CN104358104A

CN104358104A - 一种利用电子辐射技术制备抗菌纺织品的方法

Info

Publication number: CN104358104A
Application number: CN201410626403.7A
Authority: CN
Inventors: 任学宏; 刘殷; 冯敬涛
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2034-11-07
Also published as: CN104358104B

Abstract

一种利用电子辐射技术制备抗菌纺织品的方法，将纺织品浸渍或涂覆抗菌整理液后，经电子辐射，或将织物先经电子辐射，后浸渍或涂覆抗菌液，再经烘焙、水洗、后整理，制得抗菌纺织品；所述电子辐射的辐射量范围为0～500KGy及所对应其它辐射单位转换数值；所述抗菌整理液中的抗菌剂前驱体可通过电子辐射生成自由基，并与其它物质通过自由基反应，所述抗菌剂前驱体可单独或是多种混合使用。本方法在常温下即可反应，处理工艺简单、易于控制、抗菌剂利用率高、能耗低，由该法制备的抗菌纺织品抗菌性能优异，服用性能好。

Description

一种利用电子辐射技术制备抗菌纺织品的方法

技术领域

本发明涉及纺织品生产加工技术领域，尤其是涉及利用电子辐射技术制备高效、持久和具有良好服用性能的抗菌纺织品。

背景技术

随着工业的发展，人们的生活环境日趋恶劣，大量致病、致霉有害微生物极易滋生与传播，纤维、纸张、涂料、橡胶、塑料等各种材料和制品均是其生长、繁殖、蔓延、传播的优良基材，大范围的滋生与传播严重威胁人类健康。使用长效抗菌材料是防止有害微生物生长、繁殖、蔓延和传播最为简单、安全和有效的方法。为使抗菌材料达到耐水、耐摩擦等长效效果，常选用反应型抗菌剂对材料进行抗菌整理。

在实际生产加工中，此类抗菌材料最常见的加工技术有溶液浸渍加工、轧烘焙加工、微波加工等，大多数加工技术采用传统的机械加工或热加工，通过分子热运动，使抗菌剂与材料通过反应基团进行反应。但是，上述加工技术在实际应用中存在一些问题：反应条件苛刻(如高温，反应时间长)，成本较高；常规加工技术所用设备操作复杂，且不能随时终止；传统机械或高温等因素对产品服用性能损伤严重；抗菌剂利用率较低；整理加工过程中不环保，严重消耗水资源；抗菌液中多添加大量助剂，增加了整理和废水处理成本，存在安全隐患；加工技术繁杂，不可控因素及副反应多，产品质量不易控制等。

目前，辐射加工技术已在医用卫生、食品安全、微电子、农业等行业纵深发展，所用辐射加工包括辐射交联、辐射固化、辐射接枝改性等。对所需低辐射能的纺织品而言，通过电子束对织物的照射使纤维分子活性化，使被照射部分与功能性分子化学结合后固着，此种辐射接枝改性不需引发剂，能耗低，常温下即可进行，避免机械或高温作用对织物性能的损伤。在实验室阶段，阻燃、拒水、免烫等纺织品已有所研究涉及，日本的仓敷纺绩公司已利用电子束辐射加工技术开发并实现了抗菌、除臭、阻燃等性能优良的纺织品的连续化生产。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种利用电子辐射技术制备抗菌纺织品的方法。本方法在常温下即可反应，处理工艺简单、易于控制、抗菌剂利用率高、能耗低，由该法制备的抗菌纺织品抗菌性能优异，服用性能好。

本发明的技术方案如下：

一种利用电子辐射技术制备抗菌纺织品的方法，将纺织品浸渍或涂覆抗菌整理液后，经电子辐射，或将织物先经电子辐射，后浸渍或涂覆抗菌液，再经烘焙、水洗、后整理，制得抗菌纺织品；

所述电子辐射的辐射量范围为0～500KGy及所对应其它辐射单位转换数值；

所述抗菌整理液中的抗菌剂前驱体结构如式(Ⅰ)，所述抗菌剂前驱体可通过电子辐射生成自由基，并与其它物质通过自由基反应，所述抗菌剂前驱体可单独或是多种混合使用；

式中，R为代表氯或溴；

R₁、R₂代表烷基、环烷基、氢、氟、氯或溴。

所述纺织品包括天然纤维、合成纤维及高分子材料制备得到的纺织品。进一步的，所述纺织品包括棉、蚕丝、丙纶、聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯。

