CN105040420A - 一种原位生成抗菌竹纤维的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种原位生成抗菌竹纤维的方法，将竹纤维置于一定浓度的高碘酸钠溶液中避光氧化反应得到氧化竹纤维；然后将氧化竹纤维浸渍在一定浓度的PAMAM溶液中反应得到PAMAM接枝竹纤维；最后将PAMAM接枝竹纤维放入一定浓度的硝酸银溶液浸渍一定时间，二浸二轧，放入600W的微波炉中加热8min即可得到抗菌竹纤维织物。本发明以竹纤维织物为基材，利用PAMAM通过微波辐射的方法原位生成纳米银抗菌竹纤维织物，制备得到的抗菌竹纤维织物具有优异的抗菌和耐洗性能。
Description
技术领域
本发明属于纺织领域，特别涉及一种原位生成抗菌竹纤维的方法。
背景技术
竹纤维系再生植物纤维，是我国自行研发成功的以竹子为原料的再生纤维素纤维，其生产制造过程全部实施绿色生产，属环保型的绿色纤维。该纤维有明显不同于竹纤维、麻等纤维素纤维的独特风格，强力好，耐磨性、吸湿性、悬垂性俱佳，手感柔软，穿着凉爽舒适，染色性能优良，光泽亮丽，且具有天然的抗菌功能。由于竹纤维横截面高度“中空”，又被称为“会呼吸的纤维”，在纺织行业中具有广阔的应用前景。但在服用过程中，因竹纤维具有较大的比表面积和较强的吸湿能力，竹纤维制品极易附着微生物，并为其繁殖和传播创造条件，从而造成纤维强力的损伤、产生污点和褪色、产生令人不愉快的气味，甚至造成疾病的传播，影响人体的健康。因此在竹纤维改性研究中，一个重要的研究方向就是实现竹纤维的抗菌性能，减少细菌对人体的侵害。而纳米银由于其安全、无毒、高效的抗菌性能，常被用作抗菌整理剂，并且其抗菌性能持久稳定，适应性强，不易产生抗药性，已在无机抗菌整理剂的应用中占主导地位。
纳米银抗菌纺织品的制备方法主要有纤维改性法和织物后整理法。纤维改性法即首先在成纤高聚物中添加纳米银，然后进行湿法或熔融纺丝，再加工制成抗菌织物；织物后整理则是通过在织物表面涂层或浸渍等方式，使纺织材料表面形成纳米银抗菌层。由于棉、丝、竹纤维等天然纤维质地柔软，对人体皮肤具有很好的亲和力，以及良好的吸湿透气，可再生等特性，受到人们的广泛青睐，在人们的日常用生活纺织品中占据绝对地位。而对这种天然纤维的改性只能通过后整理法赋予其抗菌性能。目前，利用后整理法制备抗菌织物的方法很多，如浸渍吸附、多层沉积、溶胶-凝胶涂覆、聚合物混合涂层、超临界二氧化碳等。在这些方法中简单的物理吸附往往牢度不够，使用交联剂固着或聚合物涂层来增加其牢度又会造成织物原有的优异手感、对人体肌肤的亲和力等丧失，并且这些化学试剂的使用不仅会污染环境，整理到织物上还会对人体产生潜在的危害。
而原位生成技术能够同时在纤维的表面和内部生成纳米材料，在纤维上分布均匀。并且纳米材料的制备和对纺织材料的整理同时进行，避免了纳米材料在整理过程中团聚的问题。而且原位生成技术使得纳米材料与纤维的结合牢度大大提高。因此，原位生成纳米银抗菌整理技术以其高效、简便、环保等特性越来越受到广大研究人员的重视。
聚酰胺-胺树枝状大分子（PAMAM）是一种具有规则性树枝状三维立体结构的纳米圆球状大分子。它是通过支化基元逐步反应得到的，具有高度的几何对称性和精确的分子结构，其支化结构可控。含有大量官能团且都处于圆球形大分子表面，可以通过对其表面官能团进行改性而扩展其功能性。其分子内存在空腔，在制备纳米金属材料中可以实现对材料粒径的有效控制。这种大分子化合物的粘度及密度随着分子量的增加而逐渐增大，易于成膜。在制备纳米粒子的过程中，聚酰胺-胺树枝形大分子以其独特的结构不仅可以控制纳米粒子的大小，而且还可以改善纳米粒子的分散性能，是一种良好的制备纳米材料的模板剂及稳定剂。比如Kavitha等利用PAMAM树状大分子在无还原剂和光辐射的条件下，自身还原控制制备纳米银，并研究了其在溶液中的聚集状态。研究表明，树状大分子中的氨基对银离子起到了还原作用，制得纳米银粒径在3nm左右。Sutton等利用树状大分子控制制备纳米银，并研究了其对氯代硝基苯的选择性催化性能。Balogh等用PAMAM制备了纳米银/聚合物混合体，并利用其作为抗菌试剂。Jin等研究了不同代数PAMAM对控制纳米银生成的影响，结果表明随着代数的增加，纳米银粒径变小，说明聚合物结构对纳米银可控制备的重要性。
