尼龙6切片的抗菌改性

赵献峰

(阳煤集团太原化工新材料有限公司，山西 太原 030021)

尼龙6纤维(锦纶)用于运动服装、高档服饰、渔网丝、帘子布、地毯丝等与人类生活息息相关的行业。纤维中的微生物，只要条件适宜就会迅速繁殖，导致纺织纤维表面附着杂色、变色、脆化、霉变、虫蛀等，当织物与人体接触时，还能引起人体皮肤感染[1]。微生物分泌的酶还能分解人体分泌物，这就是纤维制品产生臭味的原因之一。

如今国内己内酰胺技术日益成熟，产能不断扩大，同时尼龙6大容量连续聚合工艺规模化不断扩大，尼龙6成本降低，市场价格不断下降，其在人造纤维所占比重逐年上升。随着生活品质的提高，人们对健康重视程度加大，对于具有抗菌性能的化纤产品的需求将会进一步增长。

本文采用壳聚糖-银/二氧化钛(CA/T)复合抗菌剂与尼龙6(PA6)切片通过共混的方式，制得具有抗菌性能的改性PA6切片。并采用JSM-7100F型场发射扫描电子显微镜(FSEM)改性前后的PA6切片的形貌、结构进行观察；采用HCT-1型微机差热天平对试样的热稳定性进行表征；通过抑菌环实验和荧光染色的方法对改性后尼龙6的抗菌性能进行验证。

1 实验部分

1.1 实验试剂

壳聚糖-银/二氧化钛(CA/T)复合抗菌剂，自制；尼龙6(PA6)切片，自产。

1.2 仪器及设备

微型锥型双螺杆挤出机，武汉市瑞鸣实验仪器有限公司；扫描电子显微镜(SEM)，JSM-7100F，日本电子公司；微机差热天平，HCT-1型，北京恒久科学仪器厂。

1.3 实验过程

将尼龙6(PA6)切片与壳聚糖-银/二氧化钛(CA/T)复合抗菌剂按照比例混合均匀，通过锥形双螺杆挤出机熔融共混后挤出，采用冷却水降温冷却后进行切粒、干燥，最终得到抗菌改性后的PA6切片。

1.4 检测及表征

采用场发射扫描电子显微镜(FSEM)观察抗菌改性前后PA6切片的微观形态及分布，同时对抗菌改性切片进行面分布扫描测试，观察表面各个元素的分布状态；采用微机差热天平对改性前后的PA6切片的热失重进行热分析测试；采用抑菌环实验对抗菌性能进行表征，并通过通过吖啶橙/碘化丙啶(AO/PI)荧光染色法检测改性切片表面的抗菌性能，所用细菌菌种为E.col和S.aureus。

2 结果及讨论

2.1 SEM分析

第27页图1为抗菌改性前后的PA6切片SEM图像。其中，图1a)为未改性的PA6切片，图1b)为抗菌改性的PA6切片。如图1b)所示，抗菌改性后的PA6切片树脂基体，大小均匀，分散性好，相容性较好，无明显团聚现象，抗菌改性达到了预期的效果。

图1 改性前后PA6的SEM图像

为了进一步分析各种元素在抗菌PA6切片中分布情况，对抗菌改性PA6切片做面分布测试，结果如第27页图2所示。Ag元素与Ti元素均匀分布于PA6切片表面，表明CA/T复合抗菌剂均匀分布于PA6切片树脂基体上。

图2 抗菌改性PA6切片中各元素面分布图

2.2 热重分析

图3是PA6切片改性前后的样品热重分析图(TG)。从图3中TG曲线观察到，在温度低于350 ℃时，抗菌改性前后的PA6切片较稳定未发生分解反应，没有明显的失重现象发生；当温度在350 ℃时，PA6切片开始剧烈分解，而抗菌改性PA6切片初始分解温度有所增加；达到400 ℃左右开始分解，且分解速率小于未改性PA6切片的分解速率;当温度达到500 ℃左右时，两种切片热失重基本完全分解。未改性PA6切片在热分解过程中的残炭量几乎为零，改性PA6切片在达到衡重后仍有残留。结果表明，抗菌改性PA6切片由于有复合抗菌剂的掺杂作用，使PA6切片的结构更稳定，初始分解温度升高，提高了PA6切片的热稳定性。

图3 PA6切片改性前、后的热重曲线

2.3 抗菌性能分析

图4分别为抗菌改性前后PA6切片的抑菌环直径效果图，其中，抗菌改性后的PA6切片对大肠杆菌E.coliATCC 8099和金黄色葡萄球菌S.aureusATCC 6538的抑菌环直径分别为10 mm和9 mm，均大于抗菌剂的抑菌环要求的标准7 mm[2]。这说明，抗菌改性后的PA6切片具有很好的抗菌性能，达到了抗菌的效果。

图4 抗菌改性前后PA6切片的的抑菌环效果图

采用对细菌E.coli和S.aureus使用吖啶橙/碘化丙啶(AO/PI)荧光染色的方法对抗菌改性后的PA6切片进行验证。活着的细胞可以积累吖啶橙，而死的细胞不能；碘化丙啶可以和细胞内的核苷酸相互作用，其只能渗透到细胞壁破损的细胞内。因此，吖啶橙/碘化丙啶混合染色试剂可以用来检测活着和死亡的细菌菌落，活的和死的细菌可以通过呈现出的绿色和红底色明显的区分出来。将20 μL吖啶橙/碘化丙啶的混合溶液滴加在样品表面并涂覆均匀，在避光下放置；然后用荧光显微镜观察染色后的细菌，确定细菌的死活，从而评判切片的抗菌性。

如图5所示，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌刚开始切片表面全是绿色的活着的细菌。12 h后，切片表面几乎没有了绿色的活着的细菌。由以上研究可知所得的抗菌PA6切片具有优异的抗菌性。

图5 细菌与抗菌切片表面接触前后的荧光染色图

3 结论

本文通过CA/T复合抗菌剂对PA6切片进行改性。PA6切片树脂基体大小均匀，分散性好，相容性较好，无团聚现象，拥有永久的抗菌性能且结构更稳定，热稳定性更强。抗菌改性后，对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)和革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)均很好的抗菌性，达到了预期的改性效果。