CN110528282A - 一种通过在织物表面交联温敏微凝胶实现舒适度线性调控和抗细菌粘附的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纺织领域,公开了一种通过在织物表面交联温敏微凝胶实现舒适度线性调控和抗细菌粘附的方法,包括以下步骤:1)用温敏微凝胶、交联剂、催化剂和溶剂的混合溶液处理纺织品;2)将处理后的纺织品升温焙烘发生交联反应。本发明实现了纺织品舒适度的线性调控和抗细菌粘附的功能,操作便捷并且不会影响纺织品原有的白度、柔性;通过温敏微凝胶中侧链末端带有反应性官能团的丙烯酸酯单体所含的反应性官能团以及纺织品表面的反应性官能团与交联剂中所含的羧基反应,形成共价键,将温敏微凝胶固定于纺织品表面,克服了一般智能调温纺织品只有“开”或“关”的功能,使整理后的纺织品表面微凝胶薄膜的孔隙随温度增加而逐渐增大以及织物表面始终保持亲水特性,从而实现了纺织品舒适度线性调控和抗细菌粘附的功能。
Description
技术领域
本发明涉及纺织领域,尤其涉及一种通过在织物表面交联温敏微凝胶实现舒适度线性调控和抗细菌粘附的方法,
背景技术
在纺织品的日常穿着过程中,外界环境温度变化/人体温度变化会影响穿着的舒适度,所以就亟需一种材料改变纺织品在穿着过程中的舒适性。目前,获得具有智能透气纺织品的方法主要有两种。一种是对纤维进行改性,比如纺丝时添加相变材料制备出智能调温纤维,主要的相变材料有石蜡烃、聚醚、脂肪族聚酯、聚酪醚等,但是此类纤维由于相变材料的加入使纤维的强力明显降低,且在整理过程中使用的黏合剂会严重影响织物的手感。另外一种是通过涂层整理的方法使具有温敏性能的材料交联到纺织品上,主要的温敏材料有聚丙烯酰胺类、聚环氧乙烷丙烯酸酯类等,比如将聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)和壳聚糖的共聚物(PNCS)微凝胶接枝在织物表面,获得具有智能透气功能的纺织品。但是由于温敏材料的特殊性,此类纺织品的透气性只能在某一个温度上下实现“开”或“关”的功能,此外由于PNIPAAm的玻璃化转变温度(Tg)较高,织物手感会受到一定程度的影响。而如果我们可以制备出一种具有温度线性响应的微凝胶,且制备的微凝胶具有较低的Tg,则有可能实现纺织品的舒适度在宽温度范围内线性调控的功能且不会影响到织物的手感。
温敏微凝胶是由温敏高分子组成的一种具有三维网状结构的温敏聚合物,当外界温度小于体积相转变温度(VPTT)时,微凝胶与水之间形成氢键,表现出亲水性,在水中处于溶胀状态;而当温度大于VPTT时,微凝胶自身之间形成氢键,表现出疏水性,在水中处于收缩状态。微凝胶的这一变化主要体现在其粒径大小和相态的变化上,所以可以利用其粒径的变化改变纺织品的孔隙,以此实现纺织品在不同温度下透气性的变化。对于不同单体的温敏微凝胶具有不同的体积相转变温度,所以考虑将两种或两种以上不同VPTT的温敏单体共聚得到具有温度线性响应的温敏微凝胶。如果将其引入纺织品中则可以实现纺织品透气性线性调控的功能。基于以上讨论,在本发明中拟在纺织品中引入基于温度线性响应的温敏微凝胶,通过其实现织物舒适度线性调控功能的效果。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种通过在织物表面交联温敏微凝胶实现舒适度线性调控和抗细菌粘附的方法,本发明实现了纺织品在穿着过程中舒适度的线性调控和抗细菌粘附的功能。操作便捷并且不会影响纺织品原有的白度、柔性;通过温敏微凝胶高分子链末端所带的反应性基团以及纺织品表面的反应性基团与交联剂中所含的羧基酯化反应,形成共价键,将温敏微凝胶固定于纺织品表面,使改性后的纺织品具有线性调控舒适度和抗细菌粘附的效果。
本发明的具体技术方案为:一种通过在织物表面交联温敏微凝胶实现舒适度线性调控和抗细菌粘附的方法,包括以下步骤:
