（纺织化学与染整工程专业论文）黄麻纤维抗菌性能的研究.pdf

学位论文的主要创新点 一、研究确定黄麻纤维具有良好的天然抗菌性能，通过乙醇回流提取 确定黄麻纤维中含有抗菌性化学物质，并推测其中的抗菌性化学 物质结构类型。 二、以黄麻纤维化学脱胶为例，研究了脱胶工艺条件参数变化对其抗 菌性的影响；同时，探讨了黄麻纤维漂白及改性对其抗菌性能的 作用。 三、针对黄麻棉混纺织物，研究了织物前处理、漂白及柔软整理对 其抗菌性能的影响。 摘要 本文具体研究了黄麻纤维的抗菌性能，并探讨了黄麻纤维以及黄麻棉混纺 织物部分处理条件及工艺条件对其抗菌性能及物理机械性能的影响。 首先，确定黄麻纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有明显的抗菌性，进而 通过乙醇回流提取得到黄麻纤维中的抗菌性化学物质。通过红外分析可推测出黄 麻纤维中抗菌性化学成分可能是甾醇类物质。 其次，研究了黄麻纤维脱胶过程中碱浓度、亚硫酸钠用量、碱煮时间对抗菌 性能的影响以及黄麻纤维物理机械性能发生的变化；通过正交试验分析了黄麻纤 维碱尿素改性中浴比、n a o h 浓度、尿素用量、时间以及漂白过程中h 2 0 2 浓度、 时间、温度等条件对其抗菌性的变化以及对物理性能的影响。实验结果表明，脱 胶工艺中n a o h 最佳值是1 6 9 l ，n a 2 s 0 3 用量是4 9 l ，碱煮时间为1 2 0 m i n 碱- 尿素改性的最佳处理条件是浴比l ：2 0 ，碱浓度5 ，尿素用量1 5 ，处理时间 1 5 m i n ：漂白的最佳工艺条件是h 2 0 2 浓度5 9 l ，处理时间1 5 m i n ，处理温度8 0 。c 。 最后，本文研究了黄麻棉混纺织物煮练工艺中n a o h 用量、煮练时间以及 漂白工艺中h 2 0 2 浓度、漂白时间对其抗菌性变化的作用及其对织物物理性能的 影响，同时探讨了有机硅柔软剂处理对黄麻棉混纺织物抗菌性的影响及对织物 物理性能和表观的作用。实验结果表明，为保持织物的良好抗菌性和各项物理机 械性能，n a o h 用量为2 5 9 l 、煮练时间6 0 m i n 为宜；漂白中h 2 0 2 浓度7 9 l 、 漂白时间6 0 m i n 最佳：而有机硅柔软剂的最佳用量为2 0 9 l 。 关键词：黄麻纤维；抗菌性；前处理；抑菌率；碱尿素改性； a b s t r a c t t h et e x tc o n c r e t e l yr e s e a r c h e st h ea n t i b a c t e r i a lp r o p e r t i e so fj u t ef i b e r , a n d d i s c u s s e st h ei n f l u e n c e so fs o m et r e a t m e n tc o n d i t i o n sa n dp r o c e s sc o n d i t i o n st ot h e a n t i b a c t e r i a lp r o p e r t i e sa n dt h ep h y s i c a la n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f j u t ef i b e ra n d ju t e c o t t o nb l e n d e df a b r i c f i r s t l y , t h er e s e a r c hc o n f i r m s t h a tj u t ef i b e rp o s s e s so b v i o u sa n t i b a c t e r i a l p r o p e r t i e st oe c o l ia n ds t a p h y l o c o c c u sa u r e u s ，a n dt h a to b t a i n st h ea n t i b a c t e r i a l c h e m i c a l se x i s t i n gi nj u t eb ye t h a n 0 1 s t e r o i da l c o h o l sa r ep o s s i b i l i t i l ys p e c u l a t e dt h e a n t i b a c t e r i a lc h e m e c a l