摘  要：针对传统瑜伽垫不易降解、抗菌性差的问题，以聚乳酸为基体材料，以剑麻纤维为增强材料，以纳米氧化锌为抗菌材料制备了一种可降解瑜伽垫，并对瑜伽垫的综合性能进行分析。结果表明：随着瑜伽垫中剑麻纤维含量从0.0%提升至30.0%，瑜伽垫的综合力学性能呈现出先降低后提升再下降的变化规律，而抗菌性则不断提升。综合来看，当剑麻纤维含量为20.0%时瑜伽垫的性能最佳。

关键词：剑麻纤维；瑜伽垫；力学性能；抗菌性能

瑜伽垫是群众参与瑜伽运动的必需品，具有缓震、吸湿作用。传统瑜伽垫大多由聚氯乙烯、聚氨酯等制备而成，其主要原料为石油，虽然价格低廉、生产工艺成熟、产品性能稳定，但同样存在不易降解、抗菌性差等缺陷^[1-3]。部分瑜伽垫还可能产生有毒挥发物，严重影响瑜伽运动参与人员的身体健康。天然植物纤维具有来源广泛、生产成本低、可降解等优势。据有关文献显示，以天然植物纤维制备的运动器材不仅力学性能优异，还可以极大地增强运动器材的环保性能。因此，本文尝试以天然剑麻纤维为原材料制备一种可降解瑜伽垫，旨在为瑜伽运动器材的开发提供参考。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料与设备

1.1.1 试验材料

所需材料主要包括天然剑麻纤维、聚乳酸、抗菌剂、表面改性剂等。具体为：天然剑麻纤维(郯城县维光棉麻厂)，起增强作用；聚乳酸(上海韵弘塑化有限公司)，作为基体材料；纳米氧化锌(上海长锌锌业有限公司)，起抗菌作用;γ-氨丙基三乙氧基硅烷(广州汇涂新材料有限公司)，作为表面改性剂。其中，天然剑麻纤维的纤维长度为3.0～5.0mm；聚乳酸的基体密度约1.24g/cm3；抗菌剂的平均粒径约50.0nm。

1.1.2 试验设备

XHR-10L型高速混合机(张家港市鑫华荣精密机械厂)、KH-1802型双螺杆挤出造粒机(广东科宏仪器科技有限公司)、HS-0081301型热压成型机(广东汇盛智能装备有限公司)、XIYA型万能材料试验机[西雅(深圳)仪器设备有限公司]。

1.2 试验方法

1.2.1 剑麻纤维增强可降解瑜伽垫制备

剑麻纤维增强可降解瑜伽垫的制备主要包括剑麻纤维的表面改性(碱处理、硅烷化处理)，复合材料的制备(预混合、熔融共混与造粒)、瑜伽垫的制备(热压成型、裁切制样)等流程。

剑麻纤维表面改性的主要目的是去除天然植物纤维表面的杂质、半纤维素等，增强植物纤维与基体聚氨酯之间的黏接效果^[4-8]。剑麻纤维表面改性工作主要包括碱处理和硅烷化处理两部分。碱处理时，将剑麻纤维置于质量分数为5.0%的碱溶液中，在85.0℃条件下均匀搅拌，2.0h后取出并用去离子水充分洗涤至中性。硅烷化处理时，将中性的剑麻纤维放入烘箱中，在85.0℃条件下进行充分干燥，2.0h后取出并放入质量分数为2.0%的表面改性剂中，用乙酸调节pH值至弱酸，对剑麻纤维进行充分水解，再将其放入超声搅拌器中充分搅拌，约4.0h后取出，经过乙醇充分洗涤后烘干备用。

复合材料的制备主要是指天然剑麻纤维增强可降解瑜伽垫制备所需复合材料的制备^[9]。包括以下流程:将改性完成后的剑麻纤维、干燥的聚氨酯颗粒、纳米氧化锌等放入高速混合机中进行充分混合，约15.0min后得到颗粒充分分散的混合物；将混合物投入双螺杆挤出机中，设定4区温度分别为165.0、175.0、180.0、180.0℃，机头温度为180.0℃，双螺杆转速为120.0r/min，将从挤出机挤出的条状物放入切粒机中进行均匀切割，得到复合材料颗粒。

瑜伽垫的制备主要借助热压成型技术，将复合材料颗粒放入模具中，在185.0℃条件下进行充分预热，随后在10.0MPa环境下对复合材料颗粒进行加压，最后通过水冷工序将模具冷却至约55.0℃后进行脱模，经过裁切制样得到尺寸约为200.0mm×100.0mm×6.0mm的瑜伽垫。

在制备剑麻纤维增强可降解瑜伽垫时，按照经过表面改性的剑麻纤维掺量占总混合物质量比例为0.0%、5.0%、10.0%、20.0%、30.0%的工艺制备不同类型的瑜伽垫，通过分析得到剑麻纤维掺量的最佳配伍方式。