1)用混合溶液处理纺织品;所述混合溶液包括以下质量百分数的组分:温敏微凝胶0.1-70%;交联剂为0.1-15%;催化剂为0.01-15%,余量为溶剂。
2)将处理后的纺织品升温焙烘进行交联反应。
其中,所述温敏微凝胶为由温敏聚合物单体A中的两种A1、A2和侧链末端带有反应性官能团的丙烯酸酯单体B共聚组成的无规共聚物;各单体的摩尔百分含量为:A1占10-80%;A210-89%;B占1-10%;温敏微凝胶的平均粒径为1-1000nm。
温敏聚合物单体A和丙烯酸酯单体B的分子式通式分别如下所示:
A:B:
其中,温敏聚合物单体A中:R1为-CH3或-H;R2为
X为1-9;R5为-H或-CH3或R6为-H或-CH3或或
丙烯酸酯单体B中:R3为-CH3或-H;R4为
Y为1-9。
作为优选,R2中的X为2-6;R4中的Y为1-6;各单体的摩尔百分含量为:A1占20-70%;A2占22-79%;B占1-8%。
进一步优选,R2中的X为2-5;R4中的Y为1-5;各单体的摩尔百分含量为:A1占32-64%;A2占32-64%;B占4%。
作为优选,所述温敏微凝胶的平均粒径为200-1000nm,所述混合溶液包括以下质量百分数的组分:温敏微凝胶1-50%;交联剂为0.2-10%;催化剂为0.03-10%,余量为溶剂。
进一步优选,所述温敏微凝胶的平均粒径为300-900nm,所述混合溶液包括以下质量百分数的组分:温敏微凝胶2-20%;交联剂为0.2-4%;催化剂为0.05-5%,余量为溶剂。
作为优选,步骤1)中,所述交联剂为多元羧酸类交联剂,催化剂为次磷酸碱金属盐、2-甲基咪唑、咪唑中的一种,溶剂为水或水与有机溶剂的混合物。步骤2)中,交联温度为80-180℃;焙烘时间为0.1-50min。
进一步优选,步骤1)中,所述多元羧酸类交联剂为柠檬酸、1,2,3,4-丁烷四羧酸、马来酸、苹果酸、衣康酸、丙烯三酸、酒石酸、聚马来酸等多元羧酸中的一种或几种的混合物;所述次磷酸碱金属盐为次磷酸钠、次磷酸钾中的一种;步骤2)中,交联温度为100-150℃,焙烘时间为0.5-15min。
再进一步优选,步骤2)中,交联温度为120-140℃;焙烘时间为1-5min。
作为优选,步骤1)中,所述混合溶液处理纺织品的方法是浸泡、浸泡后浸轧、喷淋或涂覆。
作为优选,所述纺织品为纯棉、涤棉、丝绸、羊毛中的一种。
在本发明中,交联反应机理为:以1,2,3,4-丁烷四羧酸等为交联剂,利用侧链含两个乙氧基的2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯(MEO2MA)、侧链含四或五个乙氧基的(乙二醇)甲醚甲基丙烯酸酯(OEGMA300)和(乙二醇)甲基丙烯酸酯(EGMA)的无规共聚物P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)与棉织物的交联为例:反应式如图6所示。
P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)中所含的羟基(-OH)能够与1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)中所含的羧基(-COOH)发生缩合反应形成共价键(-COO-),于此同时,棉织物表面亦含有羟基(-OH),同样能够与1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)所含的羧基发生缩合反应。由于单个1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)分子中含有四个羧基,因此能够同时与P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)和棉织物发生缩合反应,由此P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)便会被成功地固定于棉织物表面。并且该固定是通过共价键实现的,因此具有良好的稳定性。