所述抗菌液为所述抗菌剂前驱体的单体溶液，或其低聚体溶液，所述低聚体溶液的粘度小于30000mPa·s，测试条件为25℃。

所述浸渍抗菌整理液的浸渍时间为0～6h；浸渍抗菌整理液后进行浸轧，轧余率为60％～120％。

所述涂覆抗菌整理液的涂层厚度为0～30um。

所述烘干的温度范围为50～120℃，时间为0～60min；所述焙烘的温度范围为100～180℃，时间为0～180s；所述烘焙的仪器包括烘箱焙烘、热空气处理、高温熨斗及滚筒处理。

进一步的，所述电子辐射的辐射量范围为90～130KV。

所述抗菌整理液配制为在溶液中添加适量的抗菌剂前驱体单体或低聚体溶液，适量添加非离子表面活性剂。

其进一步的技术方案为：

所述抗菌液溶剂优选水。

所述浸渍抗菌液时间为4h。

所述烘干温度为60℃，30min，或焙烘温度120℃，90s。

所述涂层抗菌剂厚度为10um。

本发明有益的技术效果在于：

1、本专利所采用的技术有别于传统的机械加工和热加工技术工艺，使用在常温状态下即可发生反应的电子辐射加工技术，生产加工过程对对材料的形态、辐照温度没有苛刻要求。利用电子加速器产生的高能电子束以及由它引发的高度活性中间物，对被辐射物质进行加工处理。本方法具有很多优点：无需催化剂、反应快、易控制、在常温下实现连续操作、运行成本低、能耗低、效率高、后整理简单、产品纯度高，不会对环境造成污染，能以较低成本产出新型、性能优异的产品等。

2、本发明的后整理工艺简单，降低了抗菌整理和废水处理成本，安全环保。本发明方法技术操作简单，所制抗菌织物品具有持久高效的抗菌性和良好的服用性能。

3、本发明避免了因机械或热加工技术对纺织品性能的影响，整个处理工程的时间短，操作简便，产品收率高，无需添加引发剂、催化剂等，避免因其引起的安全隐患，减少环境污染。

4、本发明用电子加速制备抗菌纺织品，与其它技术相比，所制抗菌纺织品具有抗菌性能有大幅度提高，与金黄色葡萄球菌和大肠杆菌O157：H7接触后，3min内抗菌率即可达到100％。服用性能提高。

附图说明

图1为本发明实施例1和实施例6抗菌织物含氯量与辐射量的关系图；

图2为本发明实施例1和实施例6抗菌织物断裂强力与辐射量的关系图。

具体实施方式

一、预辐射工艺实施例

1、实施例1

将0.25mol抗菌剂前驱体甲基丙烯酰胺(结构下面所示)、0.005mol引发剂溶于100ml水，于70℃反应3min后，制成低聚体抗菌液。将待处理天然纤维纺织品(棉织物，购自浙江冠东印染服饰有限公司)经30KGy电子辐射加工后，浸入上述工作液4h后取出，于60℃烘干机内烘干30min。用大量去离子水清洗其表面，烘干后将其浸泡于质量百分浓度为0.5％次氯酸钠溶液中，浸泡1h后取出，并用大量的清水清洗，于45℃在烘干机中烘干1h，制得抗菌纯棉织物。用碘量法测得该抗菌纯棉织物的有效氯含量。

比较例1：为了和本发明进行比较，采用轧烘焙工艺，棉织物浸入工作液后经轧压、预烘，在150℃焙烘90s，其他条件同实施例1完全相同条件下处理。

比较例2：为了和本发明进行比较，采用微波工艺，棉织物浸入工作液后经轧压，微波中处理15min，其他条件同实施例1完全相同条件下处理。

比较例3：为了和本发明进行比较，采用浸渍工艺，棉织物浸入工作液中，在氮气保护下，60℃反应4h，其他条件同实施例1完全相同条件下处理。

表1中所示为本发明的实施例1以及比较例1、比较例2、比较例3的含氯量结果。从表1看出，比较例1、比较例2工艺过程简单，但几乎没有含氯量。比较例3略有含氯量，但工艺复杂，反应过程中需氮气保护，且需在加热条件下长时间反应。对比几种加工技术的强力，实施例1的强力最大，服用性能最优。由此可见，本发明具有领先性。