si nj u t eb yi ra n a l y s i s s e c o n d l y , t h et e x ts t u d i e st h ea f f e c t so f t h ec o n c e n t r a t i o no fa l k a l i t h ea m o u n to f s o d i u ms u l f i t ea n dt h ea l k a l ic o o k i n gt i m et ot h ea n t i b a c t e r i a lp r o p e r t i e sa n dt h e c h a n g e so fp h y s i c a l a n dm e c h n i c a lp r o p e r t i e so fj u t ef i b e ri nt h e p r o c e s so f d e g u m m i n g a tt h es a m et i m e ，t h et e x ta n a l y s e st h ec h a n g e so ft h ea n t i b a c t e r i a la n d t h ea f f e c t so fp h y s i c a lp r o p e r t i e st ot h eb a t hr a t i o ，t h ec o n c e n t r a t i o no fn a o h ，t h e a m o u n to fu r e aa n dt h et i m ei nt h ep r o c e s so ft h ea l k a l i u r e am o d i f i e dt oj u t ef i b e r , a n dt ot h ec o n c e n t r a t i o no fh 2 0 2 ，t h et i m ea n dt h et e m p r e t r u ei nt h ep r o c e s so f b l e a c h i n gb yo r t h o g o n a i t h er e s u l t so fe x p e r i m e n ti n d i c a t et h a tt h eb e s tv a l u eo f n a o hi s16 9 li nt h ep r o c e s so fd e g u m m i n g ，t h ea m o u n to fn a 2 s 0 34 9 l ，a n dt h e a l k a l i c o o k i n gt i m e 12 0 m i n i nt h ep r o c e s so ft h ea l k a l i - u r e am o d i f i e dt h eb e s t t r e a t m e n tc o n d i t i o n sa r el ：2 0t ot h eb a t hr a t i o 5 t ot h ec o n c e n t r a t i o no fn a o h , 1 5 t ot h ea m o u n to fu r e aa n dl5 m i nt ot h et i m eo ft h et r e a t m e n t a n dt h eb e s t p r o c e s sc o n d i t i o n so fb l e a c h i n ga r e5 9 lt ot h ec o n c e n t r a t i o no fh 2 0 2 ，15 m i nt ot h e t i m ea n d8 0 ( 2t ot h et e m p r e t r u e f i n a l l y , t h ep a p e rs t u d i e st h ec h a n g e so ft h ea n t i b a c t e r i a lo f t h ef a b r i ca n dt h e a f f e c t st ot h ep h y s i c a lp r o p e r t i e so ft h ef a b r i cb e c a u s eo ft h ec h a n g e so ft h ea m o u n to f n a o ha n dt h et i