CN105442347A - 一种生化应变织物的制备方法及生化应变织物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生化应变织物的制备方法，包括将织物浸入石蕊溶液中浸染的步骤。本发明的优点在于，选择石蕊与织物结合，实现了织物能够自响应细菌的生长环境，通过颜色的变化来提醒使用者在纺织用品上是否已滋生大量细菌或形成适合细菌生长的微环境，并且不会给织物带来任何影响，打破了织物行业领域发展的瓶颈，赋予了织物的功能性，从而为柔性色变传感器、智能可穿戴纺织品、医疗健康监控的发展奠定了良好基础和巨大的参考价值。

Description

一种生化应变织物的制备方法及生化应变织物
技术领域
本发明属于纺织用品技术领域，具体而言，是一种生化应变织物的制备方法及生化应变织物。
背景技术
目前，市场上常用的的纺织用品有毛巾、服装、袜子等，纺织用品的洁净度仅仅是通过表面是否沾染污渍来简单判断，但其实更能损害人体健康的微生物侵染却不能通过简单的肉眼看出，人体自身生理环境的改变会导致提供给病菌滋生的环境，病菌的侵害轻则刺激皮肤、对纺织品的物理属性产生影响，如易老化破损，重则会使人体感染更为严重的疾病。因此，如何简单、有效地察觉织物已滋生微生物或已形成适合微生物生长的微环境是健康使用纺织品是一个很好的方向。
目前，对于细菌的检测方式涉及显色基培养法、ATP生物荧光法和微生物快速测试片法等，此类方法可用于精确测量试样中的菌落数量，但在机理上均无法与纤维制品进行有效地结合来制作生化应变织物，如显色基培养法和微生物快速测试片法都要进行24小时培养且培养基中需含有乳糖和生长因子等营养物质，且其中涉及的指示剂红四唑(溴甲酚紫和2，3,5-氯化三苯基四氮唑)是对人体有害物质，只能将纺织用品使用一段时间后拿到实验室进行检测；ATP生物荧光法是荧光素、氧气、和生长因子ATP在荧光素酶的作用下产生微弱的发光现象来测量菌落数量，且需借助一定的物理检测仪才能观察得到，也不适于日常生活中察觉织物上是否滋生大量细菌。传统的测试方法都是直接对细菌进行观察计数，鲜有基于细菌的代谢产物和成长环境进行可视化检测的方法，且大多为需要实验室专业的检测人员进行检测，都不适用于日常生活对纺织物品的检测，对于实际健康生活意义不大。
发明内容
为解决现有技术在日常生活不能简单、有效的对于纺织物品微生物侵染进行检测的技术缺陷，本发明公开了一种生化应变织物的制备方法及生化应变织物，实现了织物能够自响应细菌的生长环境，通过颜色的变化来提醒使用者在纺织用品上是否已滋生大量细菌或形成适合细菌生长的微环境。
实现上述目的采用的技术方案为，本发明提供的一种生化应变织物的制备方法，包括将织物浸入石蕊溶液中浸染的步骤。本发明采用的石蕊粉末属地衣类植物的提取物，作为纤维表面着色与改性的主要元素上染织物，采用本制备方法制备出的织物能够自响应细菌的生长环境，通过颜色的变化来提醒人们是否滋生大量细菌或已形成适合细菌滋生的环境，需及时进行清洁护理，无需任何实验室检测手段，方便、快捷，并且不会给织物带来任何影响，保持纤维制品原有的柔软性、稳定性、透气性和耐洗涤性，同时由于及时提醒织物上会产生细菌，使用者及时清洗，还会延长织物的使用时间，有效避免因滋生细菌而迅速老化和易破损。
进一步的，该方法包括如下步骤，将织物浸入石蕊溶液中浸染后，经水洗、皂洗后在烘箱中烘干，得到生化应变织物。该步骤可进一步提高色牢度，延长生化应变性能。
进一步的，步骤(5)中烘箱中的烘干温度为60℃，且恒温烘干，烘干时间为30min。在此条件下，石蕊精分子能充分固结在棉织物上，色牢度进一步提升。
进一步的，该方法还包括预处理步骤，预处理包括：(1)将石蕊固体研磨成粉末后置入无水乙醇中，振荡后静置，再经过滤得到石蕊滤渣；
(2)将步骤(1)得到的石蕊滤渣置入蒸馏水中，在水浴中经超声波振荡后冷却，再经过滤得到石蕊滤液；
(3)在石蕊滤液中滴定浓度为0.05-0.50摩尔每升的稀磷酸溶液，至溶液的酸碱度为6.0-9.0并呈现紫红色或蓝紫色时停止；此步骤用于控制上染织物的溶液颜色和应变织物的自响应灵敏度。在该条件下上染织物，着色后的织物色泽鲜明，呈现天蓝色，且在酸性环境中变色灵敏，易于观察。
