CN108797117B - 一种服装用抗菌材料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种服装用抗菌材料。包括一种纤维改性剂，及该纤维改性剂制备的抗菌材料。纤维改性剂的制备方法为：将纯壳寡糖溶解于醋酸水溶液中，配制成壳寡糖溶液；将聚乙二醇‑6000溶解于去离子水中，配制为聚乙二醇溶液；将壳寡糖溶液和聚乙二醇溶液混匀，得纤维改性剂。在纤维改性剂中加入适量粘胶纤维材料，持续缓慢搅拌浸泡，浸泡结束后，晾干材料即得抗菌材料。本发明提供的抗菌材料抗菌能力强，对人体无毒无害；可实现长效抗菌，不会因使用或清洗失去抗菌效果；同时，本发明提供的抗菌材料温敏性适宜，可实现在人体体温时抗菌、出汗时抗菌程度增加的效果，且非常易于清洗，可有效避免细菌生物膜的形成。

Description

一种服装用抗菌材料
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种服装用抗菌材料。
背景技术
现在，服装用材料日益繁多，既包括棉、毛、丝、麻等天然材质面料，又包括各类人造面料，但大多面料都集中于改进其舒适、透气、外观等方面，对抗菌功能的改善非常缺乏。事实上，现在包括医疗卫生在内的多个领域，对功能性抗菌服装材料都有着极大的需求。
使用普通的棉麻等材料制备的服装，非常容易囤积汗液和皮屑等，为病菌提供了大量繁殖的温床，这对于医疗卫生等对抗菌要求较高的特殊领域，无疑是不适合的。针对这种情况，常见手段是在材料中添加抗菌物质，如纳米银等，以提升衣物的抑菌性能。如公开号为：CN 105155035B的专利，提供了一种添加了纳米银的服装材料。但是，目前已有多篇研究表明，纳米银对人体可能存在潜在危害性，而衣物长期与身体接触，添加纳米银后可能会对人体产生未知的不良影响。同时，采用普通的物理吸附等方式将纳米银吸附在衣物表面，其耐损耗能力极低，日常穿着和清洗即可能将银从衣物表面除去，从而导致抑菌效果的消失。
另外，现有在衣物中添加各类抗菌物质的手段，并不能长效抑制细菌的增长。衣物材料表面被杀死的细菌未被及时清除，死细菌继续存在于衣物表面，阻碍材料中的抑菌材料与新的细菌继续接触。新的细菌利用死细菌和皮屑等其它营养物质，在衣物表面形成一层生物膜，这层生物膜很难被清除或清洗掉，从而使衣物中的抑菌材料在短暂生效后即失效。
因此，开发一种抗菌能力强、对人体无害、抗菌效能长久的服装材料，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种服装用抗菌材料。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种纤维改性剂，其配方为：按质量比，壳寡糖：聚乙二醇＝3:7～17。
优选的，所述壳寡糖的分子量为2600Da。
优选的，所述壳寡糖：聚乙二醇＝3:17。
相应的，所述纤维改性剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将纯壳寡糖溶解于浓度为0.72％的醋酸水溶液中，配制成浓度为2％的壳寡糖溶液；
(2)将聚乙二醇-6000溶解于去离子水中，配制为浓度为40％的聚乙二醇溶液；
(3)将壳寡糖溶液和聚乙二醇溶液混匀，得纤维改性剂。
相应的，所述纤维改性剂在制备抗菌材料上的应用。
相应的，用所述纤维改性剂制备的一种抗菌材料，制备方法为：在100ml纤维改性剂中，加入≤60g的粘胶纤维材料，持续缓慢搅拌并浸泡24～72h，浸泡后晾干材料，即得抗菌材料。
优选的，在100ml纤维改性溶液中，加入55g的粘胶纤维材料。
优选的，所述浸泡时间为48h。
相应的，所述抗菌材料在服装上的应用。
本发明具有以下有益效果：
1、抗菌材料为壳寡糖，抗菌能力强，对人体无毒无害。