湖南工业大学硕士学位论文《PAMAM包络纳米银的制备及在其抗菌棉织物中的应用》一文首先以丙烯酸甲酯及乙二胺为反应物，采用发散法合成了2.0代及3.0代树状大分子，并以其做为模板，选用硼氢化钠为还原剂在甲醇溶液中还原硝酸银制备了纳米银抗菌整理剂。接着利用高碘酸钠对纯棉纤维进行选择性氧化处理，将所制得的纳米银抗菌剂接枝于纯棉纤维来制备具有抗菌性能的棉纤维，并通过抑菌圈实验及震荡烧瓶实验等方式检测了棉纤维的抑菌性能。其存在的不足主要有下面几点：（1）以PAMAM为模板，选用硼氢化钠为还原剂在甲醇溶液中还原硝酸银制备了纳米银抗菌整理剂，但是还原剂硼氢化钠是一种剧毒的化学药剂；（2）其制备抗菌棉纤维的方法本质上依旧为浸渍法，首先制备好纳米银，然后氧化后的棉纤维浸渍在纳米银溶液中。因而其抗菌持久性、耐洗牢度不高，7nm的纳米银在浓度为0.8μg/ml时25次水洗，其抑菌率就降至90%。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，旨在提供一种原位生成抗菌竹纤维的方法。
本发明通过下述技术方案予以实现：
（1）将竹纤维置于0.1-10g/L的高碘酸钠溶液中避光氧化反应30-300min，反应温度30-100℃，浴比1:50，得到氧化竹纤维；
（2）将氧化竹纤维浸渍在1-10g/L的PAMAM溶液中，反应温度30-90℃，浴比1:50，得到PAMAM接枝竹纤维；
（3）将PAMAM接枝竹纤维放入0.01-10g/L的硝酸银溶液浸渍60min，浴比1:50，二浸二轧，压力为1kg/m2，带液率为90%，在温度为95℃的鼓风烘箱中预烘8min，停滞1min，再在温度为95℃的鼓风烘箱中预烘10min，然后170℃下焙烘5min，从溶液中取出后，放入600W的微波炉中加热8min。
本发明具有如下有益效果：
本发明以竹纤维织物为基材，利用PAMAM通过微波辐射的方法原位生成纳米银抗菌竹纤维织物。
（1）微波原位生成整理能够更多的在织物或纤维内部生成，有利于提高其耐洗性。
（2）微波原位生成整理是将初始液吸收到织物中后再整理，整理后织物即干燥，无任何残留物质，并且初始液可以继续使用，有利于节约成本。
（3）微波原位生成整理加热反应快，效率高，而且安全、方便。
（4）PAMAM和纳米银可实现协同抗菌。
（5）纳米银的制备和对竹纤维织物的整理可同时进行，避免了纳米银在整理过程中团聚的问题。
（6）竹纤维经高碘酸钠氧化后，其表面的羟基基团被氧化为醛基甚至羧基，与PAMAM表面的氨基发生交联反应，生成PAMAM接枝竹纤维，相对于传统的浸渍处理，PAMAM与竹纤维两者之间的结合牢度大大提高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1：
将竹纤维置于0.1g/L的高碘酸钠溶液中避光氧化反应300min，反应温度90℃，浴比1:50，得到氧化竹纤维；将氧化竹纤维浸渍在10g/L的PAMAM溶液中，反应温度40℃，浴比1:50，得到PAMAM接枝竹纤维；将PAMAM接枝竹纤维放入0.1g/L的硝酸银溶液浸渍60min，浴比1:50，二浸二轧，压力为1kg/m2，带液率为90%，在温度为95℃的鼓风烘箱中预烘8min，停滞1min，再在温度为95℃的鼓风烘箱中预烘10min，然后170℃下焙烘5min，从溶液中取出后，放入600W的微波炉中加热8min。