m eo fs c o u r i n gi nt h ep r o c e s so fs c o u r i n gt ot h ej u t e c o t t o nb l e n d e d f a b r i c ，a n dt h ec o n c e n t r a t i o no fh 2 0 2a n dt h et i m ei nt h ep r o c e s so fb l e a c h i n g a n d t h ep a p e ra l s od i s c u s s e st h ea n t i b a c t e r i a lo ft h ej u t e c o t t o nb l e n d e df a b r i ct r e a t e db y s i l i c o n es o f i e n o ra n dt h ep h y s i c a la n dt h ea p p a r e n to ft h ef a b r i c t h er e s u l t ss h o w s t h a ti no r d e rt ok e e pt h ef a v o r a b l ea n t i b a c t e r i a la n dt h ep h y s i c a la n dm e c h n i c a l p r o p e r t i e so f t h ef a b r i ct h ea m o u n to f n a o hi s2 5 e d l ，t h et i m eo f s c o u r i n g6 0 m i n ；t h e c o n c e n t r a t i o no fi - 1 2 0 27 9 la n dt h et i m e6 0 m i ni nb l e a c h i n g ；a n dt h eb e s ta m o u n to f t h es i l i c o n es o f t e n o r2 0 9 l k e yw o r d s ：j u t ef i b e r ；a n t i b a c t e r i a lp r o p e r t i e s ；p r e - t r e a t m e n t ；a n t i b a c t e r i a lr a t e ； a i k a l i u r e am o d i f i e d 目录 第一章概述1 1 1 黄麻的种类和历史1 1 1 1 麻的种类l 1 1 2 黄麻的起源和应用l 1 1 2 1 黄麻的起源1 1 1 2 2 黄麻纤维的应用1 1 1 3 黄麻纤维的发展历史及现状2 1 1 3 1 黄麻纤维的发展历史。2 1 1 3 2 黄麻纤维发展现状3 1 2 黄麻的存在和特征4 1 2 1 黄麻的分布4 1 2 2 黄麻纤维的特征4 1 2 2 1 抗菌保健性能4 1 2 2 2 热湿舒适性能4 1 2 2 3 生态环保性能5 1 2 2 4 抗紫外线。5 1 3 黄麻纤维前景分析。5 1 3 1 国外市场5 1 3 2 中国市场6 1 4 本课题研究的内容及意义6 1 4 1 本课题研究内容6 1 4 2 本课题研究目的及意义7 1 4 2 1 从环保的角度出发7 1 4 2 2 从纺织品发展趋势的角度出发7 第二章黄麻纤维抗菌性能及其测试方法9 2 1 麻纤维抗菌机理及研究现状9 2 1 1 麻纤维抗菌机理9 2 1 2 麻纤维抗菌性能研究现状1 0 2 2 抗菌性测试方法概述l0 2 2 1 抗菌性能测试菌种的选择1 0 2 2 2 抗菌性能测试方法的现状1 l 2 3 吸收法13 2 3 1 实验准备13 2 3 1 1 试验培养基溶液的配制1 3 2 3 1 2 干法灭菌1 3 2 3 1 - 3 湿法灭菌1 4 2 3 1 4 制备细菌接种菌悬液1 4 2 3 2 试验操作14 2 - 3 3 试样抗菌效果计算。1 5 第三章黄麻纤维微观状态及结构分析17 3 1 黄麻纤维组成及成分l7 3 1 1 黄麻纤维的化学组成17 3 1 2 黄麻纤维表观形态1 7 3 1 - 3 黄麻化学成分1 7 3 2 黄麻纤维微观结构分析18 3 2 1 形态结构分析。l8 3 2 2 红外谱图分析。l8 3 2 3 热性能分析19 3 2 4x 射线衍射分析2 0 第四章黄麻纤维抗菌性测试及抗菌成分提取。