CN101858034A - 一种含硅有机季鏻盐抗菌整理剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种含硅有机季鏻盐抗菌整理剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种含硅有机季鏻盐抗菌整理剂，其化学结构如下所示：
其中，R1、R2、R3为C8-18的长链烷基、甲基、乙基、丙基、苯基、丁基、苄基或芳环取代基；R4为甲基、乙基或丙基；
为、
或
Description
技术领域
本发明属用于纺织品的抗菌整理剂及其制备领域，特别涉及一种含硅有机季鏻盐抗菌整理剂及其制备方法和应用。
背景技术
近年来随着生活水平的提高，人们的健康环保意识不断加强，在注重纺织服装的美观、舒适的同时，对其卫生保健功能提出了更高的要求，生产具有抗菌功能的纺织品是使人们免受或少受细菌侵害的有效途径之一，因此具有抗菌功能的纺织品越来越受到人们的青睐。
纺织品的抗菌卫生整理，是采用抗菌剂或抑菌剂处理织物，以获得抗菌、防霉、防臭、保持清洁卫生的纺织品的加工工艺。其目的不仅是为了防止纺织品被微生物沾污，更重要的是为了防止传染疾病，保证人体的安全健康和穿着舒适，降低公共环境的交叉感染率，使纺织品获得卫生保健的新功能，满足人们对卫生、健康的需求。
随着生活水平的提高，人们对生活环境的认识、生活质量要求在不断提高，特别是对健康的意识在不断增强。由于有害细菌在自然界分布非常广泛，而且种类繁多，数量庞大，严重威胁着人类的健康。由细菌传播感染产生的疾病，已构成了一大社会问题，引起广泛关注。有机类抗菌剂具有杀菌速度快，抗菌效能高，加工方便，颜色稳定等特点，使用历史长，在某些领域中有着不可替代的作用。用抗菌整理剂生产具有抗菌功能的纺织品是使人们免受或少受细菌侵害的有效途径之一，因此具有抗菌功能的纺织品越来越受到人们的青睐。
季铵盐类抗菌剂由于价格低廉，杀菌速度快，已经被人们广泛研究和利用。国际上已经开发出4代有典型意义的季铵盐抗菌剂；其中以道康宁公司开发的DC-5700最具代表性，由于在结构中将季铵盐和硅偶连剂相结合，使该产品具有了公认的耐洗涤性和优异的抗菌效果。季铵盐抗菌剂的抗菌能力和毒性随结构变化的一般规律是：同类季铵盐抗菌剂含短烷基链的毒性要比长烷基链的大；在烷基链长相同时，带苄基的毒性要比带甲基的小；单烷基的毒性要比双烷基的大。烷基链长短对抗菌力影响较大，当烷基链中碳原子数少于10或大于16时，抗菌剂对细菌的杀伤力不大；而当碳原子数为14时，抗菌剂的抗菌力最大。烷基链为苄基及其衍生物时抗菌力要比为甲基时高得多。由于一些传统的季铵盐类抗菌剂长期使用会产生一定的抗药性和使用后的残余物产生一定的毒性，于是新的、对环境友好的抗菌剂引起广泛关注。
1990年学者Gramham指出季鏻盐是作为抗菌剂研究的方向，从季鏻盐和季铵盐的结构来看，磷原子比氮原子的离子半径大，极化作用强，使得季鏻盐更容易吸附带负电荷的菌体，同时季鏻盐分子结构比较稳定，与一般的氧化剂和还原剂以及酸、碱都不发生反应，因此季鏻盐抗菌剂比季铵盐抗菌剂具有更广的pH适用范围。日本对季鏻盐的研究较多，最有代表性的是Kamazawa A等人的研究；国内的南京化工大学、苏州大学以及北京的相关研究机构也对季鏻盐抗菌剂，进行了大量的研究和开发。
