第二節(jié) 桑皮纖維的性能分析

一、可紡性

利用美國(guó)Instron3365型強(qiáng)伸度測(cè)試儀測(cè)定桑皮纖維的拉伸性能，樣品在測(cè)試前放在恒溫恒濕室（溫度20℃，相對(duì)濕度70%）平衡24h。試驗(yàn)條件為夾持長(zhǎng)度150mm，拉伸速度150mm/min，得到受力和伸長(zhǎng)數(shù)據(jù)，測(cè)試30根纖維試樣，取平均值。桑皮原樣及經(jīng)化學(xué)和AMBET前處理后的桑皮纖維的力學(xué)性能見(jiàn)圖3-7和表3-2。由圖3-7和表3-2可見(jiàn)，經(jīng)化學(xué)和AMBET處理后，桑皮纖維的斷裂強(qiáng)度和初始模量較處理前均顯著提高，而斷裂伸長(zhǎng)有一定程度的下降。這是由于經(jīng)處理后，桑皮纖維中半纖維素、木質(zhì)素和果膠等非結(jié)晶成分的去除，導(dǎo)致纖維的結(jié)晶度和穩(wěn)定性提高。由表3-2又可見(jiàn)，經(jīng)處理后，尤其是經(jīng)AMBET技術(shù)處理后，桑皮纖維的細(xì)度顯著下降，纖維長(zhǎng)度大大提高，對(duì)照棉纖維的各項(xiàng)紡紗性能指標(biāo)，表明經(jīng)AMBET技術(shù)處理后的桑皮纖維具有良好的可紡性。

圖3-7 桑皮纖維的應(yīng)力—應(yīng)變曲線

1—經(jīng)AMBET處理后的桑皮纖維 2—經(jīng)化學(xué)處理后的桑皮纖維 3—桑皮原樣

表3-2 桑皮纖維的可紡性

二、抗菌性能

按照文獻(xiàn)介紹方法測(cè)定桑皮基紡織品的抗菌性能，即參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 73023—2006《抗菌針織品》，以振蕩法測(cè)定材料的抗菌、抑菌性能。所用菌種為革蘭氏陰性菌（大腸桿菌）和革蘭氏陽(yáng)性菌（金黃色葡萄球菌），桑皮基紡織品的抗菌性能以其抑菌率（%）來(lái)表征。桑皮基系列紡織品對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌性能見(jiàn)表3-3和圖3-8。由表3-3和圖3-8可見(jiàn)，桑皮原皮對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率分別為（67.2±3.1）%和（53.8±4.6）%，抑菌率均大于50%，具有良好的抗菌和抑菌性能；而桑皮纖維對(duì)兩種菌種的抑菌率均大于80%，表明桑皮纖維具有優(yōu)異的抗菌、抑菌性能，且顯著高于桑皮原皮，這是由于在提取桑皮纖維過(guò)程中，桑皮原皮的果膠等物質(zhì)被除掉（果膠等可為菌種提供養(yǎng)分）。由表3-3和圖3-8還可見(jiàn)，混紡比例為60：40的桑皮纖維/棉混紡紗對(duì)兩種菌種的抑菌率分別為（72.4±4.1）%和（64.3±4.2）%，具有優(yōu)良的抗菌性能。但與桑皮纖維相比，其抑菌效果顯著降低，這是因?yàn)榛旒徏喼忻蕹煞植痪哂锌咕?，因而抗菌性能不如純桑皮纖維高。隨著桑皮纖維混紡比例的下降，桑皮纖維/棉混紡紗的抑菌率有顯著的下降，但下降幅度不大?；旒彵壤秊?0：50時(shí)，其抑菌率仍大于50%，仍具有良好的抗菌效果。桑皮基系列產(chǎn)品中的桑皮纖維/棉混紡面料對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率為60%左右，與桑皮纖維/棉混紡紗的抗菌抑菌效果基本相同。

表3-3 桑皮基系列紡織品的抗菌性能

圖3-8 桑皮基系列紡織品的抑菌率

a—桑皮原皮 b—桑皮纖維 c—桑皮纖維/棉混紡紗（60/40） d—桑皮纖維/棉混紡紗（55/45） e—桑皮纖維/棉混紡紗（50/50） f—桑皮纖維/混紡平紋織物（55/45）