2 3 4 1 实验部分2 3 4 1 1 化学试剂2 3 4 1 2 实验器材2 4 4 1 3 实验内容2 4 4 2 实验结果及讨论2 4 4 2 1 黄麻纤维及其提取液的抗菌性2 4 4 2 2 乙醇处理前后黄麻纤维红外谱图分析2 5 4 2 3 黄麻纤维提取液成分分析2 7 4 3 本章小结2 9 第五章黄麻纤维前处理对抗菌性能的影响。3 l 5 1 实验部分3 2 5 1 1 实验试剂3 2 5 1 2 实验仪器3 3 5 1 3 实验内容。3 3 5 1 3 1 黄麻纤维脱胶3 3 5 1 3 2 黄麻纤维碱尿素改性3 4 5 1 3 3 黄麻纤维过氧化氢漂白3 5 5 1 4 测试方法3 6 5 1 4 2 白度测试3 7 5 1 4 3 束纤维断裂强度强度测试3 7 5 2 实验结果及讨论3 7 5 2 1 化学脱胶对黄麻纤维抗菌性的影响3 7 5 2 1 1n a o h 浓度对抗菌性的影响3 8 5 2 1 2n a 2 s 0 3 用量对抗菌性的影响4 0 5 2 1 3 脱胶处理时间对抗菌性的影响4 3 5 2 2 黄麻纤维漂白对抗菌性能的影响4 5 5 2 3 黄麻纤维碱尿素改性对抗菌性能的影响4 8 5 3 本章小结5 2 第六章黄麻棉混纺织物前处理对抗菌性能的影响5 3 6 1 实验部分5 3 6 1 1 化学试剂5 3 6 1 2 实验仪器5 4 6 1 3 实验内容。5 4 i i 6 1 3 1 黄麻棉混纺织物煮练5 4 6 1 3 2 黄麻棉混纺织物漂白5 5 6 1 3 3 黄麻棉混纺织物有机硅柔软剂处理5 6 6 1 3 测试方法5 6 6 1 3 1 织物拉伸强力测试5 6 6 1 3 2 织物折皱回复性测试5 6 6 1 3 3 白度测试5 6 6 1 3 4 毛细效应测试5 6 6 2 实验结果及讨论5 7 6 2 1 煮练n a o h 浓度对黄麻棉混纺织物抗菌性影响5 7 6 2 2 煮练时间对黄麻棉混纺织物抗菌性能的影响5 9 6 2 3 漂白h 2 0 2 用量对黄麻棉混纺织物抗菌性的影响6 1 6 2 4 漂白时间对黄麻棉混纺织物抗菌性的影响6 4 6 2 5 有机硅柔软整理对黄麻棉混纺织物抗菌性的影响6 6 6 3 本章小结7 l 第七章结论7 3 参考文献。7 5 攻读硕士期间发表论文7 9 附勇乏i 。8 1 附录i i 。8 3 致谢9 1 | i i 1 1 黄麻的种类和历史 1 1 1 麻的种类 麻类纤维是人类最早种植利用的纤维作物，发展到今时，麻类纤维被广泛应 用于轻工业、重工业、建筑业等各行各业中。我国麻类资源丰富，种类繁多，适 用于纺织、复合材料等，满足各行业需求及人民生活要求【l 】。 麻类作物可分为韧皮纤维作物和叶纤维作物两大类。韧皮纤维作物主要利用 植物的茎部的韧皮层获得纤维，而叶纤维作物则利用叶片或叶鞘的纤维素纤维。 在我国分布的韧皮纤维麻类有苎麻、亚麻、黄麻、大麻、红麻、罗布麻等；叶纤 维麻类有剑麻、番麻、假菠萝麻等。 1 1 2 黄麻的起源和应用 1 1 2 1 黄麻的起源 黄麻，椴树科黄麻属，一年生草本韧皮纤维作物。又名洛麻、绿麻。黄麻属 约有4 0 个品种，具有栽培价值的有园果黄麻和长果黄麻。长果黄麻起源于中国； 园果黄麻原产印度、巴基斯坦。黄麻纤维具有吸湿性能好、散失水分快等特点， 并且具有一定的张力、弹性和抗腐蚀性，主要用于纺织麻袋、粗麻布、土工布等。 1 1 2 2 黄麻纤维的应用 黄麻纤维因其自身存在的缺陷，刚性大、不易弯曲且“刺痒”，使其在应用 方面受到限制，早期主要是用来织造麻袋、打包麻布及绳索等。而随着人们环保 意识的增强，可生物降解的纤维素纤维制品越来越受到青睐，麻类纤维作为第二 大类纤维素纤维，对其开发及应用越来越广泛。 近年来黄麻纤维在服装纺织、家纺日用品、土工布、复合材料【2 】及板材等方 天津工业大学硕士学位论文 面得到极大地研究、推广及应用。江苏紫荆花公司利用黄麻开发的“摩维 面料 受到好评；于洋【3 1 等利用黄麻纤维为原料生产黄麻针刺非织造布可用来织造环保 袋；田雅娟【4 】等在热塑性淀粉中共混黄麻以提高复合材料的强力及改善吸水性； 郭伟娜【5 l 等制得精细化黄麻纤维毡增强聚乳酸复合材料，可降低成本并推动高性 能产品的开发；艾永平【6 】等研究了黄麻增强的新型不饱和聚酯酰胺，可降解促进 环保；杜兆芳【7 1 等研制出阻燃处理的黄麻纤维和聚丙烯纤维混合非织造汽车内饰 衬板材料，其性能指标满足了汽车行业的要求，且在多个方面优于复合塑料。 