CN107938343A - 一种o‑氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物抗菌整理中的应用 - Google Patents

一种o‑氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物抗菌整理中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种O‑氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物抗菌整理中的应用，所述O‑氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物整理中作为抗菌整理剂。一种O‑氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物抗菌整理中的应用步骤包括：(1)抗菌整理：浴比：1:5‑1:20，将天然织物置于含有0.5％‑5％(owf)O‑氯代三嗪型壳聚糖季铵盐的水溶液中，60℃保温1h，然后升温至95℃‑100℃，保温30min；(2)后处理：浴比：1:5‑1:20，将天然织物经冷水洗‑热水洗‑冷水洗后，烘干。本发明一种O‑氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物抗菌整理中的应用，采用O‑氯代三嗪型壳聚糖季铵盐作为抗菌整理剂对天然织物进行抗菌整理，可赋予织物持久的抗菌性能，提高织物的断裂强力，且对织物的白度影响不大。

Description

一种O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物抗菌整理中的 应用
技术领域
本发明涉及壳聚糖季铵盐的应用，具体涉及的是一种O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物抗菌整理中的应用。
背景技术
壳聚糖(chitosan)是甲壳素脱乙酰基后的产物，是由N-乙酰-D-氨基葡萄糖单体通过β-1,4-糖苷键连接起来的直链同聚多糖，化学名是(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖，结构类似于纤维素[张洪渊,万海清.生物化学[M].北京:化学工业出版社,2008:20-21.]。经过化学修饰后的壳聚糖衍生物，物理、化学性能得到改善，水溶性大大提高，壳聚糖具有广谱抗菌性，有些壳聚糖衍生物的抗菌性甚至优于壳聚糖。
壳聚糖可以通过加入到其他纺丝液中进行纤维改性获得抗菌纤维，也可以本身形成纺丝液纺制出纯壳聚糖纤维.
El-Shafe等将羧甲基壳聚糖(CMCTS)添加到棉织物中，测定了处理后的织物的物理性能及对大肠杆菌、藤黄微球菌的抗菌性能，结果指出处理后的织物抗菌性能及物理性能随着CMCTS浓度的增加而升高i[El‐Shafei,Amira M,Fouda,Moustafa M.G,Knittel,Dierk,et al.Antibacterial activity of cationically modified cotton fabricwith carboxymethyl chitosan[J].Journal of Applied Polymer Science,2008,110(3):1289-1296.]。
陆淼泉等将壳聚糖与戊二醛混合后处理棉织物，发现经抗菌整理的织物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抗菌率分别为100％，皂洗50次后，抗菌率为75％，同时，织物的强力、透气性、吸湿性和透湿性等都有所提高[陆淼泉,尹秀,王蔚,等.壳聚糖加工布料的抗菌性研究[J].浙江医科大学学报,1997,26(6):255-257.]。
吴丽莉等用壳聚糖与多元酸(如丁烷四羧酸、柠檬酸、酒石酸等)按一定比例混合来处理织物，使其同时获得抗菌免烫性能[吴丽莉,朱明娟,李发学.多元羧酸和壳聚糖对棉织物的抗菌防皱整理[J].山东纺织科技,2001(5):7-10.]。
现有的壳聚糖织物整理多数采用涂覆方法将壳聚糖及其衍生物整理到织物上，牢度不高。另外其整理温度较高，易造成织物脆损，工艺较复杂，整理过程需要用大量的各种助剂，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物抗菌整理中的应用，采用O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐作为抗菌整理剂对天然织物进行抗菌整理，可赋予织物持久的抗菌性能，提高织物的断裂强力，且对织物的白度影响不大。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物抗菌整理中的应用，所述O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物整理中作为抗菌整理剂。
一种O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物抗菌整理中的应用，所述天然织物整理的步骤包括：
(1)抗菌整理：浴比：1:5-1:20，将天然织物置于含有0.5％-5％(owf)O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐的水溶液中，60℃保温1h，然后升温至95℃-100℃，保温30min；
(2)后处理：浴比：1:5-1:20，将天然织物经冷水洗-热水洗-冷水洗后，烘干。
步骤(1)中，所述天然织物为羊毛织物，需要进行前处理：将羊毛织物在50℃水中浸泡15min，使其鳞片层展开，有利于后续反应；棉织物及丝绸无需此步骤。
步骤(1)中，所述天然织物为棉织物，在升温前需要加入Na2CO3，Na2CO3的加入量为15g/L，O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐中的氯代三嗪基团与棉织物上的-OH发生反应，与织物以共价键相结合。
步骤(2)中，天然织物经冷水洗-热水洗-冷水洗，以洗去浮在织物表面的残余未牢固结合的O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐。
所述O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氢氧化钠在0-5℃的冰浴下溶解于蒸馏水中，得到氢氧化钠溶液，保持冰浴，在氢氧化钠溶液中加入三聚氯氰，反应至pH值不再变化；
(2)将壳聚糖季铵盐在室温下溶解于蒸馏水中，得到壳聚糖季铵盐溶液，保持冰浴，往步骤(1)反应完成的溶液中缓慢加入壳聚糖季铵盐溶液，缓慢升温至15-60℃，再加入氢氧化钠，反应12-24h；
(3)将步骤(2)反应完成得到的溶液转移到透析袋中透析，冻干，即得O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐。