纺织行业作为我国的一大支柱产业，开发可以应用于纺织品上的新型高效、环保的抗菌剂是行业中的一大研究热点，而迄今为止，尚未见关于含硅有机季鏻抗菌整理剂的相关文献报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含硅有机季鏻盐抗菌整理剂及其制备方法和应用，该抗菌整理剂可以使织物具有广谱抗菌性能、耐洗涤性能及良好的环境安全性能；且制备方法操作简单，原料来源方便，对环境友好，适合工业化生产，具有良好的应用前景。
本发明的一种含硅有机季鏻盐抗菌整理剂，其化学结构如下所示：
其中，R1为C8-18的长链烷基、甲基、乙基、丙基、苯基、丁基、苄基或芳环取代基；
R2为C8-18的长链烷基、甲基、乙基、丙基、苯基、丁基、苄基或芳环取代基；
R3为C8-18的长链烷基、甲基、乙基、丙基、苯基、丁基、苄基或芳环取代基；
R4为甲基、乙基或丙基；
n为1-10；
R1、R2和R3为两两相同、三者完全相同或完全不同。
所述的长链烷基为饱和的烷烃结构或不饱和的烷烃结构，芳环取代基为苯或苄基等，n为1-4，优选n＝3；
本发明的一种含硅有机季鏻盐抗菌整理剂的制备方法，包括：
将含三级膦的化合物和卤代烷基有机硅偶联剂预先进行脱水处理，然后按摩尔比1∶0.9～1.2混合于醇类溶剂中，常压条件下，在干燥氮气保护下于40～150℃回流反应1～25h，然后真空脱除反应溶剂和残余的反应原料，当真馏出口无液体馏出时，降压至常压，降温至室温，制得含硅有机季鏻抗菌整理剂。
所述的含三级膦的化合物为：
其中，R1可以是C8-18的长链烷基、甲基、乙基、丙基、苯基、丁基、苄基或芳环取代基；
R2可以是C8-18的长链烷基、甲基、乙基、丙基、苯基、丁基、苄基或芳环取代基；
R3可以是C8-18的长链烷基、甲基、乙基、丙基、苯基、丁基、苄基或芳环取代基；
R1、R2、R3为两两相同、三者完全相同或完全不同的取代基。
所述的卤代烷基有机硅偶联剂为γ-溴丙基三甲氧基硅烷或γ-氯丙基三甲氧基硅烷等；
所述的醇类溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇，异并醇、二乙二醇醚、乙二醇乙醚、丙二醇乙醚中的一种或两种的混合溶剂，醇类溶剂与三级膦的化合物的重量比为1∶1-5∶1。
本发明的一种含硅有机季鏻抗菌整理剂应用于织物的抗菌整理，使织物持久抗菌耐洗涤。
本发明的抗菌整理剂将季鏻结构的广谱抗菌性能和硅烷偶连剂的反应性能结合在一起，用于织物的整理加工。在高温焙烘时，-Si-OR4水解，产生Si-OH，和纤维素表面的-OH反应，形成稳定的共价键，使抗菌整理剂具有了牢固的耐洗涤性能。
有益效果
本发明的抗菌整理剂可以使织物具有广谱抗菌性能、耐洗涤性能及良好的环境安全性能，与现有的季铵盐抗菌整理剂相比，具有广泛的pH值适用范围及耐氧化、还原性能；且制备方法操作简单，原料来源方便，对环境友好，适合工业化生产，具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将经过干燥的150ml二乙二醇醚加入装有回流装置和搅拌器的干燥的250ml的三径圆底烧瓶中，加入摩尔比为1∶1.1的三苯基膦(已预先经过脱水处理)和γ-溴丙基三甲氧基硅烷，常压条件下，在干燥氮气保护下于120℃回流反应12小时，然后真空脱除反应溶剂和残余的反应原料；当真馏出口无液体馏出时，降压、降温至常压和室温条件，加入乙醇溶剂，溶解产物，得到有机硅季季鏻盐织物用抗菌整理剂。
实施例2