在纺织品的穿着过程中,当外界温度或人体温度较低时,交联微凝胶在织物表面形成一层致密的薄膜,从而达到保温的效果;当温度逐渐升高时,由于交联微凝胶受热后线性收缩,薄膜的孔隙随着微凝胶粒径的缩小而逐渐增大,从而实现透湿性的线性提高。由于透湿性与织物舒适性存在着正相关性,因此能够藉此获得织物舒适性的线性调控。此外,在温度变化过程中,含交联温敏微凝胶的织物表面始终保持亲水特性,使织物具有抗细菌粘附的作用,含交联温敏微凝胶的织物在30℃时,可以实现96.5%的抗细菌粘附效果。基于此,含交联温敏微凝胶的织物在穿着过程中,可实现舒适度的线性调控和抗细菌粘附的功能。
与现有技术对比,本发明的有益效果是:
本发明通过在织物表面交联温敏微凝胶实现舒适度线性调控和抗细菌粘附。通过温敏共聚物中侧链末端带有反应性官能团的丙烯酸酯单体中所含的反应性官能团以及纺织品表面的反应性官能团与交联剂中所含的羧基反应,形成共价键,将温敏共聚物固定于纺织品表面,使整理后的纺织品具有随温度变化自动调节织物透气透湿性的效果以及抗细菌粘附的功能。本发明方法操作便捷并且不会影响纺织品原有的白度、柔性、强力,克服了一般智能调温纺织品只有“开”或“关”的功能,使整理后的纺织品表面微凝胶薄膜的孔隙随温度增加而逐渐增大以及织物表面始终保持亲水特性,从而实现了纺织品舒适度线性调控和抗细菌粘附的功能。
附图说明
图1为实施实施例1-3中用不同的MEO2MA和OEGMA300摩尔百分含量合成的微凝胶(图中方形:单体的摩尔比为2∶1;圆形:单体的摩尔比为1∶2;三角形:单体的摩尔比为1∶1)的粒经与温度的关系图。
图2为实施例4-6中用不同的MEO2MA和OEGMA300摩尔百分含量合成的微凝胶(图中方形:单体的摩尔比为2∶1;圆形:单体的摩尔比为1∶2;三角形:单体的摩尔比为1∶1)的接触角与温度的关系图。
图3为实施例7-9中用不同浓度P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)溶液处理后的纯棉织物(图中方形:未经处理的纯棉织物;圆形:增重率为15%的纯棉织物;三角形:增重率为30%的纯棉织物)的透湿性与温度的关系图。
图4,其中:图4a为实施例10中未经处理的纯棉织物的大肠杆菌的抗粘附性图;图4b为实施例10中含交联P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)的增重率为15%的纯棉织物在30℃时的大肠杆菌的抗粘附性图;图4c为实施例10中含交联P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)的增重率为30%的纯棉织物在30℃时的大肠杆菌的抗粘附性图;图4d为实施例10中未经处理的纯棉织物的金黄色葡萄球菌的抗粘附性图;;图4e为实施例10中含交联P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)的增重率为15%的纯棉织物在30℃时的金黄色葡萄球菌的抗粘附性图;图4f为实施例10中含交联P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)的增重率为30%的纯棉织物在30℃时的金黄色葡萄球菌的抗粘附性图;
图5为实施例10中含交联P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)的增重率为15%和30%的纯棉织物在30℃时的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的防粘效率柱状图;
图6为P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)与棉织物的交联反应示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