表1四种抗菌加工技术比较

	含氯量(％)	强力(N)
			实施例1	0.13	632
比较例1	0.02	438
			比较例2	0.01	512
比较例3	0.08	589

2、实施例2

将0.5mol甲基丙烯酰胺、0.05mol引发剂溶于100ml水，于70℃反应5min 后，制成低聚体抗菌液。将待处理天然纤维纺织品(棉织物，购自浙江冠东印染服饰有限公司)经100KGy电子辐射加工后，浸入上述抗菌液6h后取出，于60℃烘干机内烘干30min。用大量去离子水清洗其表面，烘干后将其浸泡于质量百分浓度为0.5％次氯酸钠溶液中，浸泡1h后取出，并用大量的清水清洗，于45℃在烘干机中烘干1h，制得抗菌纯棉织物。用碘量法测得该抗菌纯棉织物的有效氯含量。

比较例4：为了和本发明进行比较，电子线照射后，不进行60℃，30min的烘干处理，其他条件同实施例2完全相同条件下处理。

由表2知，同为电子辐射技术，比较例4，未经烘干处理，含氯量仅为实施例2的1/5。经比较，电子辐射加工技术中烘干处理，可大幅度提高纺织品抗菌性能。

表2辐射烘干处理比较

	含氯量(％)
		实施例2	0.28
比较例4	0.06

3、实施例3

将0.5mol丙烯酰胺(结构如下面所示)、0.025mol引发剂溶于100ml水中，于60℃反应30min后，制成工作液。将待处理合成纤维(丙纶非织造布)经80KGy辐射后，浸入上述工作液2h后，取出丙纶织物，用大量去离子水清洗其表面。烘干后将其浸泡于质量百分浓度为0.5％次氯酸钠溶液中，浸泡1h后取出，并用大量的清水清洗，于45℃烘干机中烘干1h，制得抗菌丙纶织物。用碘量法测得该抗菌丙纶织物有效氯含量为0.14％。

二、共辐射工艺实施例

1、实施例4

将棉织物浸入含10％的3-丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵(结构如式Ⅲ所示)的水溶液中，取出后轧压(轧余率90％)，经120KGy电子辐射后，置于60℃烘干机内烘干30min。烘干后，将其浸泡于质量百分浓度为0.5％次氯酸钠溶液中，浸泡1h后取出，并用大量的清水清洗，于45℃烘干机中烘干1h，制得抗菌棉织物。用碘量法测得该抗菌棉织物有效氯含量为0.08％。

2、实施例5

将棉织物浸入含5％的1,1,2,2-四甲基哌啶醇丙烯酸酯(结构如式Ⅳ所示)/丙烯酸溶液中，取出后轧压(轧余率120％)，经65KGy电子辐射后，置于60℃烘干机内烘干30min。烘干后，将其浸泡于质量百分浓度为0.5％次氯酸钠溶液中，浸泡1h后取出，并用大量的清水清洗，于45℃烘干机中烘干1h，制得抗菌棉织物。用碘量法测得该抗菌棉织物有效氯含量为0.23％。

3、实施例6

将棉织物浸入含10％的丙烯酰胺的水溶液中，取出后轧压(轧余率100％)，经43KGy电子辐射后，置于60℃烘干机内烘干30min。烘干后，将其浸泡于质量百分浓度为0.5％次氯酸钠溶液中，浸泡1h后取出，并用大量的清水清洗，于45℃烘干机中烘干1h，制得抗菌棉织物。用碘量法测得该抗菌棉织物有效氯含量为0.18％。

4、实施例7

配制含5％丙烯酰胺的封端乙烯基硅油溶液，配制成低聚体抗菌液，溶液粘度15000mPa·s。将棉织物涂覆10um的低聚体抗菌液。处理后织物经120KGy电子辐射后，置于80℃烘干机内烘干10min。烘干后，将其浸泡于质量百分浓度为1％次氯酸钠溶液中，浸泡1h后取出，并用大量的清水清洗，于45℃烘干机中烘干1h，制得抗菌棉织物。用碘量法测得该抗菌棉织物有效氯含量为0.11％。