1.2.2 剑麻纤维增强可降解瑜伽垫性能分析

剑麻纤维增强可降解瑜伽垫性能分析主要包括基础力学性能测试、抗菌性能测试等^[10-13]。

基础力学性能测试主要包括拉伸强度测试、断裂伸长率测试、撕裂强度测试等。测试时，从热压成型的瑜伽垫上选取尺寸为20.0mm×10.0mm×6.0mm的样品，在标准室温环境和相对湿度环境下，借助万能材料试验机分别测试样品的各项力学性能指标。抗菌性能测试按照GB/T 31402—2015《塑料塑料表面抗菌性能试验方法》，将待检测样品加工成尺寸为10.0mm×10.0mm的小片，采用振荡烧瓶法(定量法)对样品的革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌抗菌性能进行测试^[14-18]。其中，革兰氏阳性菌选用金黄色葡萄球菌，革兰氏阴性菌选用大肠埃希菌。测试步骤为样品准备、菌液制备、接触反应、活菌计数。

样品制备完成后借助紫外线灯进行充分灭菌；在菌液制备环节，将试验菌种接种到营养液中，在38.0℃环境下充分培养，至试验菌种达到对数生长期后用磷酸盐缓冲液进行充分稀释，得到细菌浓度为3.0×105 CFU/mL的菌悬液^[19]；将灭菌处理后的样片加入到含有一定量菌悬液的三角烧瓶中，在恒温摇床上进行充分振荡；24.0h后将样片取出并在38.0℃环境下培养48.0h，计算活菌数量。

2 试验结果与分析

2.1 基础力学性能测试

通常情况下，瑜伽垫的拉伸强度越高、断裂伸长率越高、撕裂强度越高代表瑜伽垫的综合力学性能、使用效果越好，使用寿命越长^[20]。表1为不同剑麻纤维掺量下瑜伽垫的基础力学性能对比情况。

表1 不同剑麻掺量瑜伽垫基础力学性能对比

由表1可见，随着瑜伽垫中剑麻纤维掺量从0.0%提升至30.0%，瑜伽垫的综合力学性能呈现出先降低后提升再下降的变化规律，当剑麻纤维掺量为20.0%时，瑜伽垫的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、回弹率分别达到了47.8MPa、8.9%、6.7N/mm、88.4%；当剑麻纤维掺量为5.0%时，瑜伽垫的各项力学性能指标均最差。

分析其原因，可能是因为剑麻纤维本身的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度等均低于聚乳酸基体，当剑麻纤维的掺量较低时，纤维的引入大多为分散状，只能依靠纤维自身的特性提升瑜伽垫的力学性能，因此无法与纯聚乳酸瑜伽垫的力学性能相比；随着剑麻纤维掺量的提升，瑜伽垫中的剑麻纤维逐渐呈现出束状或集团状，纤维与纤维之间形成了稳定的三维结构，综合力学性能大幅提升，此时瑜伽垫表现出优于聚乳酸基体瑜伽垫的力学性能；而随着剑麻纤维掺量的进一步提升，纤维含量过高，打破了纤维与聚乳酸基体的最佳黏接极限，导致瑜伽垫的综合力学性能出现下滑^[21-22]。

2.2 抗菌性能测试

试验测试了不同剑麻掺量瑜伽垫对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌等的抑菌率，见表2。

表2 不同剑麻掺量瑜伽垫抗菌性能对比 单位：%

由表2可见，随着剑麻纤维掺量由0.0%提升至30.0%，瑜伽垫的抗菌性能逐渐提升，当剑麻纤维掺量达到20.0%时，抑菌率均已经超过98.0%，当剑麻纤维掺量达到30.0%时，抑菌率均已超过99.0%。

分析其原因，剑麻纤维在经过改性和抗菌增强处理后，由于纤维表面附着的纳米氧化锌具有很好的灭菌能力，因此瑜伽垫表现出非常显著的抗菌性，随着剑麻纤维掺量的提升，瑜伽垫的抗菌性能呈现出逐渐提升的变化规律。

3 结语

瑜伽垫需满足缓冲、防滑与卫生要求。本文制备的剑麻纤维/聚乳酸复合瑜伽垫，当剑麻掺量为20.0%时，拉伸强度达47.8MPa、撕裂强度为6.7N/mm、回弹率为88.4%，综合性能优于纯聚乳酸垫。本文制备的瑜伽垫在动态体式转换与静态支撑下不易变形打滑，使用稳定性与防护效果突出，且材料可降解，抗菌效率高，符合绿色运动装备发展方向。后续将进一步研究其降解性能。

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文章摘自：李英丽,马艳.剑麻纤维增强的瑜伽垫的制备及抗菌性能[J].上海纺织科技,2026,54(5):18-20.DOI:10.16549/j.cnki.issn.1001-2044.2026.05.005.