第二节 桑皮纤维的性能分析

一、可纺性

利用美国Instron3365型强伸度测试仪测定桑皮纤维的拉伸性能，样品在测试前放在恒温恒湿室（温度20℃，相对湿度70%）平衡24h。试验条件为夹持长度150mm，拉伸速度150mm/min，得到受力和伸长数据，测试30根纤维试样，取平均值。桑皮原样及经化学和AMBET前处理后的桑皮纤维的力学性能见图3-7和表3-2。由图3-7和表3-2可见，经化学和AMBET处理后，桑皮纤维的断裂强度和初始模量较处理前均显著提高，而断裂伸长有一定程度的下降。这是由于经处理后，桑皮纤维中半纤维素、木质素和果胶等非结晶成分的去除，导致纤维的结晶度和稳定性提高。由表3-2又可见，经处理后，尤其是经AMBET技术处理后，桑皮纤维的细度显著下降，纤维长度大大提高，对照棉纤维的各项纺纱性能指标，表明经AMBET技术处理后的桑皮纤维具有良好的可纺性。

图3-7 桑皮纤维的应力—应变曲线

1—经AMBET处理后的桑皮纤维 2—经化学处理后的桑皮纤维 3—桑皮原样

表3-2 桑皮纤维的可纺性

二、抗菌性能

按照文献介绍方法测定桑皮基纺织品的抗菌性能，即参照国家标准FZ/T 73023—2006《抗菌针织品》，以振荡法测定材料的抗菌、抑菌性能。所用菌种为革兰氏阴性菌（大肠杆菌）和革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌），桑皮基纺织品的抗菌性能以其抑菌率（%）来表征。桑皮基系列纺织品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能见表3-3和图3-8。由表3-3和图3-8可见，桑皮原皮对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为（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；而桑皮纤维对两种菌种的抑菌率均大于80%，表明桑皮纤维具有优异的抗菌、抑菌性能，且显著高于桑皮原皮，这是由于在提取桑皮纤维过程中，桑皮原皮的果胶等物质被除掉（果胶等可为菌种提供养分）。由表3-3和图3-8还可见，混纺比例为60：40的桑皮纤维/棉混纺纱对两种菌种的抑菌率分别为（72.4±4.1）%和（64.3±4.2）%，具有优良的抗菌性能。但与桑皮纤维相比，其抑菌效果显著降低，这是因为混纺纱中棉成分不具有抗菌性，因而抗菌性能不如纯桑皮纤维高。随着桑皮纤维混纺比例的下降，桑皮纤维/棉混纺纱的抑菌率有显著的下降，但下降幅度不大。混纺比例为50：50时，其抑菌率仍大于50%，仍具有良好的抗菌效果。桑皮基系列产品中的桑皮纤维/棉混纺面料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率为60%左右，与桑皮纤维/棉混纺纱的抗菌抑菌效果基本相同。

表3-3 桑皮基系列纺织品的抗菌性能

图3-8 桑皮基系列纺织品的抑菌率

a—桑皮原皮 b—桑皮纤维 c—桑皮纤维/棉混纺纱（60/40） d—桑皮纤维/棉混纺纱（55/45） e—桑皮纤维/棉混纺纱（50/50） f—桑皮纤维/混纺平纹织物（55/45）

图3-9（c）所示为桑皮纤维/棉混纺纱（55/45）对大肠杆菌的抗菌效果图，对照实验为空白样[图3-9（a）]和苎麻/棉的混纺纱（55/45）[图3-9（b）]。图3-9（a）为空白样，空白样的培养皿表面附有一层细密的细菌，表明空白样不具有抗菌性；与空白样相比，苎麻/棉混纺纱培养皿表面的细菌有一定程度的减少，表明其具有一定的抗菌性；而由图3-9（c）可见，与空白样及苎麻/棉混纺纱相比，桑皮纤维/棉混纺纱的培养皿表面细菌数量大大减小，表明桑皮纤维/棉混纺纱的抗菌性能要优于苎麻/棉混纺纱，具有良好的抗菌和抑菌性能。

图3-9 桑皮纤维/棉混纺纱线的抗菌试验

桑皮基系列纺织品的抗菌性是因为桑皮基系列纺织品中桑皮纤维的抗菌、抑菌性能，因桑皮纤维中含有桑根皮素、环桑皮素、桑白皮素等黄酮类物质和酚类等抗菌物质。采用布鲁克AV400核磁共振波谱仪测定桑皮纤维的¹³C-NMR图谱，将桑皮纤维用去水润湿到含水50%后，将样品放入4mm的ZrO₂回转管中，转速是5kHz，补偿时间20ms，接触时间1ms；测试频率75.5MHz。本研究通过红外光谱和核磁共振谱等先进测试手段来检测桑皮纤维中该类抗菌物质，研究桑皮纤维的抗菌机理，结果分别如图3-10和图3-11所示。

图3-10 桑皮纤维的红外光谱

图3-10所示为桑皮纤维的红外光谱图谱。由图3-4可见，3360cm^-1、1058cm^-1和895cm^-1等附近处特征吸收峰是桑皮纤维中纤维素Ⅰ的特征吸收峰；1660cm^-1、1600cm^-1附近处是桑根皮素（Morusin）的特征吸收峰，3500cm^-1、1660cm^-1、1620cm^-1和1602cm^-1等处是环桑皮素（Cyclomorusin）的特征吸收峰，3500cm^-1、3400cm^-1、1660cm^-1、1632cm^-1和1600cm^-1等处的特征吸收峰是苯并呋喃（酚类物质）的特征吸收峰。红外光谱结论表明，桑皮纤维中确实存在黄酮和酚类等抗菌、抑菌物质。

图3-11 桑皮纤维的核磁共振图谱

桑皮纤维的核磁共振图谱如图3-11所示。由图3-11可见，化学位移δ在60～70、70～80、85～90以及102～108等处强而尖锐的峰属于桑皮纤维中纤维素的核磁特征峰；而化学位移δ在158、120、183、155、98、105、25、123、18、26以及113等处较小的峰属于桑皮纤维中桑根皮素（Morusin）的核磁特征峰，特征吸收峰较小，是因为桑皮中桑根皮素的含量较低；化学位移δ在158、105、178、155、98.5、69、121、138、18、25、21、122、131以及110等处较小的峰属于桑皮纤维中环桑皮素（Cyclomorusin）的核磁特征峰，峰较小同样是由于桑皮纤维中该成分含量较低的缘故。核磁共振的结果同样表明，桑皮纤维中确实存在桑根皮素、环桑皮素等黄酮成分。酚类物质因含量较低，核磁共振谱中未能反映。