圖3-9（c）所示為桑皮纖維/棉混紡紗（55/45）對(duì)大腸桿菌的抗菌效果圖，對(duì)照實(shí)驗(yàn)為空白樣[圖3-9（a）]和苧麻/棉的混紡紗（55/45）[圖3-9（b）]。圖3-9（a）為空白樣，空白樣的培養(yǎng)皿表面附有一層細(xì)密的細(xì)菌，表明空白樣不具有抗菌性；與空白樣相比，苧麻/棉混紡紗培養(yǎng)皿表面的細(xì)菌有一定程度的減少，表明其具有一定的抗菌性；而由圖3-9（c）可見(jiàn)，與空白樣及苧麻/棉混紡紗相比，桑皮纖維/棉混紡紗的培養(yǎng)皿表面細(xì)菌數(shù)量大大減小，表明桑皮纖維/棉混紡紗的抗菌性能要優(yōu)于苧麻/棉混紡紗，具有良好的抗菌和抑菌性能。

圖3-9 桑皮纖維/棉混紡紗線的抗菌試驗(yàn)

桑皮基系列紡織品的抗菌性是因?yàn)樯Ｆせ盗屑徔椘分猩Ｆだw維的抗菌、抑菌性能，因桑皮纖維中含有桑根皮素、環(huán)桑皮素、桑白皮素等黃酮類物質(zhì)和酚類等抗菌物質(zhì)。采用布魯克AV400核磁共振波譜儀測(cè)定桑皮纖維的¹³C-NMR圖譜，將桑皮纖維用去水潤(rùn)濕到含水50%后，將樣品放入4mm的ZrO₂回轉(zhuǎn)管中，轉(zhuǎn)速是5kHz，補(bǔ)償時(shí)間20ms，接觸時(shí)間1ms；測(cè)試頻率75.5MHz。本研究通過(guò)紅外光譜和核磁共振譜等先進(jìn)測(cè)試手段來(lái)檢測(cè)桑皮纖維中該類抗菌物質(zhì)，研究桑皮纖維的抗菌機(jī)理，結(jié)果分別如圖3-10和圖3-11所示。

圖3-10 桑皮纖維的紅外光譜

圖3-10所示為桑皮纖維的紅外光譜圖譜。由圖3-4可見(jiàn)，3360cm^-1、1058cm^-1和895cm^-1等附近處特征吸收峰是桑皮纖維中纖維素Ⅰ的特征吸收峰；1660cm^-1、1600cm^-1附近處是桑根皮素（Morusin）的特征吸收峰，3500cm^-1、1660cm^-1、1620cm^-1和1602cm^-1等處是環(huán)桑皮素（Cyclomorusin）的特征吸收峰，3500cm^-1、3400cm^-1、1660cm^-1、1632cm^-1和1600cm^-1等處的特征吸收峰是苯并呋喃（酚類物質(zhì)）的特征吸收峰。紅外光譜結(jié)論表明，桑皮纖維中確實(shí)存在黃酮和酚類等抗菌、抑菌物質(zhì)。

圖3-11 桑皮纖維的核磁共振圖譜

桑皮纖維的核磁共振圖譜如圖3-11所示。由圖3-11可見(jiàn)，化學(xué)位移δ在60～70、70～80、85～90以及102～108等處強(qiáng)而尖銳的峰屬于桑皮纖維中纖維素的核磁特征峰；而化學(xué)位移δ在158、120、183、155、98、105、25、123、18、26以及113等處較小的峰屬于桑皮纖維中桑根皮素（Morusin）的核磁特征峰，特征吸收峰較小，是因?yàn)樯Ｆぶ猩８に氐暮枯^低；化學(xué)位移δ在158、105、178、155、98.5、69、121、138、18、25、21、122、131以及110等處較小的峰屬于桑皮纖維中環(huán)桑皮素（Cyclomorusin）的核磁特征峰，峰較小同樣是由于桑皮纖維中該成分含量較低的緣故。核磁共振的結(jié)果同樣表明，桑皮纖維中確實(shí)存在桑根皮素、環(huán)桑皮素等黃酮成分。酚類物質(zhì)因含量較低，核磁共振譜中未能反映。