总实施例
一种通过在织物表面交联温敏微凝胶实现舒适度线性调控和抗细菌粘附的方法,包括以下步骤:
1)用混合溶液采用浸泡、浸泡后浸轧、喷淋或涂覆方法处理纺织品(纯棉、涤棉、丝绸、羊毛中的一种)。
所述混合溶液包括以下质量百分数的组分:温敏微凝胶0.1-70%;交联剂为0.1-15%;催化剂为0.01-15%,余量为溶剂(优选温敏微凝胶1-50%;交联剂为0.2-10%;催化剂为0.03-10%,余量为溶剂。进一步优选温敏微凝胶2-20%;交联剂为0.2-4%;催化剂为0.05-5%,余量为溶剂)。
所述交联剂为多元羧酸类交联剂(优选柠檬酸、1,2,3,4-丁烷四羧酸、马来酸、苹果酸、衣康酸、丙烯三酸、酒石酸、聚马来酸等多元羧酸中的一种或几种的混合物),催化剂为次磷酸碱金属盐(优选次磷酸钠、次磷酸钾中的一种)、2-甲基咪唑、咪唑中的一种,溶剂为水或水与有机溶剂的混合物;
2)将处理后的纺织品升温焙烘进行交联反应,交联温度为120-140℃(优选80-180℃,进一步优选100-150℃);焙烘时间为1-5min(优选0.1-50min,进一步优选0.5-15min)。
其中,所述温敏微凝胶为由温敏聚合物单体A中的两种A1、A2和侧链末端带有反应性官能团的丙烯酸酯单体B共聚组成的无规共聚物;各单体的摩尔百分含量为:A1占10-80%;A210-89%;B占1-10%(优选A1占20-70%;A2占22-79%;B占1-8%;进一步优选A1占32-64%;A2占32-64%;B占4%);温敏微凝胶的平均粒径为1-1000nm(优选200-1000nm,进一步优选300-900nm);
温敏聚合物单体A和丙烯酸酯单体B的分子式通式分别如下所示:
A:B:
其中,温敏聚合物单体A中:R1为-CH3或-H;R2为
X为1-9(优选,X为2-6,进一步优选2-5);R5为-H或-CH3或R6为-H或-CH3或
丙烯酸酯单体B中:R3为-CH3或-H;R4为
Y为1-9(优选1-6,进一步优选1-5)。
实施例1
本实施例中提及的百分比皆为摩尔百分比。利用具有不同LCST值的两种单体合成具有线性响应的温敏微凝胶。将一定浓度的微凝胶放入干净的比色皿中,使用纳米粒度及分子量分析仪测量微凝胶乳液随温度变化情况。包括以下步骤:
1)将MEO2MA和OEGMA300摩尔比为2∶1合成的微凝胶配制成合适的浓度;
2)将乳液放入干净的比色皿中;
3)用纳米粒度及分子量分析仪每隔5℃测试微凝胶乳液的平均粒径。
在同一样品的同一温度下测量3次,取平均值。乳液温度区间为10-70℃。由此可见在10-70℃内,P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)微凝胶粒径随温度升高逐渐减小,且在15-50℃内随温度具有线性响应性。说明微凝胶的粒经随温度具有线性响应性,引入到纺织品后,通过粒径随温度的线性收缩,达到线性调控舒适度的效果。
实施例2
本实施例中提及的百分比皆为摩尔百分比。利用具有不同LCST值的两种单体合成具有线性响应的温敏微凝胶。将一定浓度的微凝胶放入干净的比色皿中,使用纳米粒度及分子量分析仪测量微凝胶乳液随温度变化情况。包括以下步骤:
1)将MEO2MA和OEGMA300摩尔比为1∶1合成的微凝胶配制成合适的浓度;
2)将乳液放入干净的比色皿中;
3)用纳米粒度及分子量分析仪每隔5℃测试微凝胶乳液的平均粒径。
在同一样品的同一温度下测量3次,取平均值。乳液温度区间为10-70℃。由此可见在10-70℃内,P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)微凝胶粒径随温度升高逐渐减小,且在20-60℃内随温度具有线性响应性。说明微凝胶的粒经随温度具有线性响应性,引入到纺织品后,通过粒径随温度的线性收缩,达到线性调控舒适度的效果。
实施例3