(4)经步骤(3)处理得到的溶液在水浴中加热，待水温至40-60℃后浸入经纤维素纤维阳离子改性剂改性过的纯棉平纹漂白织物，当温度达到70-90℃时恒温上染1小时，使得棉织物充分上染；
(5)待溶液冷却后将着色棉织物经水洗、皂洗后在烘箱中烘干，得到生化应变织物。
通过本法方法，可以将石蕊与织物形成固结牢度好、灵敏度高、应变可逆的生化应变织物，通过颜色的变化来提醒人们是否滋生大量细菌或已形成适合细菌滋生的环境，需及时进行清洁护理，无需任何实验室检测手段，方便、快捷，并且不会给织物带来任何影响，保持纤维制品原有的柔软性、稳定性、透气性和耐洗涤性。
作为优选的，步骤(1)中石蕊在无水乙醇中的质量浓度为大于99.5％。石蕊固体主要成分为石蕊精Azolitmin，是一种弱有机酸，其分子式为(C10H7O4N)n，在酸碱环境中分子共轭结构会发生转变从而呈现不同的颜色。在酸性溶液中，红色分子是主要存在形式；在碱性溶液中，蓝色的酸根离子是其存在的主要形式；在中性溶液中，两者共存显紫色。作为日常使用的纺织用品，如内衣、袜子、毛巾等会因微生物的滋生、汗液及化妆品的留存原因导致人体皮肤微环境的生化指标发生变化。常见的微生物如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念球菌等进行新陈代谢来维持自身生长和繁殖，在异化作用下将结构复杂的大分子降解成氨基酸、核苷酸、脂类、丙酮酸、乳酸及相关衍生物，使得微生物的生存环境中产生酸性物质，偏酸或偏碱的环境会让人们容易遭到病菌、毒素和激素侵害而刺激皮肤，本发明成功采用石蕊浸染织物，从而使得在细菌代谢过程中发生酸、碱变化时，即可通过变色就可使使用者判断出织物是否滋生细菌或形成细菌生长的环境，选取该浓度无水乙醇溶解，一是为石蕊能够浸染织物做基础，二是可去除石蕊杂质的颜色，提高灵敏度和准确度，当细菌滋生于织物时能够准确变色提示使用者。
进一步的，步骤(1)中将石蕊固体研磨成粉末后置入无水乙醇中，振荡30min后静置20min再过滤，重复振荡到过滤的步骤，得到石蕊滤渣。在此条件下，可将石蕊中的杂质色素如溶于无水乙醇地衣红被有效去除，提高石蕊精固体的纯度，从而提高织物滋生细菌时反应的灵敏度及准确度。
进一步的，步骤(2)中将步骤(1)得到的石蕊滤渣置入200ml蒸馏水中，水浴的温度为40-60℃，超声波振荡的时间为1h，将石蕊溶液冷却至20-30℃后过滤得滤液。
在该条件下，可使石蕊充分溶解形成高纯度的石蕊溶液，用于后续浸染步骤，使得织物能够充分上色于石蕊溶液，避免产生可逆性变化和不溶物的污染，经织物经常洗涤也不会减弱织物响应细菌滋生的敏感性。
本发明还公开了一种生化应变织物，该生化应变织物由上述制备方法得到，目前市场上的织物仅作为普通穿戴产品，经本发明方法得到的生化应变织物，能够通过颜色变化自响应是否有细菌滋生感染及其适宜生存的环境，例如取三份大肠菌群培养基，调节pH至7，分别培养浓度不同样品液，在36℃±1℃培养箱中培养15～24小时，浸入生化应变织物保持1分钟，观察得织物由蓝色转变为浅红色，且浸入大肠菌群数量多的培养基的应变织物其红色更为明显，由此可判断菌落数量较多的培养基产生的酸性物质更多。因此，该方法制得的生化应变织物使得普通穿戴产品可以预防因细菌感染的各种病症，提高人体健康安全性，接触皮肤又不会产生不良影响，该方法制得的应变织物能简单、有效、直观地察觉是否滋生细菌或已形成适合细菌生长的环境，从而提醒人们安全使用纺织品并养成健康护理习惯。
综上所述，本发明的有益效果为，开创了采用普通织物即可检测出细菌滋生或适宜细菌滋生环境的新技术，方便、及时、快捷提示使用者潜在的危害，无需任何实验室检测手段，并且不会给织物带来任何影响，保持纤维制品原有的柔软性、稳定性、透气性和耐洗涤性，同时由于有效提醒织物上会产生细菌，使用者及时清洗，还会延长织物的使用时间，有效避免因滋生细菌而迅速老化和易破损，突破了必须实验室检测的常规手段，使在日常生活中实时预防潜在的病害，打破了织物行业领域发展的瓶颈，赋予了织物的功能性，从而为柔性色变传感器、智能可穿戴纺织品、医疗健康监控的发展奠定了良好基础和巨大的参考价值。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。
