（1.華南理工大學材料學院廣州510640；2.廣州擎天新材料研究開發(fā)有限公司廣州510300）得具有抗菌性能的丙綸。掃描電鏡觀察經(jīng)表面處理的抗菌粒子在丙綸中分散較好，大小均勻，且與PP基體具有良好的相容性；DSC測試表明抗菌粒子對PP基體有異相成核誘導結(jié)晶作用，使PP結(jié)晶度提高，熔融溫度上升；抗菌粒子的加入會降低丙綸力學性能，但通過對抗菌粒子進行表面處理和改變纖維后牽伸比可以減小抗菌丙斤性能下降幅度，使之與普通丙論相當；通過對抗菌丙綸抗菌性能的檢測，該抗菌丙論對革蘭氏陰性菌和陽性菌都具有較強的抗菌性，抗菌率都超過99.9%，水洗使抗菌丙綸的抗菌性能下降不大，具有長效抗菌性能。
關(guān)楗詞：抗菌抗菌丙綸丙綸聚丙烯無機抗菌劑。前言隨著人類生產(chǎn)活動，特別是工業(yè)化程度的日益提高，環(huán)境污染越來越嚴重，同時人們對環(huán)境衛(wèi)生和自我保健的意識也日益增強，于是各種環(huán)保材料、功能材料應運而生。在日常生活中，人們不可避免地接觸到各種各樣的細菌、真菌等微生物，這些微生物在合適的外界條件下；會迅速繁殖，并通過接觸等方式傳播疾病，影響人們的身體健康和正常的工作、學習和生活。各種紡織品常常是這些微生物良好的棲身地，成為疾病的重要傳播源。特別是在醫(yī)院中，空氣內(nèi)常漂浮著各種具有污染性的細菌。醫(yī)護人員和患者的服裝上，以及床單、窗簾、地毯等醫(yī)院曰用紡織品上有很大的帶菌可能性，這不僅易于造成患者的交叉感染，也會把病菌傳染給健康人和傳染到醫(yī)院之外的環(huán)境中。因此，對紡織品抗菌功能的研究開發(fā)就顯得格外重要。抗菌纖維由于具有疾病傳播的阻斷功能、衛(wèi)生保潔功能、自身性能的維護功能而受到廣大消費者的極大喜愛。
聚丙烯纖維具有導濕性保暖性好、衛(wèi)生性能優(yōu)良、價格低等優(yōu)點，應用范圍日益擴大，尤其在醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域的應用受到重視。聚丙烯本身耐霉菌性能良好，但在紡絲加工過程中需要添加各種助劑及油劑，因而在適當?shù)臏貪穸葪l件下，微生物也會在纖維上附著生長，為此，研究開發(fā)抗菌性聚丙烯纖維引起了國內(nèi)外廣大研究人員的興趣。
為了制備長效廣譜抗菌、安全無毒且對纖維原有性能影響較小的抗菌纖維，本研究選用了高效、低毒、廣譜、熱穩(wěn)定性好的無機抗菌劑與聚丙烯成纖高聚物溶融共混，研制成具有長久抗菌功能的纖維，并且研究了抗菌劑在纖維中的分散及其對丙綸物理結(jié)構(gòu)和力學性能的影響。
1.而如（b）所示，經(jīng)過表面處理的抗菌粉，大大減小了粒子之間的相互作用力，降低了粒子的二次團聚，使其在丙綸中具有較好的分散性和較小的粒徑，所以并未出現(xiàn)（a）中的白斑現(xiàn)象。
（c）、（d）可以看5，未經(jīng)表面處理的抗菌粒子與基體樹脂的兩相界面清晰，粒子部分裸露在表面，兩者呈現(xiàn)典i的界面不相容性；而經(jīng)表面處理的抗菌粒子與基體樹脂相容性好，粒子基本上全部被基體樹脂包埋，兩者界面連續(xù)，無相分離現(xiàn)象。由此可知，對抗菌粒子進行表面處理不但可改善粒子在基體樹脂中的分散性，防止粒子團聚和減小粒子尺寸，而且可增強粒子與基體樹i的相容性，促進了相界面間的粘結(jié)性，從而為改善抗菌丙綸的力學性能起了很大作用。
2.2抗菌粒子對丙綸結(jié)晶結(jié)構(gòu)影響劫黃線（上方曲線）代表抗菌丙綸；酸橙線（下方曲線）代表丙綸抗菌丙綸DSC曲線圖由可知，加入1%的抗菌粉，I>P的熔融溫度（Tm）有所提高。而且，抗菌PP的熔融放熱峰尖而窄，且放熱峰面積增大，這說明抗菌PP具有更完整的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和更高的結(jié)晶度。