本实施例中提及的百分比皆为摩尔百分比。利用具有不同LCST值的两种单体合成具有线性响应的温敏微凝胶。将一定浓度的微凝胶放入干净的比色皿中,使用纳米粒度及分子量分析仪测量微凝胶乳液随温度变化情况。包括以下步骤:
1)将MEO2MA和OEGMA300摩尔比为1∶2合成的微凝胶配制成合适的浓度;
2)将乳液放入干净的比色皿中;
3)用纳米粒度及分子量分析仪每隔5℃测试微凝胶乳液的平均粒径。
在同一样品的同一温度下测量3次,取平均值。乳液温度区间为10-70℃。由此可见在10-70℃内,P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)微凝胶粒径随温度升高逐渐减小,且在35-70℃内随温度具有线性响应性。说明微凝胶的粒经随温度升高线性减小。
将上述实施例1-3中利用MEO2MA和OEGMA300不同摩尔含量合成的温敏微凝胶(图中,方形:单体的摩尔比为2∶1;圆形:单体的摩尔比为1∶2;三角形:单体的摩尔比为1∶1)的粒径与温度的关系做图,如图1所示。可以证实,用MEO2MA和OEGMA300不同摩尔含量合成的P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)微凝胶的粒经随温度升高逐渐较小,并且在不同的温度区间具有线性响应性,说明其具有线性调控功能。
实施例4
本实施例中提及的百分比皆为摩尔百分比。利用具有不同LCST值的两种单体合成具有线性响应的温敏微凝胶。将微凝胶旋涂于干净的硅片表面,使用DSA-20型视频接触角测量仪观察硅片上微凝胶薄膜水滴接触角的变化情况。包括以下步骤:
1)将MEO2MA和OEGMA300摩尔比为2∶1合成的微凝胶配制成合适的浓度;
2)将乳液滴在干净的硅片上旋涂制备薄膜;
3)用微量注射器在制备获得的薄膜上滴2μL去离子水,通过视频分析仪实时记录水滴在薄膜表面的形状变化,测量得到其接触角。
在同一样品上不同部位测量3次,取平均值。薄膜表面温度分别为20℃、30℃、40℃、50℃。由此可见在20-50℃内,P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)微凝胶薄膜的接触角均小于65°,说明微凝胶薄膜具有亲水性,有助于将微凝胶交联到纺织品上后的抗细菌粘附的效果。
实施例5
本实施例中提及的百分比皆为摩尔百分比。利用具有不同LCST值的两种单体合成具有线性响应的温敏微凝胶。将微凝胶旋涂于干净的硅片表面,使用DSA-20型视频接触角测量仪观察硅片上微凝胶薄膜水滴接触角的变化情况。包括以下步骤:
1)将MEO2MA和OEGMA300摩尔比为1∶1合成的微凝胶配制成合适的浓度;
2)将乳液滴在干净的硅片上旋涂制备薄膜;
3)用微量注射器在制备获得的薄膜上滴2μL去离子水,通过视频分析仪实时记录水滴在薄膜表面的形状变化,测量得到其接触角。
在同一样品上不同部位测量3次,取平均值。薄膜表面温度分别为20℃、30℃、40℃、50℃。由此可见在20-50℃内,P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)微凝胶薄膜的接触角均小于55°,说明微凝胶薄膜具有亲水性,有助于将微凝胶交联到纺织品上后的抗细菌粘附的效果。
实施例6
本实施例中提及的百分比皆为摩尔百分比。利用具有不同LCST值的两种单体合成具有线性响应的温敏微凝胶。将微凝胶旋涂于干净的硅片表面,使用DSA-20型视频接触角测量仪观察硅片上微凝胶薄膜水滴接触角的变化情况。包括以下步骤:
1)将MEO2MA和OEGMA300摩尔比为1∶2合成的微凝胶配制成合适的浓度;
2)将乳液滴在干净的硅片上旋涂制备薄膜;