2、壳寡糖分子量较小，连接在聚乙二醇上后，可通过聚乙二醇的伸展和收缩实现暴露和隐藏。而聚乙二醇(6000)具有良好的温敏性，在接近体温时处于伸展状态，使壳寡糖有效暴露，发挥抗菌作用；同时，金属离子的浓度与聚乙二醇的伸展程度呈正相关关系，人体穿着衣物出汗时，细菌增生，但此时衣物上的钠离子浓度也随之增加，聚乙二醇伸展程度增大，暴露出更多的壳寡糖，材料抗菌能力增强。
另一方面，清洗衣物时，温度较低，聚乙二醇处于卷曲状态，将壳寡糖包裹起来，避免其被清洗掉失去抗菌能力，使材料可发挥长效抗菌作用；且聚乙二醇亲水，卷曲状态下具有良好的抗污性能，极利于材料的清洗，可较为容易地洗掉材料表面的死细菌和其它污质，有效避免了细菌生物膜的形成。
具体实施方式
本发明的操作步骤为：
1、将壳寡糖浸泡于无水乙醇中，待壳寡糖在乙醇中沉淀完全后，过滤，用去离子水冲洗去除乙醇，干燥，以除去壳寡糖中可能的杂质。将纯化后的壳寡糖溶解于浓度为0.72％的醋酸水溶液中，配制成浓度为2％的壳寡糖溶液。
其中，选择分子量为2000～3000Da的壳寡糖为宜，分子量过小，杀菌效果可能不理想；分子量过大，聚乙二醇可能无法完全包裹住壳寡糖。
2、将聚乙二醇-6000溶解与去离子水中，配制为浓度为40％的聚乙二醇溶液。按溶液中有效物质的质量比，壳寡糖：聚乙二醇＝3:7～17，将壳寡糖溶液和聚乙二醇溶液混匀，得纤维改性溶液。
3、在100ml纤维改性溶液中，加入≤60g的粘胶纤维材料，持续缓慢搅拌并浸泡24～72h，使壳寡糖和聚乙二醇通过氢键充分附着在材料表面。浸泡结束后，晾干材料即可。
为保证粘胶纤维在纤维改性溶液中充分浸泡，纤维间不会相互挤贴从而影响吸附效果，每100ml中最多浸泡60g粘胶纤维。
下面结合具体实施例进一步阐释本发明。
实施例
1、按上述方法制备等量的改性粘胶纤维16组(16个实施例)，各实施例具体的参数如表1所示，除下列参数不同外，其余制备条件完全相同。
表1各实施例具体参数
Figure BDA0001678466230000041
2、保水性能测试
以等量棉花为对照组1，以等量未改性粘胶纤维为对照组2，将对照组1、2及步骤1制备的16个实施例同时置于相对湿度为65％、温度20℃的密闭环境中24h，而后取出，检测各组别的含湿量和保水量，结果如表2所示。
表2保水性能结果
Figure BDA0001678466230000042
Figure BDA0001678466230000051
从上表可以看出，改性粘胶纤维与棉花及未改性的粘胶纤维相比，含湿量及保水量均有了大幅提升，这与聚乙二醇本身架构含大量亲水基团有关。另外，含湿量和保水量主要由加入聚乙二醇的量决定。
3、抗菌性能测试
以步骤2的对照组与实施例为试验材料，采用平板计数法对各组别的抗菌性能进行测试。
(1)将20μL大肠杆菌和20μL金黄色葡萄球菌菌液(浓度均为1×108CFU/ml)接种于100mLMH肉汤中，将所述混合细菌浓度稀释至混合细菌浓度为2×104CFU/ml，在18个培养皿中分别加入5mL细菌溶液，并分别加入各组材料1g，将各培养皿放置于孵化箱中，37℃，培养24h。
(2)培养完成后，取出各培养皿中的材料，用灭菌后的PBS溶液轻轻清洗各对照组和实施例的材料表面3次，之后将各材料置于1mLPBS溶液中超声8s，洗下材料表面粘附的细菌，各取100μL，分别于无菌的琼脂平板上涂布均匀，置于孵化箱中，36℃，培养16h后取出，计算细菌量。结果如表3所示。
(3)将上述各组材料在相同条件下用洗衣机清洗10次后，分别取各材料1g，再次重复上述试验。机洗十次所用的洗衣机为符合GB/T4288-2018国家标准的A级洗衣机，机洗流程为普通件全流程，时长为40分钟一次。结果如表3所示。
表3抗菌效果展示
Figure BDA0001678466230000061
Figure BDA0001678466230000071