d e b n a t h ，s 【8 】等研究了利用轻质黄麻织物来作为土工布可以限制土壤表面水分蒸 发以及控制土壤温度；c h a t t o p a d h y a y b c l 9 j 等研究了黄麻土工布作为调节器在 排水系统中的应用；o n a l ，l 【1 0 j 等研究了利用黄麻地毯废料增强的复合材料表 现出较高的拉伸强力和模量，具有潜在的成本效益，可以替代常规的玻璃纤维复 合材料；b b v e r m a 1 1 j 利用连续黄麻纤维增强的粘合纸袋可以替代塑料袋减少污 染，并且这种纸袋在拉伸性能方面得到相当的提高；b s i n g h 1 2 】等研究了湿度等 气候条件对黄麻碎纤维增强酚醛树脂复合材料制得的门窗的影响，指出这种门可 以作为建筑材料代替常规的木制门。 此外，黄麻纤维还可用于造纸，孟加拉建成了4 5 万吨纸浆工厂，利用黄麻、 红麻原料来代替竹、木材等造纸材料；而印度造纸业年消耗黄麻纤维及黄麻下脚 料1 8 万吨，占该国总黄麻产量的1 3 左右。与此同时，黄麻纤维制造的土工 布在保持水土方面的应用前景更加广阔。美国为防止土壤流失，年消耗土工黄麻 布5 0 0 万平方米以上，欧洲年消耗土工黄麻布也要i 0 0 万平方米，而日本和澳大 利亚具有更大的潜在市场，估计需要进口土工黄麻布进行绿化的面积将达1 0 0 0 万平方米。另据国际黄麻组织市场调查资料显示，全世界土工布潜在市场为7 0 亿平方米，只要占据土工布市场的十分之一，就可为黄麻开辟一条广阔的市场销 科1 3 1 。 1 1 3 黄麻纤维的发展历史及现状 1 1 3 1 黄麻纤维的发展历史 在2 0 世纪8 0 年代，欧美日等发达国家及印度、孟加拉等传统的黄麻生产国， 就开始了对黄麻应用在高性能高附加值产品领域的研究，并积极调解产业政策， 促进黄麻产业的发展，如日本p a s s p o r tt o w e l 公司生产的7 0 棉3 0 黄麻的混纺 毛巾；德国d - c 公司利用天然黄麻纤维制造汽车内饰件已取得成功；俄罗斯医用 絮棉专业生产厂制成半黄麻医用絮棉；孟加拉政府成立了“黄麻多样化促进中心 ( j d p c ) 9 9 9 并取得了一定的成绩。我国黄麻纺织行业在2 0 世纪8 0 年代迅速膨胀， 主要产品一麻袋的年产量达到1 2 亿条，但由于黄麻精细化加工技术尚未取得突 第一章概述 破，仅限于用于做成麻袋、包装材料等低附加值产品1 1 4 】。 我国是世界上麻类资源最丰富的国家之一，主要的麻纤维包括苎麻、亚麻、 黄麻、大麻等。麻类纤维是天然纤维素纤维中仅次于棉纤维的第二大类纤维素纤 维，全世界产量约为5 0 0 万吨，而这其中黄麻大约占总产量的6 0 - - - 7 0 。因此， 对黄麻纤维进行精细化加工，拓展产品应用领域，是当前绿色环保型新材料发展 的重要方向。 1 1 3 2 黄麻纤维发展现状 2 0 世纪9 0 年代，虽然世界各国在提高黄麻纤维高附加值等方面的应用得到 了相当的发展，但相较于8 0 年代黄麻纤维的产量却有所下降1 1 5 , 1 6 ，如图1 1 。而 进入2 1 世纪以来，黄麻纤维的产量更是下降幅度较大，如表1 1 。主要是由于黄 麻纤维本身的缺陷相比其他麻类纤维阻碍了其大范围的应用，另因为合成纤维的 发展及应用对黄麻纤维传统的应用领域一麻袋产生强烈冲击，影响了黄麻的种植 和产量。 6 5 6 0 5 5 5 ) 0 4 5 4 0 0 0 3 5 0 0 理3 0 0 0 2 5 2 啪 1 5 1 0 5 1 9 7 81 9 8 01 9 8 21 9 8 41 9 8 61 9 8 81 9 9 01 9 9 21 9 9 41 9 9 61 9 9 b 年份 图1 1 黄麻及黄麻类纤维产量 表1 12 0 0 0 2 0 0 5 年黄麻纤维产量( 单位：k t ) 天津工业大学硕士学位论文 1 2 黄麻的存在和特征 1 2 1 黄麻的分布 在我国黄麻的主要产区在长江流域和华南地区，以广东、浙江、福建、江西、 四川、湖南、湖北种植最多，广西、安徽、台湾等次之。全世界生产黄麻最多的 国家是印度、孟加拉国；中国名列第三。 1 2 2 黄麻纤维的特征 1 2 2 1 抗菌保健性能 黄麻纤维具有优良的天然抗菌性能，因其特殊的纤维孔腔结构，使纤维中富 含氧气，厌氧菌无法在其上生存，并且纤维本身含有抗菌性麻甾醇等有益物质， 有益于人体的卫生保健。黄麻纤维优良的天然抗菌性特别适合于纺织服装和家纺 面料的应用，可广泛应用于医疗服饰、床上用品、内衣裤、卫生用品等领域，防 止细菌交叉感染，有利于人体和环境的卫生。 