3)用微量注射器在制备获得的薄膜上滴2μL去离子水,通过视频分析仪实时记录水滴在薄膜表面的形状变化,测量得到其接触角。在同一样品上不同部位测量3次,取平均值。薄膜表面温度分别为20℃、30℃、40℃、50℃。由此可见在20-50℃内,P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)微凝胶薄膜的接触角均小于65°,说明微凝胶薄膜具有亲水性,有助于将微凝胶交联到纺织品上后的抗细菌粘附的效果。
将上述实施例4-6中利用MEO2MA和OEGMA300不同摩尔含量合成的温敏微凝胶(图中,方形:单体的摩尔比为2∶1;圆形:单体的摩尔比为1∶2;三角形:单体的摩尔比为1∶1)的接触角与温度的关系做图,如图2所示。可以证实,P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)微凝胶薄膜的接触角均小于65°,说明其在20-50℃内都具有较好的亲水性。
实施例7
本实施例中提及的百分比皆为溶液质量百分比。未交联微凝胶的纯棉织物的透湿率测试,包括以下步骤:
1)将未交联温敏微凝胶的棉织物放在恒温恒湿房(温度(20±2)℃,湿度(65±3)%)中24h,待其达到平衡。
2)将未交联微凝胶的棉织物裁剪成直径为70mm的圆,然后将织物固定于透湿杯上,放入恒温恒湿箱(T=20℃,RH=90%)中平衡一小时,取出称重记为W0,然后重新放入恒温恒湿箱中平衡一小时,取出称重记为W1,将温度升高到30℃,湿度不变,重复步骤2),将温度继续升高,升温间隔为10℃,重复步骤2)。
透湿率(WVT)=[(透湿平衡后重量-透湿平衡前重量)/(覆盖在透湿杯上的交联棉织物的面积×透湿时间)]。
透湿性与温度的关系如图3所示,透湿率的变化通过不同温度的透湿率与20℃时透湿率的比值来表示,由此可见未交联微凝胶的纯棉织物有一定的透湿性,但其透湿率比值较小,且没有线性规律。
实施例8
本实施例中提及的百分比皆为溶液质量百分比。利用温敏微凝胶和纯棉织物所含的羟基,能够与1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)所含羧基反应的特性,通过交联反应将温敏共聚物固定于纯棉织物表面,包括以下步骤:
1)将未交联温敏微凝胶的棉织物放在恒温恒湿房(温度(20±2)℃,湿度(65±3)%)中24h,待达到平衡后称重,得到质量m1;将将实施例2中合成的P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)平均粒经(800±15nm)5%,1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)0.3%,次磷酸钠0.06%,水94.64%配成溶液;
2)将纯棉织物在溶液中浸泡、取出,二浸二轧;
3)置于60℃烘箱预烘10min,在130℃焙烘2min;
4)从烘箱中取出纯棉织物,用清水冲洗后,将棉织物放在恒温恒湿房(温度(20±2)℃,湿度(65±3)%)中烘24h,平衡后称重,得到质量m2。
5)将制备的棉织物裁剪成直径为70mm的圆,然后将织物固定于透湿杯上,放入恒温恒湿箱(T=20℃,RH=90%)中平衡一小时,取出称重记为W0,然后重新放入恒温恒湿箱中平衡一小时,取出称重记为W1,将温度升高到30℃,湿度不变,重复步骤5),将温度继续升高,升温间隔为10℃,重复步骤5)。
其增重率为15%;织物的增重率(WGR)=[(交联聚合物后的织物质量-未交联聚合物织物质量)/未交联聚合物织物质量]×100%。透湿率(WVT)=[(透湿平衡后重量-透湿平衡前重量)/(覆盖在透湿杯上的交联棉织物的面积×透湿时间)]。
透湿性与温度的关系如图3所示,由此可见使用1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)作为交联剂,通过交联反应将温敏微凝胶固定于纯棉织物表面,并且拥有着15%的增重率。透湿率的变化通过不同温度的透湿率与20℃时透湿率的比值来表示,从图中可以看出,透湿率比值随着温度的增加而增加,说明温度越高,织物的透湿率越大,同时,相比于未整理棉织物的透湿率比来看,经过微凝胶整理的增重率为15%的棉织物在高温透湿率比值较大。
