纤维中，其壳聚糖成分具有抗菌作用。壳聚糖对细菌和霉菌的抗菌作用原理为:壳聚糖带的阳离子与构成微生物细胞壁的唾液酸(SIALIC)或磷脂质阴离子发生离子结合，束缚了微生物的自由度，阻碍其发育。壳聚糖还被分解成低分子，渗透到微生物细胞壁内，阻碍遗传因子从DNA到RNA的转移，从而阻止了微生物的发育。对细菌中的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的最小生育阻止浓度为10-2Omg/kg，对灰霉菌、斑点病菌的最小生育阻止浓度为l0mg/kg,均显示出极高
的抗菌性[3]。
3甲壳素和壳聚糖纤维的性质
甲壳素和壳聚糖纤维呈白色或灰白色半透明状，无味、无臭、无毒性，壳聚糖纤维略带珍珠光泽，其物理指标见表1。
表1甲壳素和壳聚糖纤维物理指标
纤维纤度tex强度cN/dtex伸长%干强湿强干伸湿伸甲壳素纤维0.17-0.440.97-2.200.35-0.974-83-6壳聚糖纤维0.17-0.440.97-2.730.35-1.238-146-12因分子中含有活泼的羟基和氨基，在一定条件下，甲壳素和壳聚糖都能发生水解、烷基化、酚基化、羧甲基化、磺化、硝化、卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反应，从而生成不同性质的衍生物，扩大了其应用范围。
由于甲壳素大分子内具有稳定的环状结构，大分子间存在强氢键作用，使它的溶解性能较差，不溶于水、稀酸、稀碱和一般的有机溶剂。壳聚糖分子中由于大量氨基的存在，使其溶解性能大大优于甲壳素，能溶于稀酸中。
4织物
据有关资料介绍，若纺织品中的甲壳素纤维含量为0.5%，对金黄色葡萄球菌即有抑菌效果;甲壳素纤维含量在2%以上时，抑菌效果接近100%。为此，我们有针对性地选择了棉和涤棉织物。
4.1甲壳素纤维棉混纺织物
棉99%/甲壳素纤维1%14.5×14.5535×283119cm平布；棉97.5%/甲壳素纤维2.5%14.5×14.5535×283119cm平布。
4.2甲壳素纤维涤棉混纺织物
涤64.35%/棉34.65%/甲壳素纤维1%14.5×14.5433×299119cm府绸、涤63.2/棉34.3%/甲壳素纤维2.5%14.5×14.5433×299119cm府绸。
5工艺条件的确定
甲壳素纤维混纺织物的染整加工，关键是研究其在正常染整加工过程中物理和化学性质变化，保证其有效含量和生物活性的稳定，从而确定合理的工艺条件。为此，本文对100%甲壳素纤维和甲壳素纤维混纺织物进行了试验。
5.1水质的影响
鉴于甲壳素纤维生物活性的敏感性以及甲壳素纤维的溶解性，用纯甲壳素纤维进行水质影响试验。将甲壳素纤维分别在室温条件下置于软水、半软水和硬木中3Omin，烘干后称重并观察。
结果表明(表2)，甲壳素纤维在软水和硬水中均能发生不同程度的溶解，失重率约为0.4%-0.46%;甲壳素纤维在硬水中的失重率最低，仅为0.4%，这可能是由于离子吸附所致，纤维的外观和手感也随着软硬水的不同而有所变化。
表2水质对甲壳素纤维的影响
软水半软水硬水失重率%4.54.60.4颜色变化黄微黄不黄手感好稍好差5.2烧碱对甲壳素纤维影响
在窒温条件下，用220g/l烧碱对甲壳素纤维松弛