1 2 2 2 热湿舒适性能 黄麻纤维不但含有较多的亲水性纤维素，半纤维素及胶质，而且独特的孑l 腔 结构使其具有不规则的多角形混合横截面，此结构产生了优异的毛细效应，因此 黄麻纤维具有快速的吸放湿和透湿能力。 表1 2 几种麻类纤维的公定回潮率 纤维种类公定回潮率( ) 苎麻 黄麻生麻 黄麻熟麻 亚麻 大麻 剑麻 洋麻 罗布麻 汉麻 勰 ：兮 舛 2 舛 3 舛 5 嘎 蚴 | 耋 坦 m b m ；呈 第一章概述 相对于其它麻类纤维，黄麻的吸湿速率又快又高，能较好地调节人体与环境 的热湿平衡，使人始终保持在适宜的环境下，拥有良好的穿着舒适性，可广泛用 作服饰或家纺材料，尤其是夏季服饰。 1 2 2 3 生态环保性能 黄麻纤维作为一种天然纤维素纤维，其老化直至腐烂是一个生物可降解过 程。在自然界光热及微生物的作用下能够自行降解，腐烂后沉淀下4 8 一- - 6 3 的 纤维素、1 0 - - 一2 0 的木质素、1 2 1 9 的半纤维素( 由戊糖及多缩己糖组成) 和 0 5 , - - - 1 0 的果胶、0 2 0 。6 的脂肪蜡质以及0 5 l - 5 的少量无机盐等。 最终产物是二氧化碳和水，对环境未造成污染，符合了人们对生态环保的要求。 1 2 2 4 抗紫外线 黄麻纤维由于具有不规则的横截面，使其对声波和光波都拥有很好的消散作 用，因而黄麻织物具有较强的天然抗紫外线性能。由于黄麻纤维既经济环保，又 对人身体健康无害，因此适用于户外纺织品，如夏季的服饰、帐篷、窗帘等。 虽然黄麻纤维织物具有优良的保健舒适及吸湿放湿性能，但由于其纤维初始 模量较高，而断裂伸长率及弹性较低，拉伸变形恢复能力较差，容易形成不易消 失的折皱，进而影响织物的整体外观性能。同时，黄麻纤维粗硬，刚性大，易产 生刺痒感。特别是对于贴身服饰来说，由于触觉的舒适性在很大程度上决定着面 料的舒适性能的评价，因此极易引起人们生理和心理的不适，直接影响消费者购 买和使用的态度。因此，对黄麻纤维进行不同比例、不同组分的混纺或交织，使 纤维在性能上能互补，生产出风格不同、特征明显的产品是必要的【1 7 l 。 1 3 黄麻纤维前景分析 1 3 1 国外市场 近年来，孟加拉黄麻纤维和制品的出口在世界市场上位居首位。与其他国家 相比，孟加拉黄麻纤维的色泽、强度和手感都是最佳的。孟加拉现在每年生产粗 黄麻4 8 0 万至5 3 0 万包，种植面积4 7 5 万至5 7 5 万公顷，2 0 0 5 2 0 0 6 年度黄麻 出口占全国出口总额的4 2 2 ，而粗黄麻出口占世界的比重超过9 5 ，黄麻制品 的出口超过6 0 。日前，孟加拉政府拟恢复阿达姆吉等5 家黄麻工厂的生产运行， 且该国黄麻协会敦促政府放弃黄麻出口关税及其他税：而印度计划到2 0 1 2 年再 建1 0 个黄麻园。 天津工业大学硕士学位论文 1 3 2 中国市场 根据中国麻纺行业协会制订的发展纲要，“十一五”期间，我国麻纺织纤维 的使用量年均增长为1 2 。到2 0 1 0 年时，其产量将达到1 3 0 万吨，其中，苎麻 纺织纤维的使用量达到4 0 万吨，亚麻纺织纤维的使用量达到4 0 万吨。国产亚麻 纤维的比重达到5 0 。 1 4 本课题研究的内容及意义 1 4 1 本课题研究内容 近年来，随着生态和环保意识的增强，人们越来越青睐天然纤维素纺织产品， 并且对其特有的性能如抗菌除臭、吸湿排汗、保健功能等方面尤为关注。麻类纤 维作为天然纤维素纤维的一种，拥有丰富的资源，但是对其深度加工依然有限， 并且其大范围的应用还存在局限性。 麻类植株浑身是宝，而且绝大多数的麻类纤维都具有天然的抗菌性能。本课 题以黄麻纤维为原料，对其天然抗菌性进行研究探讨。由于黄麻纤维粗硬，纯黄 麻纤维进行纺纱织造的难度较大，因此黄麻纤维很多都要进行混纺，黄麻棉混 纺就是常见的一种混纺形式。 为了较好的了解黄麻的抗菌性能，本课题主要通过以下方面进行探讨： ( 1 ) 确定黄麻纤维抗菌性的存在及抗菌性化学物质的基本结构； ( 2 ) 研究黄麻纤维脱胶工艺参数，如碱浓度、亚硫酸钠用量、时间对黄麻 纤维抗菌性能产生的影响以及对黄麻纤维物理机械性能指标的作用变化； ( 3 ) 通过正交试验，确定双氧水漂白过程中，双氧水量、漂白时间、漂白 温度与黄麻纤维抗菌性之间的变化关系以及对黄麻纤维物理机械性能指标的影 响： ( 4 ) 对黄麻纤维碱尿素改性中的碱量、尿素量、浴比、时间，通过正交试 验确定其与黄麻纤维抗菌性的关系以及与黄麻纤维物理机械性能指标的变化关 系； ( 5 ) 研究黄麻棉混纺织物煮练及漂白过程中，碱量、煮练时间、双氧水量、 漂白时间与混纺织物抗菌性的关系及其对黄麻棉混纺织物理机械性能指标的变 化影响； ( 6 ) 有机硅柔软整理对黄麻棉混纺织物抗菌性产生的影响以及对黄麻棉混 纺织物理机械性能指标和外观的影响。 