CN109487540A - 一种抗菌阻燃织物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌阻燃织物及其制备方法，同时赋予织物抗菌和阻燃功能。该制备方法首先在普通织物表面吸附植酸分子，再将织物置于含银离子的溶液中，利用植酸对银离子的强螯合作用，在织物表面反应并沉积不溶性植酸银颗粒，最后利用还原剂将织物上以沉淀形式存在的银离子原位还原成银，进而赋予织物抗菌性能。本发明能有效杀灭革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌，杀菌率均达到99％以上；同时本发明还提高了棉织物的阻燃性能；由于植酸提高了纳米银的附着力，抗菌阻燃织物的耐水洗性良好，效果持久。本发明制备过程简单高效、原料环保、成本低廉、极易推广。

Description

一种抗菌阻燃织物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗菌阻燃织物及其制备方法，属于功能性纺织物制备领域
背景技术
人类最初的衣服是用兽皮制成的,包裹身体的最早“织物”用麻类纤维和草制等成。但随着人们对生活质量要求的提高,寻常纺织品已经无法不能满足人们日益增长的需要。所以，很多技术用于织物的功能整理，赋予织物抗菌、阻燃、抗紫外和抗皱褶等功能。由于织物表面的温度、水分和养分适宜微生物生长繁殖。这不仅影响其外观和性能，而且影响人类的健康。此外，由于一些纺织品的原料，如纤维素和合成聚酯，它们具有低热稳定性和高度易燃。往往在发生火灾时，织物都是使灾情恶化的很大一部分原因。因此，织物的抗菌阻燃整理引起了人们的关注。
传统的抗菌阻燃整理方法是分别用抗菌剂和阻燃剂进行整理，但近年来抗菌阻燃同步整理引起了人们的关注。如中国发明专利CN108281911A公开了一种抗菌阻燃PET纤维及其制备方法，该方法是将抗菌阻燃剂与PET纤维熔融纺丝而成，而抗菌阻燃剂为铜离子与含氮杂环类物质及有机磷化合物的双配位络合物。但该方法中的双配位络合物制备复杂、耗时长，而且熔融时所需温度为280～320℃，这要用到高温设备，耗能高，设备投入大。中国发明专利CN108166255A公开了一种阻燃抗菌锦粘面料的制备方法，该方法将锦粘面料在阻燃抗菌整理剂溶液中浸轧处理后，烘干制得阻燃抗菌锦粘面料。但该方法阻燃抗菌整理剂溶液的制备过程复杂，化学物质损耗多，耗时长，不利于工业应用。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明目的主要是提供一种多次洗涤后仍然能有效杀灭革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌，杀菌率均达到99％以上，同时织物分解温度提高10℃以上的抗菌阻燃织物及其制备方法。
本发明首次利用植酸分子有六个磷酸集团，磷元素含量高达28％，将其用于阻燃整理，本发明克服了植酸极其易溶于水的问题，采用形成不溶性螯合物的方法，将银离子和磷元素以固体的形式沉积于织物上，利用静电吸引力，通过循环吸附的方式吸附足够多的银离子和植酸分子，这样使得处理后的织物既有抗菌性能，又有阻燃性能。而且植酸分子可以防止还原过程中纳米银的团聚且保护纳米银。由于植酸提高了纳米银的附着力，抗菌织物的耐水洗性增加，抗菌效果持久。
本发明所采用的植酸原料主要存在于植物的种子、根干和茎中，其中以豆科植物的种子、谷物的麸皮和胚芽中含量最高，其毒性比食盐更低，原料获取容易、成本低廉、绿色环保。
本发明抗菌阻燃织物制备过程极其简单高效、无需高温高压反应，容易推广，并且本发明制得的纳米银抗菌纺织品抗菌性能突出,耐洗涤效果优越。
本发明目的通过如下技术方案实现：
一种抗菌阻燃织物的制备方法，包括以下步骤：
1)将织物浸渍在植酸溶液中，使织物表面附着植酸分子；所述植酸溶液的浓度为0.005～0.1mol/L；
2)将织物取出置于含银离子的溶液中，利用植酸对银离子的螯合作用，在织物表面反应并沉积不溶性植酸银螯合物颗粒；
3)重复步骤1)和步骤2)，在织物上重复沉积植酸银螯合物颗粒；