本发明中的O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐的结构如下：
采用上述技术方案后，本发明中的O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐作为抗菌整理剂，具有以下有益效果：
(1)能体现壳聚糖在织物整理中抗菌、增染的功能，并且提高了壳聚糖与织物的结合牢度，抗菌效果持久；
(2)由于氯代三嗪基具有较高的活性，O-氯代三嗪型壳聚糖与织物的反应温度不高于100℃；
(3)整理过程中无需添加其他助剂，节约生产成本。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
1、O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐的制备
N,N,N-三甲基壳聚糖的合成：先将5g壳聚糖溶于15mL甲酸中，加入30mL 37％甲醛溶液和45mL水，在70℃下反应118h，然后用40％NaOH溶液调节pH至12，抽滤，水洗至中性，真空干燥得N,N-二甲基壳聚糖(DMC)，将2g DMC溶于100mL N-甲基-2-吡咯烷酮中，加入16mL碘甲烷，40℃反应120h，然后倒入乙醇/乙醚(V/V＝1:1)混合溶剂中沉淀，洗涤，分别用1％NaCl溶液和水透析，冷冻干燥得N,N,N-三甲基壳聚糖。
O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐的制备：准确称取NaOH 0.2g，在0-5℃的冰浴下，用10ml蒸馏水溶解于50mL烧瓶中，得到NaOH溶液。准确称取三聚氯氰0.45g，分3次加入到NaOH溶液中，反应至pH值不再变化。将0.1g N,N,N-三甲基壳聚糖(原料壳聚糖的分子量分别为10kDa,50kDa,100kDa)在室温下溶解于10mL蒸馏水中，缓慢加入NaOH和三聚氯氰的混合液中，搅拌均匀后以5℃/min的速度缓慢升温至45℃，再加入0.1g NaOH，反应18h。将反应所得溶液转移到透析袋中透析，透析完成后冻干，即得到目标产物分子量分别为10kDa、50kDa、100kDa的O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐。
2、O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物抗菌整理中的应用
对比例1
浴比：1:10，将棉织物置于水中，60℃保温1h，加入15g/L的Na2CO3，然后升温至95℃-100℃，保温30min，倾去整理残液，将棉织物经冷水洗-热水洗-冷水洗后，烘干。
对比例2
浴比1：10，将羊毛织物在50℃水中浸泡15min，在60℃保温1h，然后升温至95℃-100℃，保温30min，倾去整理残液，将羊毛织物经冷水洗-热水洗-冷水洗后，烘干。
实施例1
O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在棉织物抗菌整理中的应用，包括如下步骤：
浴比：1:10，将棉织物置于含有4％(owf)O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐的水溶液中，60℃保温1h，加入15g/L的Na2CO3，然后升温至95℃-100℃，保温30min，倾去整理残液，将棉织物经冷水洗-热水洗-冷水洗后，烘干。
本发明中棉织物与O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐的反应如下：
表1抗菌整理后棉织物性能
抗菌整理后的棉织物的性能测试如表1所示，得到的棉织物对E.coli(大肠杆菌)和S.aureus(金黄色葡萄球菌)的抑菌率高，按GB/T 3921-2008皂洗后抑菌率略有下降，但仍保持较高水平，断裂强力比未经整理的棉织物略有提升，白度略有下降。
实施例2
O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在羊毛织物抗菌整理中的应用，包括如下步骤：
浴比1：10，将羊毛织物在50℃水中浸泡15min，加入2％(owf)O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐，在60℃保温1h，然后升温至95℃-100℃，保温30min，倾去整理残液，将羊毛织物经冷水洗-热水洗-冷水洗后，烘干。
本发明中羊毛织物与O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐的反应如下：
表2抗菌整理后羊毛织物性能
抗菌整理后的羊毛织物的性能测试如表2所示，得到的羊毛织物对E.coli(大肠杆菌)和S.aureus(金黄色葡萄球菌)的抑菌率高，按GB/T 3921-2008皂洗后抑菌率略有下降，但仍保持较高水平，断裂强力比未经整理的棉织物略有提升，白度略有下降。
事实证明：采用O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐作为抗菌整理剂对天然织物进行抗菌整理，可赋予织物持久的抗菌性能，提高织物的断裂强力，且对织物的白度影响不大。
上述实施例并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (4)

1.一种O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物抗菌整理中的应用，其特征在于：所述O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物整理中作为抗菌整理剂。
2.根据权利要求1所述的一种O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物抗菌整理中的应用，其特征在于：所述天然织物整理的步骤包括：
(1)抗菌整理：浴比：1:5-1:20，将天然织物置于含有0.5％-5％(owf)O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐的水溶液中，60℃保温1h，然后升温至95℃-100℃，保温30min；
(2)后处理：浴比：1:5-1:20，将天然织物经冷水洗-热水洗-冷水洗后，烘干。
3.根据权利要求2所述的一种O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物抗菌整理中的应用，其特征在于：步骤(1)中，所述天然织物为羊毛织物，需要进行前处理：将羊毛织物在50℃水中浸泡15min。
4.根据权利要求2所述的一种O-氯代三嗪型壳聚糖季铵盐在天然织物抗菌整理中的应用，其特征在于：步骤(1)中，所述天然织物为棉织物，在升温前需要加入Na2CO3，Na2CO3的加入量为15g/L。
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