第一章概述 1 4 2 本课题研究目的及意义 1 4 2 1 从环保的角度出发 现阶段对纺织品抗菌的加工主要是对纺织品进行抗菌整理剂处理，赋予其抗 菌性，这种抗菌整理既由于整理剂的应用造成一定的环境破坏且提高了加工成 本，并且这些抗菌整理的持久性也受到影响；黄麻纤维具有天然的抗菌性可以减 少甚至避免抗菌整理剂应用，简化或减少整理工序，降低成本，减少环境污染。 1 4 2 2 从纺织品发展趋势的角度出发 随着生态环保意识观念的加强，人们越来越青睐于天然纤维纺织品的应用， 减少甚或避免对合成化学品的接触或应用己达成共识。黄麻纤维具有天然抗菌 性，优良的吸放湿、凉爽、透气、舒适等特性，在服用方面应用前景广阔，自然 会对其加工整理提出更高的要求。 第二章黄麻纤维抗菌性能及其测试方法 第二章黄麻纤维抗菌性能及其测试方法 2 1 麻纤维抗菌机理及研究现状 现阶段市场上抗菌织物主要分为两大类：一类是经过后整理加工而成的抗菌 织物，但其抗菌效果差，持续时间短，副作用较大，已经不能满足人们对绿色环 保的需求；另一类是有抗菌纤维制成的抗菌织物，它在很大程度上弥补了后整理 抗菌织物的不足，因此开发新的永久性的抗菌纤维及其织物已成为抗菌织物的发 展方向【1 8 】。 抗菌织物和抗菌纤维统称为抗菌纺织品。在形成抗菌织物之前赋予纤维抗菌 性，即所谓的抗菌纤维。而抗菌纤维又分为本身具有抗菌性的天然抗菌纤维和通 过加工获得抗菌性的人工抗菌纤维【l9 1 。其中常见天然抗菌纤维有壳聚糖纤维、 麻纤维和竹纤维等，它们抗菌作用强，且具有线性大分子结构，成纤性好【2 0 l 。 麻类纤维属于天然的绿色环保型纤维，如亚麻、苎麻、黄麻等都具有天然的 抗菌抑菌性能。因此，麻纤维制品都具有一定的卫生保健功能，同时还具有抗紫 外线和防静电的能力，在国际市场上大受欢迎。 2 1 1 麻纤维抗菌机理 麻类织物的抗菌抑菌作用主要是通过两种方式： 一种方式是：独特的纤维孔腔结构苎麻纤维中间有沟状空腔，管壁多孔隙； 大麻韧皮中木质素是一种网状结构，纤维表面粗糙，有许多裂纹和孔腔，内部比 表面积较大，孔洞和缝隙较多，纤维内外纵横分布的缝隙和空洞相连，使其富含 氧气使厌氧菌无法生存；而亚麻纤维拥有特殊的果胶质斜扁孔结构；由此麻类纤 维由于具有中空结构，可富含氧气，使厌氧菌无法生存，实现抗菌抑菌效果【2 1 1 。 另一种方式是：麻类纤维中的抗菌化学成份在对麻类纤维成份分析的研究 中，发现麻类纤维普遍含有抗菌性的麻甾醇等有益物质，而且不同的麻纤维还含 有不同的有助于卫生保健的化学成份。如苎麻含有丁宁、嘧啶、嘌呤等成份，对 大肠杆菌、金黄色葡萄球菌都有一定的抑制作用；汉麻中的特有成份主要是大麻 二酚、四氢大麻酚，这部分大麻酚类物质是一种非溶出型的、天然的抗菌物质； 而亚麻纤维能散发出对细菌的繁殖有很强抑制作用的香味【2 2 1 。 天津工业大学硕士学位论文 2 1 2 麻纤维抗菌性能研究现状 周永凯【2 3 】等测试了大麻纤维的抗菌性，分析探讨大麻纤维的抗菌机制，并 且确定了大麻纤维中的抗菌物质主要是酚类物质及其衍生物；张一平【2 4 j 等测试 大麻纤维及其混纺产品的抗菌性，得出其天然抗菌性的原因，并且表明混纺纱线 中大麻纤维含量及不同的染整工艺对混纺产品的抗菌性有一定的影响；史加强 2 5 2 6 1 等研究了亚麻纤维的抗菌性能，并分析提出了亚麻纤维的抗菌成分主要存在 于半纤维素一特别是果胶中的假设；吕锐【27 】等采用烧瓶振荡法评价罗布麻纤维 的抗菌力，得出罗布麻纤维的抗菌性较强：而郑丽莎 2 8 , 2 9 等探讨了罗布麻纤维的 抗菌机理，得出了罗布麻根、茎、叶不同部位抑菌率及抗菌成分各不相同，其中 鞣质类物质抑菌作用更强；萧耀南【3 0 】等利用高锰酸钾作为引发剂合成天然剑麻 基抗菌纤维，使其抗菌性更广，作用时间长且效率高；韩志萍【3 l 】采用原子吸收 分光光度法和磷钼蓝分光光度法测定了陕西荨麻中无机元素的含量，结果表明荨 麻中富含的多种微量元素与荨麻的抗菌消炎、抗过敏、降血糖等作用相符合；张 华 3 2 】等研究了汉麻的抗菌特性及机理，具体分析了汉麻韧皮纤维、麻杆粉和杆 芯粘胶纤维的抗菌性能，提出汉麻纤维的抗菌机理分为结构抗菌和化学成分抗 菌，即中空多空孔结构、多角形中腔、表面纵向裂纹和植株中的多种酚类物质、 金属离子及无机盐；c h u n d a v i dt w 【3 3 , 3 4 等利用a a t c c 测试方法1 0 0 1 9 9 9 测定 了亚麻及棉亚麻混纺牛仔布的抗菌性，指出实验结果并不能说明亚麻的抗菌抑 菌性；a s h ah i g a z y ”】等利用壳聚糖和壳聚糖金属络合物处理黄麻制品来增强其 抗菌性能，在研究的银、锌、锆三种金属中，壳聚糖锌对抗菌性能的提高效果 最好。 