4)将沉积了植酸银螯合物颗粒的织物浸入还原剂溶液中，利用还原剂将银离子还原成银，赋予织物抗菌性能；所述的还原剂为柠檬酸钠、硼氢化钠、抗坏血酸、葡萄糖、甲醛、氯化亚锡、肼以及淀粉中的至少一种。
为进一步实现本发明目的，优选地，所述的织物的材料为棉、毛、麻、丝、涤纶、粘胶、聚酯和腈纶中的至少一种。
优选地，所述的将织物浸渍在植酸溶液中的时间为30s～10min；织物取出后置于含银离子的溶液中的时间为30s～10min。
优选地，所述含银离子的溶液为硝酸银溶液、高氯酸银溶液和氯酸银溶液中的至少一种。
优选地，所述含银离子的溶液的浓度为0.01～2.0mol/L。
优选地，所述重复步骤1)和步骤2的次数为1～15次。
优选地，所述还原剂溶液与含银离子的溶液的摩尔比为1：1～5：1。
优选地，所述的利用还原剂将银离子还原成银的方法为：将沉积了植酸银螯合物颗粒的织物浸入的还原剂溶液中，在室温下处理15～300min，然后取出织物，在60～90℃下处理30～300min。
一种抗菌阻燃织物，由上述制备方法制得；该抗菌阻燃织物能有效杀灭革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌，杀菌率均达到99％以上；经过10次洗涤后对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的杀菌率仍达到99％以上；该抗菌阻燃织物的分解温度提高了10～15℃。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和技术效果：
1、本发明将抗菌、阻燃性能同步整理，使织物具有优异的阻燃、抗菌性能，所得织物能有效杀灭革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌，杀菌率均达到99％以上。而且还将织物的分解温度提高了10～15℃，这是因为植酸在受热时不但会生成磷酸类基团达到脱水的效果，而且还会在材料的表面形成炭层以达到隔氧，隔热的效果。
2、本发明所得的抗菌阻燃织物稳定性良好，采用植酸提高了纳米银的附着力，经过10次洗涤后对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的杀菌率仍达到99％以上。
3、本发明抗菌织物制备过程中所采用的植酸广泛存在于植物中，原料获取容易、成本低廉、绿色环保，对人体的安全性好。
4、本发明的抗菌阻燃织物制备方法不需要高温高压反应，制备过程极其简单快速高效。
5、本发明的超疏水织物制备方法不受织物基材种类限制，对本领域公知的织物如棉、毛、麻、丝、涤纶、粘胶、聚酯或腈纶其混纺织物等都适应。
6、本发明对织物的机械性能影响不大，这是由于植酸银物理沉积在织物表面，对织物的结构影响不大。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的抗菌阻燃织物的扫描电子显微镜照片。
图2是本发明实施例1制备的抗菌阻燃织物的热重分析图片。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限如此。
实施例1
本实施例采用的织物为棉纤维织物。首先将3×3cm2棉纤维织物浸渍在30ml含0.01mol/L植酸的水溶液中2min，使织物表面附着植酸分子，然后将织物取出置于30ml含0.1mol/L AgNO3的水溶液中2min，利用植酸对银离子的螯合作用，在织物表面反应并沉积不溶性植酸银螯合物颗粒；循环浸入上述植酸溶液和AgNO3溶液3次，在织物上重复沉积植酸银螯合物颗粒；拿出棉纤维织物烘干，放入含30ml含0.2mol/LNaBH4溶液中浸泡30min，最后在80℃下烘干120min，即得到对大肠杆菌杀菌率为100％，对金色葡萄球菌杀菌率为99％的抗菌阻燃织物。
将获得的棉纤维织物浸泡在含2g/L NaCO3和2g/L商业清净剂洗衣粉的清洗液中使用浴比为1:50的比例在60℃下搅拌15min。取出后用蒸馏水冲洗，然后在80℃下干燥。重复10次后对大肠杆菌和金色葡萄球菌的杀菌率仍然大于99％，显示出了良好的耐水洗性。