实施例一：本发明公开的一种生化应变织物的制备方法，包括将织物浸入石蕊溶液中浸染的步骤。
采用本发明方法得到生化应变织物，不仅可以根据织物的PH值变化变色，提示是否滋生细菌或形成适宜细菌生长的环境，而且也不会影响织物透气性等性能，所以，选择变色剂时，需要从上述几个方面进行试验的验证才能最终得到，以下列举出部分试验内容，用以说明选择变色剂的过程：
pH应变染料 毒性 变色范围 应变织物评价
甲基红 高毒 4.2-6.2 不宜与皮肤接触
溴甲酚绿 低毒 3.6-5.4 不宜与皮肤接触
百里酚蓝 低毒、异臭 6.7-7.5 不宜与皮肤接触
刚果红 可致癌 5.8-7.2 不宜与皮肤接触
茜素 无毒 6.0-7.0 变色不可逆
灿烂黄 无毒 3.0-5.0 弱碱不变色
地衣石蕊 无毒、有益 5.0-8.3 适宜日常使用
实施例二：本发明公开的一种生化应变织物的制备方法，包括将织物浸入石蕊溶液中浸染的步骤，将织物浸入石蕊溶液中浸染后，经水洗、皂洗后在烘箱中烘干，烘箱中的烘干温度为60-70℃，且恒温烘干，烘干时间为30-60min，最终得到升华应变织物。
实施例三：本发明提供的一种生化应变织物的制备方法，包括如下步骤，(1)将石蕊固体研磨成粉末后置入无水乙醇中，振荡后静置，再经过滤得到石蕊滤渣；石蕊加入到无水乙醇的量能溶解即可，并不会影响后续浸染步骤；
(2)将步骤(1)得到的石蕊滤渣置入蒸馏水中，在水浴中经超声波振荡后冷却，再经过滤得到石蕊滤液；
(3)在石蕊滤液中滴定浓度为0.05-0.50摩尔每升的稀磷酸溶液，至溶液的酸碱度为6.0-9.0并呈现紫红色或蓝紫色时停止；
(4)经步骤(3)处理得到的溶液在水浴中加热，待水温至40-60℃后浸入经纤维素纤维阳离子改性剂改性过的纯棉平纹漂白织物，当温度达到70-90℃时恒温上染1小时，使得棉织物充分上染；
(5)待溶液冷却后将着色棉织物经水洗、皂洗后在烘箱中烘干，得到生化应变织物。
采用本发明方法得到生化应变织物，不仅可以根据织物的PH值变化变色，提示是否滋生细菌或形成适宜细菌生长的环境，而且也不会影响织物透气性等性能，所以，选择变色剂时，需要从上述几个方面进行试验的验证才能最终得到，以下列举出部分试验内容，用以说明选择变色剂的过程：
pH应变染料 毒性 变色范围 应变织物评价
甲基红 高毒 4.2-6.2 不宜与皮肤接触
溴甲酚绿 低毒 3.6-5.4 不宜与皮肤接触
百里酚蓝 低毒、异臭 6.7-7.5 不宜与皮肤接触
刚果红 可致癌 5.8-7.2 不宜与皮肤接触
茜素 无毒 6.0-7.0 变色不可逆
灿烂黄 无毒 3.0-5.0 弱碱不变色
地衣石蕊 无毒、有益 5.0-8.3 适宜日常使用
实施例四：本发明提供的一种生化应变织物的制备方法，包括如下步骤，(1)将石蕊固体研磨成粉末后置入无水乙醇中，振荡后静置，再经过滤得到石蕊滤渣，石蕊在无水乙醇中的质量浓度为99.6％；
(2)将步骤(1)得到的石蕊滤渣置入蒸馏水中，在水浴中经超声波振荡后冷却，再经过滤得到石蕊滤液；
(3)在石蕊滤液中滴定浓度为0.05-0.50摩尔每升的稀磷酸溶液，至溶液的酸碱度为6.0-9.0并呈现紫红色或蓝紫色时停止；
(4)经步骤(3)处理得到的溶液在水浴中加热，待水温至40-60℃后浸入经纤维素纤维阳离子改性剂改性过的纯棉平纹漂白织物，当温度达到70-90℃时恒温上染1小时，使得棉织物充分上染；
(5)待溶液冷却后将着色棉织物经水洗、皂洗后在烘箱中烘干，得到生化应变织物。
本发明的制备方法在将石蕊浸染到织物时，为了更好的将石蕊均匀浸染、且达到良好的浸染效果，例如变色灵敏、变色能力持久、色牢度更强，在第(1)步骤选择溶解石蕊的试剂，需经试验根据上述效果最终确定的，例如，在选择溶剂时，将石蕊固体1g研磨成粉末后置入无水乙醇中，振荡后静置，再经过滤得到淡红色滤液和紫色滤渣；将滤渣再次溶于100ml无水乙醇中，振荡后静置，再过滤得二次纯化的滤液和滤渣，此时的滤液几乎不变色，表明红色素已基本溶解于乙醇，而得到纯度较高的石蕊滤渣，可以说明将杂质色素如地衣红被有效去除，良好的去除石蕊中杂质的颜色，因此，经本发明的得到的生化应变织物变色灵敏度高，且提高了色牢度。