(4)从上表实施例1～5可以看出，壳寡糖分子量为2600时效果最佳，分子量过小或过大，抗菌效果均不佳。从实施例4、6～8可以看出，壳寡糖与聚乙二醇的质量比为3:17时效果最佳，聚乙二醇添加量对清洗前的抗菌效果影响不大，聚乙二醇添加量过小时，清洗后抗菌效果大幅下降。从实施例4、9～12可以看出，溶液中加入的粘胶纤维的量以每100ml添加55g为宜，减小添加量，抗菌效果并不会有明显改善，且会造成浪费；增加添加量，抗菌效果大幅下降，这可能是因为纤维过多，在溶液中相互粘接，影响了壳寡糖和聚乙二醇的吸附效果。从实施例4、13～16可以看出，浸泡时间以48h为宜，浸泡过短，吸附效果不佳，抗菌效果不佳，超过48h后，继续延长浸泡时长，抗菌效果并无明显改善。
需要指出的是，发明人并非只做了上述各参数的实验，只是上述各组参数和结果较有代表性，且出于篇幅考虑，才选取了上述各组实施例；下述实验也是出于同样的考虑，只选取了最具代表性的结果，后续不再赘述。
4、材料温敏性抗菌效果测试
(1)将20μL大肠杆菌菌粉接种于100mLMH肉汤中，将细菌浓度稀释至为5×105CFU/ml，在18个培养皿中分别加入5mL细菌溶液，并分别加入各组材料1g(每个组别两个培养皿)，将各组别的两个培养皿分别放于36℃(人体正常温度)下，培养24h。
(2)培养完成后，取出各培养皿中的材料，用灭菌后的PBS溶液轻轻清洗各对照组和实施例的材料表面3次，去除因水的张力及其它作用力悬浮或粘附在材料表面的细菌，收集清洗后的材料，加入等量死活染色剂(死活染细菌试剂盒，l-7012，英杰生命技术公司；含有3μL SYTO和3μL propidium iodide的2mL PBS溶液；红色代表死细菌，绿色代表活细菌)，置于激光扫描共聚焦显微镜下观察，统计红绿荧光数及所占比例。其中，红色(死细菌)+绿色(活细菌)+黑色(背景，无细菌存在)＝100％。
(3)将上述各组材料在相同条件下用洗衣机清洗1次后，分别取各材料1g，再次重复步骤(1)和步骤(2)。机洗所用的洗衣机为符合GB/T4288-2018国家标准的A级洗衣机，机洗流程为普通件全流程，时长为40分钟一次。
结果如表4所示。
表4温敏性抗菌效果展示
Figure BDA0001678466230000081
Figure BDA0001678466230000091
从上表可以看出，按照本发明技术方案(优选实施例4)制备的改性粘胶纤维材料，在体温时无论是死菌数还是活菌数都明显比对照组少，且体温状态时，死菌/活菌明显高于对照组，说明体温时，改性粘胶纤维材料抗菌效果良好。同时，在20℃下清洗后，死菌与活菌数明显减少，证明本发明的改性粘胶纤维材料有效避免了生物膜的形成，具有持续抗菌能力。

Claims (6)

1.一种应用于服装的抗菌材料，其特征在于：所述抗菌材料由纤维改性剂浸泡粘胶纤维材料后获得，所述纤维改性剂由壳寡糖溶液和聚乙二醇-6000溶液混匀后获得；按质量比，壳寡糖：聚乙二醇-6000=3:7～17；所述壳寡糖的分子量为2600Da。
2.根据权利要求1所述应用于服装的抗菌材料，其特征在于：按质量比，所述壳寡糖：聚乙二醇-6000=3:17。
3.根据权利要求1所述应用于服装的抗菌材料，其特征在于：在100mL所述纤维改性剂中，加入≤60g的粘胶纤维材料，持续缓慢搅拌并浸泡24～72h，浸泡后晾干材料，即得抗菌材料。
4.根据权利要求3所述应用于服装的抗菌材料，其特征在于：在100mL所述纤维改性剂中，加入55g的粘胶纤维材料。
5.根据权利要求3所述应用于服装的抗菌材料，其特征在于：所述浸泡时间为48h。
6.根据权利要求1或2所述应用于服装的抗菌材料，其特征在于：
所述壳寡糖溶液的制备方法为：将纯壳寡糖溶解于浓度为0.72%的醋酸水溶液中，配制成浓度为2%的壳寡糖溶液；
所述聚乙二醇-6000溶液的制备方法为：将聚乙二醇-6000溶解于去离子水中，配制为浓度为40%的聚乙二醇溶液。
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