图1为本发明实施例1制备的抗菌阻燃织物的SEM图，从图1可以看出织物表面上附着了一定的纳米银颗粒。
图2是本发明实施例1制备的抗菌阻燃织物的热重分析图片，从图2可以看出和原始棉布相比，处理后棉布的主要分解温度由325.1℃提高到了337.7℃，燃烧残留物由2.69％提高到了3.62％。这表明植酸处理提高了棉织物的热稳定性，有阻燃效果。这是因为植酸在受热时不但会生成磷酸类基团达到脱水的效果，而且还会在材料的表面形成炭层以达到隔氧，隔热的效果。具有一定阻燃效果对于织物非常重要，大多织物的易燃问题一直难以解决，具有阻燃性能将大幅度提升织物的品质。
表1为本发明实施例1制备的抗菌阻燃织物的抗菌数据表，从表1可以看出洗涤10次前后对大肠杆菌和金色葡萄球菌的杀菌率仍然大于99％。
表1
表2为本发明实施例1制备的抗菌阻燃织物的机械性能测试数据表，从表2可以看出本发明对织物的机械性能影响不大，这是由于植酸银物理沉积在织物表面，对织物的结构影响不大。
表2
本实施例织物同时具有优异的抗菌性能和阻燃性能；对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的杀菌率均达到99％以上，减少人类染细菌的几率。而且还将织物的分解温度提高了12.6℃，提升了织物的品质。本实施例采用绿色可再生的物质植酸作为阻燃剂和银离子的捕捉剂，提高了织物的耐水洗性，使得织物经过10次洗涤后对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的杀菌率仍达到99％以上。而且本实施例采用形成不溶性螯合物的方法，将银离子和磷元素以固体的形式沉积于织物上，利用静电吸引力，通过循环吸附的方式吸附足够多的银离子和植酸分子，这样不但使得处理后的织物银离子和磷含量都足够高，还对织物的机械性能影响不大。
实施例2
本实施例采用的织物为棉纤维织物。首先将3×3cm2棉纤维织物浸渍在30ml含0.005mol/L植酸的水溶液中2min，使织物表面附着植酸分子，然后将织物取出置于30ml含0.05mol/L AgNO3的水溶液中2min，利用植酸对银离子的螯合作用，在织物表面反应并沉积不溶性植酸银螯合物颗粒；循环浸入上述植酸溶液和AgNO3溶液5次，在织物上重复沉积植酸银螯合物颗粒；拿出棉纤维织物烘干，放入含30ml含0.1mol/LNaBH4溶液中浸泡30min，最后在80℃下烘干120min，即得到对大肠杆菌杀菌率为99％，对金色葡萄球菌杀菌率为99％的抗菌阻燃织物。
将获得的棉纤维织物浸泡在含2g/L NaCO3和2g/L商业清净剂洗衣粉的清洗液中使用浴比为1:50的比例在60℃下搅拌15min。取出后用蒸馏水冲洗，然后在80℃下干燥。重复10次后对大肠杆菌和金色葡萄球菌的杀菌率仍然大于99％，显示出了良好的耐水洗性。
本实施例织物的阻燃性能测试结果基本同实施例1，本实施例织物同时具有优异的抗菌性能和阻燃性能。
实施例3
本实施例采用的织物为麻纤维织物。首先将3×3cm2麻纤维织物浸渍在30ml含0.02mol/L植酸的水溶液中2min，使织物表面附着植酸分子，然后将织物取出置于30ml含0.3mol/L AgNO3的水溶液中2min，利用植酸对银离子的螯合作用，在织物表面反应并沉积不溶性植酸银螯合物颗粒；循环浸入上述植酸溶液和AgNO3溶液4次，在织物上重复沉积植酸银螯合物颗粒；拿出麻纤维织物烘干，放入含30ml含0.5mol/LNaBH4溶液中浸泡100min，最后在80℃下烘干120min，即得到对大肠杆菌杀菌率为100％，对金色葡萄球菌杀菌率为99％的抗菌阻燃织物。
将获得的麻纤维织物浸泡在含2g/L NaCO3和2g/L商业清净剂洗衣粉的清洗液中使用浴比为1:50的比例在60℃下搅拌15min。取出后用蒸馏水冲洗，然后在80℃下干燥。重复10次后对大肠杆菌和金色葡萄球菌的杀菌率仍然大于99％，显示出了良好的耐水洗性。
本实施例织物的阻燃性能测试结果基本同实施例1，本实施例织物同时具有优异的抗菌性能和阻燃性能。
实施例4