经纳米银整理的竹纤维织物抑菌率采用国标GB/T20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价》中振荡烧瓶法进行测试，测试菌种为革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性菌大肠杆菌。整理的竹纤维织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率就分别达到了99.97%和99.92%，且此时织物的白度仅从90.7下降到85.4，影响不大，30次洗涤后其抑菌率仍能保持在98.5%以上。
实施例2：
将竹纤维置于1g/L的高碘酸钠溶液中避光氧化反应60min，反应温度60℃，浴比1:50，得到氧化竹纤维；将氧化竹纤维浸渍在5g/L的PAMAM溶液中，反应温度50℃，浴比1:50，得到PAMAM接枝竹纤维；将PAMAM接枝竹纤维放入5g/L的硝酸银溶液浸渍60min，浴比1:50，二浸二轧，压力为1kg/m2，带液率为90%，在温度为95℃的鼓风烘箱中预烘8min，停滞1min，再在温度为95℃的鼓风烘箱中预烘10min，然后170℃下焙烘5min，从溶液中取出后，放入600W的微波炉中加热8min。
实施例3：
将竹纤维置于10g/L的高碘酸钠溶液中避光氧化反应30min，反应温度30℃，浴比1:50，得到氧化竹纤维；将氧化竹纤维浸渍在10g/L的PAMAM溶液中，反应温度40℃，浴比1:50，得到PAMAM接枝竹纤维；将PAMAM接枝竹纤维放入10g/L的硝酸银溶液浸渍60min，浴比1:50，二浸二轧，压力为1kg/m2，带液率为90%，在温度为95℃的鼓风烘箱中预烘8min，停滞1min，再在温度为95℃的鼓风烘箱中预烘10min，然后170℃下焙烘5min，从溶液中取出后，放入600W的微波炉中加热8min。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (6)
1.一种原位生成抗菌竹纤维的方法，其特征在于：
（1）将竹纤维置于一定浓度的高碘酸钠溶液中避光氧化反应30-300min，反应温度30-100℃，浴比1:50，得到氧化竹纤维；
（2）将氧化竹纤维浸渍在一定浓度的PAMAM溶液中，反应温度30-90℃，浴比1:50，得到PAMAM接枝竹纤维；
（3）将PAMAM接枝竹纤维放入一定浓度的硝酸银溶液浸渍一定时间，浴比1:50，二浸二轧，压力为1kg/m2，带液率为90%，在温度为95℃的鼓风烘箱中预烘8min，停滞1min，再在温度为95℃的鼓风烘箱中预烘10min，然后170℃下焙烘5min，从溶液中取出后，放入600W的微波炉中加热8min。
2.根据权利要求1所述的一种原位生成抗菌竹纤维的方法，其特征在于，步骤（1）所述高碘酸钠的浓度0.1-10g/L。
3.根据权利要求1所述的一种原位生成抗菌竹纤维的方法，其特征在于，步骤（2）所述PAMAM为聚酰胺-胺树枝状大分子。
4.根据权利要求1所述的一种原位生成抗菌竹纤维的方法，其特征在于，步骤（2）所述PAMAM溶液的浓度为1-10g/L。
5.根据权利要求1所述的一种原位生成抗菌竹纤维的方法，其特征在于，步骤（3）所述硝酸银溶液的浓度为0.01-10g/L。
6.根据权利要求1所述的一种原位生成抗菌竹纤维的方法，其特征在于，步骤（3）所述浸渍时间为60min。
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