2 2 抗菌性测试方法概述 抗菌防臭纺织品的最重要的性能指标是其抗菌性。抗菌性能是指纺织品所具 有的能抑制织物上的细菌生长繁殖的性能。 2 2 1 抗菌性能测试菌种的选择 抗菌性测试分为定量、半定量及定性三种方法。在进行抗菌性测试时，要求 培养基浓度、温度、湿度、p h 值及试验时间等要与穿着条件相一致，实验所用 仪器应为微生物实验常用仪器，且对任何形状的纺织材料都适用【3 6 1 。 在实际抗菌性测试中，大多数是用细菌和真菌进行的，而不是致病菌。表2 1 中所列出的菌种是在自然界和人体皮肤及粘膜上分布最为广泛的。 第二章黄麻纤维抗菌性能及其测试方法 表2 1 抗荫性测试使用的代表性菌种 菌种所致疾病或状态 革兰氏阳性菌 革兰氏阴性菌 真菌 金黄色葡萄球菌 表皮葡萄球菌 白喉类棒状杆菌 生氨短杆菌 枯草芽孢菌 大肠杆菌 肺炎杆菌 绿脓杆菌 变形杆菌 白色念珠菌 趾间发癣菌 皮肤癣菌 化脓性感染 体臭 体臭 尿布皮疹 食物腐烂菌 尿路感染 肺炎及其它感染 伤口及烧伤感染 尿路感染 指间糜烂、皮肤念珠菌病 香港脚 指甲与皮肤感染 在抗菌纺织品抗菌性能的测试中，菌种的选择必须具有科学性和代表性。本 课题选择了大肠杆菌作为革兰氏阴性菌的代表，金黄色葡萄球菌作为革兰氏阳性 菌的代表。 2 2 2 抗菌性能测试方法的现状 目前，国内常用的检测纺织品抗菌性能的主要抗菌测试方法有：g b t 1 5 9 7 9 - 1 9 9 5 一次性使用卫生用品卫生标准附录中的“产品抑菌和杀菌性能与 稳定测试方法”【3 7 】、中国卫生部消毒技术规范中抗( 抑) 菌试验【3 引、f z t 7 3 0 2 3 - 2 0 0 6 抗菌针织品p 9 。、a a t c c1 0 0 2 0 0 4 织物抗菌性能的定量评估 4 0 l 、 j i sl1 9 0 2 - 2 0 0 2 纤维制品抗菌性试验方法、抗菌效果【4 l 】、a s t me 2 1 4 9 - 2 0 0 1 测定动态接触条件下固定抗菌剂抗微生物活性的试验方法【4 2 】等。各抗菌纺 织品测试方法比较如表2 - 2 所示i 4 3 | ， 天津工业大学硕士学位论文 边长约1 8 m m 试样 的正方形 精 确称取( 0 4 0 0 5 ) g 接种菌液浓度0 7 1 0 5 1 5 ( c f u m l ) x 1 0 5 接种菌培养 1 8 2 0 时间l l 将试样剪成 0 5 c m 大小 的碎片 3 1 0 5 4 1 0 5 称重0 5 2 0 9 ，保证在 试验接触期 间剧烈振荡 1 5 3 0 1 0 5 剪成直径 4 8 r a m 的圆形 样品，以能完 全吸收l m l 菌液为宜 回收量：l 1 0 5 - - 一2 x1 0 5 1 8 2 01 82 4 样品与菌液 接触时间的3 7 12 4 l 培养温度 取0 4 9 、边长 约1 8 m m 的正 方形 ( 1 0 3 ) 1 0 5 ( 3 1 ) 对发增 长期 可在与试验 细菌一致的 3 7 23 7 l 任何理想温 度下进行 样品与菌液 振荡培养，时 接触时间的静止培养( 1 8 1 5 0 r m i n 振 静止培养 间没有明确静止培养1 8 h 培养方式及 1 ) h 荡培养1 8 h1 8 2 4 h 规定 时间 采用同定的 采用固定的 4 次稀释程营养肉汤或 接种菌营养菌液稀释方全部用缓冲 序，此接种 ， 适当的缓冲1 2 0 营养肉汤 水平式，约含1 液稀释 液中含微量液 营养肉汤 的营养肉汤 一定时间培 金黄色葡萄金黄色葡萄 养后，对照 球菌及大肠球菌及大肠两份培养皿 样本回收到 试验成立条杆菌生长值杆菌生长值上的计数结 的细菌数， 增殖值 1 5 件的评定 1 5 ；白色念 1 0 ；白色果相差 0 5 回收细菌数 结果表示 杀菌率或细抑菌活性值或 抑菌率抑菌率杀菌率 菌死亡常数杀菌活性值 第二章黄麻纤维抗菌性能及其测试方法 本课题采用的是f z t 7 3 0 2 3 2 0 0 6 抗菌针织品中的吸收法。 2 3 吸收法 2 3 1 实验准备 2 3 1 1 试验培养基溶液的配制 a 营养