本实施例采用的织物为涤纶织物。首先将3×3cm2涤纶织物浸渍在30ml含0.01mol/L植酸的水溶液中2min，使织物表面附着植酸分子，然后将织物取出置于30ml含0.15mol/L AgNO3的水溶液中2min，利用植酸对银离子的螯合作用，在织物表面反应并沉积不溶性植酸银螯合物颗粒；循环浸入上述植酸溶液和AgNO3溶液5次，在织物上重复沉积植酸银螯合物颗粒；拿出涤纶织物烘干，放入含30ml含0.15mol/LNaBH4溶液中浸泡60min，最后在80℃下烘干120min，即得到对大肠杆菌杀菌率为100％，对金色葡萄球菌杀菌率为99％的抗菌阻燃织物。
将获得的涤纶织物浸泡在含2g/L NaCO3和2g/L商业清净剂洗衣粉的清洗液中使用浴比为1:50的比例在60℃下搅拌15min。取出后用蒸馏水冲洗，然后在80℃下干燥。重复10次后对大肠杆菌和金色葡萄球菌的杀菌率仍然大于99％，显示出了良好的耐水洗性。
本实施例织物的阻燃性能测试结果基本同实施例1，本实施例织物同时具有优异的抗菌性能和阻燃性能。
实施例仅用来进一步解释本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明技术特征的情况下，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效变换，均仍属于本发明保护范围内。

Claims (9)

1.一种抗菌阻燃织物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将织物浸渍在植酸溶液中，使织物表面附着植酸分子；所述植酸溶液的浓度为0.005～0.1mol/L；
2)将织物取出置于含银离子的溶液中，利用植酸对银离子的螯合作用，在织物表面反应并沉积不溶性植酸银螯合物颗粒；
3)重复步骤1)和步骤2)，在织物上重复沉积植酸银螯合物颗粒；
4)将沉积了植酸银螯合物颗粒的织物浸入还原剂溶液中，利用还原剂将银离子还原成银，赋予织物抗菌性能；所述的还原剂为柠檬酸钠、硼氢化钠、抗坏血酸、葡萄糖、甲醛、氯化亚锡、肼以及淀粉中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的织物的材料为棉、毛、麻、丝、涤纶、粘胶、聚酯和腈纶中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的将织物浸渍在植酸溶液中的时间为30s～10min；织物取出后置于含银离子的溶液中的时间为30s～10min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述含银离子的溶液为硝酸银溶液、高氯酸银溶液和氯酸银溶液中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述含银离子的溶液的浓度为0.01～2.0mol/L。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述重复步骤1)和步骤2的次数为1～15次。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述还原剂溶液与含银离子的溶液的摩尔比为1：1～5：1。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的利用还原剂将银离子还原成银的方法为：将沉积了植酸银螯合物颗粒的织物浸入的还原剂溶液中，在室温下处理15～300min，然后取出织物，在60～90℃下处理30～300min。
9.一种抗菌阻燃织物，其特征在于，其由权利要求1～8任意一项所述的制备方法制得；该抗菌阻燃织物能有效杀灭革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌，杀菌率均达到99％以上；经过10次洗涤后对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的杀菌率仍达到99％以上；该抗菌阻燃织物的分解温度提高了10～15℃。
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