這歸因于無機抗菌粒子在PP基體中的異相成核誘導結(jié)晶作用。表面改性改善了極性無機抗菌粒子與非極性PP的相容性，有利于無機抗菌粒子與PP基體接觸，活化抗菌粒子表面成核點，使誘導結(jié)晶成核點增加，結(jié)晶度提高，結(jié)晶尺寸減小，結(jié)構(gòu)更完整。
2.3抗菌粒子對丙綸力學性能的影響2.3.1牽伸比對丙綸力學性能的影響抗菌PP初生纖維強度低，伸長率大，不具備使用要求，要通過后牽伸來提高纖維的力學性能。抗菌PP初生纖維在不同牽伸比下的力學性能如所示。空白PP纖維和抗菌PP纖維的斷裂強度都隨牽伸倍數(shù)的升高而提高，而斷裂伸長率隨之下降。在相同牽伸比下，抗菌PP纖維的斷裂強度比空白PP纖維稍低，這是由于抗菌粒子是一種無機剛性粒子，雖然經(jīng)過表面處理改善了它與PP基體的相容性，但這并不能使兩者達到完全相容的地步，因此，在兩者相容性略差的相界面處受到應力作用下，首先受到破壞，成為材料整體性能破壞的起點，從而使材料力學性能迅速下降；此外，抗菌粒子中某些粒徑較大的粒子也是使材料結(jié)構(gòu)性能降低的原因。抗菌PP纖維的斷裂伸長率較空白PP纖維高，可能是抗菌母粒中添加的低分子蠟在基體中起著增塑的作用，提高了PP分子鏈運動的能力，隨著牽伸比增大，纖維纖度越小，增塑作用迅速降低，斷裂伸長率也大幅下降。
從圖中看出，當牽伸比超過7倍后，抗菌PP纖維的斷裂強度超過4cN/dtex，在8倍牽伸后，兩者的斷裂強度和斷裂伸長率都相差不大，因此，在不降低其他性能的情況下，可通過增大牽伸比來提高抗菌纖維的斷裂強度，降低斷裂伸長率，使其達到實際應用要求。
由于抗菌纖維主要用于內(nèi)衣、襪類的生產(chǎn)，所以纖維的勾結(jié)強度也是很重要的性能。如所示，抗菌纖維的勾結(jié)強度隨牽伸倍數(shù)的升高而提篼，勾結(jié)斷裂伸長率逐漸降低。這與拉伸斷裂強度和伸長率變化相類似。但兩者普遍高于空白PP纖維。比較數(shù)據(jù)可知，當牽伸比為8倍時，抗菌纖維的力學性能最好。因此，研究抗菌纖維在不同牽伸比的力學性能，對紡織性能優(yōu)良的抗菌PP纖維具有重要意義。
2.3.2抗苗母粒添加童對丙綸力學性能的影響抗菌粒子含量斷裂強度（cN/dtex）斷裂伸長率牽伸比：4從表1可以看出，隨著抗菌粉加入量提高，在低牽伸比條件下，沒有明顯變化，當牽伸比增大時，纖維的斷裂強度下降，而斷裂伸長率在不同牽伸比條件下均下降，這是由于抗菌粒子加入，影響了高分子的規(guī)整性和分子間引力，尤其當粒子量增加，分布不均時，在抗菌粒子較集中的部位，纖維容易斷裂，使纖維的物理機械性能下降，所以必須嚴格控制抗菌粒子的大小，均勻度及在纖維中的分散情況，并且在保證抗菌性能的同時，盡量減小用量。
2.4抗苗丙綸的抗苗性能表2.抗菌丙給對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌性能菌種檢體初始菌落數(shù)（cfu/m）24h后存活菌落數(shù)（cfu/m）殺菌率抗菌活性值大腸桿菌抗菌丙綸空白丙綸對照樣金黃色葡萄球菌抗菌丙綸空白。丙綸對照樣由檢測結(jié)果可知，抗菌丙淪對革蘭氏陽性菌（金黃色葡萄球菌）和革蘭氏陰性菌（大腸桿菌）都具有優(yōu)異的抗菌性能，其殺菌率都達到了99.9%以上，抗菌活性值都遠遠超過2.0.由此可知，該抗菌丙綸具有較強的殺菌和抑菌效果。
（抗菌纖維用量100mg/ml，l空白樣；2抗菌纖維；3水洗后的抗菌纖維）抗菌丙綸水洗后抗菌性能如所示。經(jīng)過6h的沸水處理，纖維表面有一小部分抗菌粒子脫出纖維表面，會使丙綸纖維的抗菌性能有所降低，但內(nèi)部深層粒子在濃度差的推動力作用下緩慢向纖維表面遷移，使抗菌能力得到補充，從而使纖維的抗菌性能下降的幅度不大，纖維仍具有較好的抗菌性能，正是由于這個原因，這種抗菌纖維才具有長效抗菌性。
3結(jié)論表面處理后抗菌粒子在丙綸中分散情況良好，且與PP基體具有較好的相容性。
通過改變牽伸比，可以得到性能優(yōu)良的抗菌PP纖維，其力學性能與普通丙綸相當。
抗菌粒子對PP具有異相成核作用，使PP的結(jié)晶度提高，熔融溫度（Tm）上升。 |