将经过干燥的150ml二乙二醇醚加入装有回流装置和搅拌器的干燥的250ml的三径圆底烧瓶中，加入等摩尔比为1∶1.05的三苯基膦(已预先经过脱水处理)和γ-溴丙基三甲氧基硅烷，常压条件下，在干燥氮气保护下于110℃回流反应18小时，然后真空脱除反应溶剂和残余的反应原料；当真馏出口无液体馏出时，降压、降温至常压和室温条件，得到有机硅季季鏻盐织物用抗菌整理剂。
实施例3
将经过干燥的150ml二乙二醇醚加入装有回流装置和搅拌器的干燥的250ml的三径圆底烧瓶中，加入等摩尔比为1∶1.2的三丁基膦和γ-溴丙基三甲氧基硅烷(已预先经过脱水处理)，常压条件下，在干燥氮气保护下于100℃回流反应28小时，然后真空脱除反应溶剂和残余的反应原料；当真馏出口无液体馏出时，降压、降温至常压和室温条件，加入乙醇溶剂，溶解产物，得到有机硅季季鏻盐织物用抗菌整理剂。
应用实例1
整理织物：全棉府绸织物
工作液：实施例1所得的产物 5g
水 995g
轧车的轧余率为105％
工艺工程：
织物→一浸一轧处理(或浸渍)→红外线烘燥→焙烘处理(160℃)→水洗
应用实例2
整理织物：全棉府绸织物
工作液：实施例1所得的产物 5g
氨基硅油微乳液 6g
水 989g
轧车的轧余率为105％
工艺工程：
织物→一浸一轧处理(或浸渍)→红外线烘燥→焙烘处理(160℃)→水洗。
Claims (7)
1.一种含硅有机季鏻盐抗菌整理剂，其化学结构如下所示：
其中，R1为C8-18的长链烷基、甲基、乙基、丙基、苯基、丁基、苄基或芳环取代基；
R2为C8-18的长链烷基、甲基、乙基、丙基、苯基、丁基、苄基或芳环取代基；
R3为C8-18的长链烷基、甲基、乙基、丙基、苯基、丁基、苄基或芳环取代基；
R4为甲基、乙基或丙基；
为或
n为1-10；
R1、R2和R3为两两相同、三者完全相同或完全不同的取代基。
2.根据权利要求1所述的一种含硅有机季鏻盐抗菌整理剂，其特征在于：所述的长链烷基为饱和的烷烃结构或不饱和的烷烃结构，芳环取代基为苯或苄基等，n为1-4。
3.一种含硅有机季鏻盐抗菌整理剂的制备方法，包括：
将含三级膦的化合物和卤代烷基有机硅偶联剂预先进行脱水处理，然后按摩尔比1∶0.9～1.2混合于醇类溶剂中，常压条件下，在干燥氮气保护下于40～150℃回流反应1～25h，然后真空脱除反应溶剂和残余的反应原料，当真馏出口无液体馏出时，降压至常压，降温至室温，制得含硅有机季鏻抗菌整理剂。
4.根据权利要求3所述的一种含硅有机季鏻盐抗菌整理剂的制备方法，其特征在于：所述的含三级膦的化合物结构为：
其中，R1为C8-18的长链烷基、甲基、乙基、丙基、苯基、丁基、苄基或芳环取代基；
R2为C8-18的长链烷基、甲基、乙基、丙基、苯基、丁基、苄基或芳环取代基；
R3为C8-18的长链烷基、甲基、乙基、丙基、苯基、丁基、苄基或芳环取代基；
三级膦中的R1、R2、R3为两个相同、三个完全相同或三个完全不同的取代基。
5.根据权利要求3所述的一种含硅有机季鏻盐抗菌整理剂的制备方法，其特征在于：所述的卤代烷基有机硅偶联剂为γ-溴丙基三甲氧基硅烷或γ-氯丙基三甲氧基硅烷。
6.根据权利要求3所述的一种含硅有机季鏻盐抗菌整理剂的制备方法，其特征在于：所述的醇类溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇，异并醇、二乙二醇醚、乙二醇乙醚、丙二醇乙醚中的一种或两种的混合溶剂，醇类溶剂与三级膦的化合物的重量比为1∶1-5∶1。
7.一种含硅有机季鏻盐抗菌整理剂剂应用于织物的抗菌整理，使织物持久抗菌耐洗涤。
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