5、实施例8

将聚酯织物浸入含2％的甲基丙烯酰胺水溶液中，取出后轧压(轧余率90％)，经43KGy电子辐射后，置于120℃焙烘机焙烘90s。烘干后，将其浸泡于质量百分浓度为0.5％次氯酸钠溶液中，浸泡1h后取出，并用大量的清水清洗，于45℃烘干机中烘干1h，制得抗菌聚酯织物。用碘量法测得该抗菌棉织物有效氯含量为0.13％。

三、纯棉织物抗菌性能测试：

根据修正AATCC 100-1999抗菌性能测试标准所述方法进行测试。取纯棉织物按照预辐射工艺实施例1所述方法进行抗菌整理(未经卤化处理)为空白样品；对空白样品和预辐射工艺实施例1所制抗菌纯棉织物(有效氯含量0.13％)进行抗菌性能测试，接种细菌为金黄色葡萄球菌和大肠杆菌O157：H7，测试结果参见表3和表4。

表3抗菌纯棉织物对金黄色葡萄球菌的抗菌性能

注：金黄色葡萄球菌接种总量为1.07×10⁷CFU，抗菌率100％即全部杀死。

表4抗菌纺织品对大肠杆菌O157：H7的抗菌性能

注：大肠杆菌O157:H7接种总量为1.73×10⁷CFU，抗菌率100％即全部杀死。

表3和表4的测试数据表明，将本发明所制抗菌纯棉织物具有优异的抗菌性能，抗菌效率高；与接种细菌接触后，上述抗菌纯棉织物在3min内对金黄色葡萄球菌抗菌率可达100％，在1min内对大肠杆菌O157：H7的抗菌率即可达到100％。

以上实施例和应用实施例所涉及原料和试剂均为市售产品。其中，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌O157：H7购自美国模式培养物集存库(ATCC)。

如图1所示，以反应型卤胺类化合物为抗菌剂，以纺织品为基材，采用预辐射(实施例1)、共辐射工艺(实施例6)，所制得抗菌纺织品的含氯量与辐射量的关系图。从图1中可以看出，实施例1和实施例6含氯量均随辐射量变大而增加，实施例1含氯量随辐射量增加变化较为缓慢，实施例6含氯量随辐射量增加呈现明显上升趋势。

如图2所示，以反应型卤胺类化合物为抗菌剂，以纺织品为基材，采用预辐射(实施例1)、共辐射工艺(实施例6)，所制得抗菌纺织品断裂强力与辐射量的关系图。从图1中可以看出，实施例1和实施例6含氯量均随辐射量变大而降低，且实施例1断裂强力随辐射量增加而降低幅度高于实施例6。

以上所述的仅出于解释说明的目的，本发明实施例不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用电子辐射技术制备抗菌纺织品的方法，其特征在于：将纺织品浸渍或涂覆抗菌整理液后，经电子辐射，或将织物先经电子辐射，后浸渍或涂覆抗菌液，再经烘焙、水洗、后整理，制得抗菌纺织品；

式中，R为代表氯或溴；

R₁、R₂代表烷基、环烷基、氢、氟、氯或溴。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述纺织品包括天然纤维、合成纤维及高分子材料制备得到的纺织品。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述纺织品包括棉、蚕丝、丙纶、聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述抗菌液为所述抗菌剂前驱体的单体溶液，或其低聚体溶液，所述低聚体溶液的粘度小于30000mPa·s，测试条件为25℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述浸渍抗菌整理液的浸渍时间为0～6h；浸渍抗菌整理液后进行浸轧，轧余率为60％～120％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述涂覆抗菌整理液的涂层厚度为0～30um。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述烘焙的方法包括烘干或者焙烘；所述烘干的温度范围为50～120℃，时间为0～60min；所述焙烘的温度范围为100～180℃，时间为0～180s；所述烘焙的仪器包括烘箱焙烘、热空气处理、高温熨斗及滚筒处理。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电子辐射的辐射量范围为90～130KV。