实施例五：本发明提供的一种生化应变织物的制备方法，包括如下步骤，(1)将石蕊固体研磨成粉末后置入无水乙醇中，振荡20-50min后静置30-60min，再经过滤得到石蕊滤渣，石蕊在无水乙醇中的质量浓度为99.7％；
(2)将步骤(1)得到的石蕊滤渣置入200ml蒸馏水中，在水浴中经超声波振荡后冷却，再经过滤得到石蕊滤液，水浴的温度为40-60℃，超声波振荡的时间为1h，将石蕊溶液冷却至20-30℃后过滤得到滤液；
(3)在石蕊滤液中滴定浓度为0.05-0.50摩尔每升的稀磷酸溶液，至溶液的酸碱度为6.0-9.0并呈现紫红色或蓝紫色时停止；
(4)经步骤(3)处理得到的溶液在水浴中加热，待水温至40-60℃后浸入经纤维素纤维阳离子改性剂改性过的纯棉平纹漂白织物，当温度达到70-90℃时恒温上染1小时，使得棉织物充分上染；
(5)待溶液冷却后将着色棉织物经水洗、皂洗后在烘箱中烘干，为60-70℃，且恒温烘干，烘干时间为30-60min，得到生化应变织物。
实验组 上染温度 上染时间 染液pH 色牢度测试
实验1 70 30 6 2级
实验2 70 45 7 2级
实验3 70 60 8 3级
实验4 80 30 8 2级
实验5 80 45 6 3级
实验6 80 60 7 4级
实验7 90 30 7 3级
实验8 90 45 8 4级
实验9 90 60 6 4级
由以上试验可看出，实验组6、8和9得出上染时间恒温温度高的色牢度好。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种生化应变织物的制备方法，其特征在于，包括将织物浸入石蕊溶液中浸染的步骤。
2.根据权利要求1所述的生化应变织物的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤，将织物浸入石蕊溶液中浸染后，经水洗、皂洗后在烘箱中烘干，得到生化应变织物。
3.根据权利要求2所述的生化应变织物的制备方法，其特征在于，烘箱中的烘干温度为60-70℃，且恒温烘干，烘干时间为30-60min。
4.根据权利要求1所述的生化应变织物的制备方法，其特征在于，该方法还包括预处理步骤，预处理包括：(1)将石蕊固体研磨成粉末后置入无水乙醇中，振荡后静置，再经过滤得到石蕊滤渣；
(2)将步骤(1)得到的石蕊滤渣置入蒸馏水中，在水浴中经超声波振荡后冷却，再经过滤得到石蕊滤液；
(3)在石蕊滤液中滴定浓度为0.05-0.50摩尔每升的稀磷酸溶液，至溶液的酸碱度为6.0-9.0并呈现紫红色或蓝紫色时停止；
(4)经步骤(3)处理得到的溶液在水浴中加热，待水温至40-60℃后浸入经纤维素纤维阳离子改性剂改性过的纯棉平纹漂白织物，当温度达到70-90℃时恒温上染30-90min，使得棉织物充分上染。
5.根据权利要求4所述的生化应变织物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中石蕊在无水乙醇中的质量浓度为大于99.5％。
6.根据权利要求4所述的生化应变织物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中将石蕊固体研磨成粉末后置入无水乙醇中，振荡20-50min后静置30-60min再过滤，重复振荡到过滤的步骤，得到石蕊滤渣。
7.根据权利要求4所述的生化应变织物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中将步骤(1)得到的石蕊滤渣置入200ml蒸馏水中，水浴的温度为40-60℃，超声波振荡的时间为1h，将石蕊溶液冷却至20-30℃后过滤得到滤液。
8.一种生化应变织物，其特征在于，该生化应变织物由权利要求1-6所述的步骤制备而得。
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