实施例9
本实施例中提及的百分比皆为溶液质量百分比。利用温敏微凝胶和纯棉织物所含的羟基,能够与1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)所含羧基反应的特性,通过交联反应将温敏共聚物固定于纯棉织物表面,包括以下步骤:
1)将未交联温敏微凝胶的棉织物放在恒温恒湿房(温度(20±2)℃,湿度(65±3)%)中24h,待达到平衡后称重,得到质量m1;将实施例2中合成的P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)微凝胶,平均粒经(800±15nm)10%,1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)0.3%,次磷酸钠0.06%,水89.64%配成溶液;
2)将纯棉织物在溶液中浸泡、取出,二浸二轧;
3)置于60℃烘箱预烘10min,在130℃焙烘5min;
4)从烘箱中取出纯棉织物,用清水冲洗后,将棉织物放在恒温恒湿房(温度(20±2)℃,湿度(65±3)%)中烘24h,平衡后称重,得到质量m2。
5)将制备的棉织物裁剪成直径为70mm的圆,然后将织物固定于透湿杯上,放入恒温恒湿箱(T=20℃,RH=90%)中平衡一小时,取出称重记为W0,然后重新放入恒温恒湿箱中平衡一小时,取出称重记为W1,将温度升高到30℃,湿度不变,重复步骤5),将温度继续升高,升温间隔为10℃,重复步骤5)。
其增重率为30%;织物的增重率(WGR)=[(交联聚合物后的织物质量-未交联聚合物织物质量)/未交联聚合物织物质量]×100%。透湿率(WVT)=[(透湿平衡后重量-透湿平衡前重量)/(覆盖在透湿杯上的交联棉织物的面积×透湿时间)]。
透湿性与温度的关系如图3所示,由此可见使用1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)作为交联剂,通过交联反应将温敏微凝胶固定于纯棉织物表面,并且拥有着30%的增重率。透湿率的变化通过不同温度的透湿率与20℃时透湿率的比值来表示,从图中可以看出,透湿率比值随着温度的增加而增加,说明温度越高,织物的透湿率越大,同时,相比于未整理棉织物的透湿率比来看,经过微凝胶整理的增重率为30%的棉织物在高温透湿率比值更大,且随温度变化有很好的线性响应。说明增重率为30%的交联棉织物能够很好地线性调控舒适度。
将上述实施例7-9中利用不同浓度P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)微凝胶处理后的纯棉织物(图中方形:0%;圆形:5%;三角形:10%)的透湿率与温度的关系做图,如图3所示。其中1,2,3,4-丁烷四羧酸浓度为0.3%,次磷酸钠0.06%,水浓度为89.64%,焙烘温度为130℃,焙烘时间为2min/5min。可以证实,含交联P(MEO2MA-co-OEGMA300-co-EGMA)微凝胶的纯棉织物具有线性调控透湿性的功能。
实施例10
在本实施例中采用实施例8和实施例9制备的含交联温敏微凝胶P(MEO2MA-co-OEGMA300-CO-EGMA)平均粒径(800±15nm)的纯棉织物,验证其抗细菌粘附的效果。在本实施例中,利用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作为试验用菌种,将含温敏微凝胶的纯棉织物和未经处理的纯棉织物分别与大肠杆菌和金黄色葡萄球菌振荡培养后,棉织物上会粘附细菌,再用洗脱液将织物上粘附的细菌洗脱掉,将洗脱液涂覆在培养板上一起恒温培养。由于洗脱液中含有粘附在织物上的细菌菌落,可以利用固体培养基培养洗脱下来的细菌菌落,测试织物上被洗脱下来的细菌菌落数来判断织物整理前后细菌在织物上的粘附量。利用30℃含不同增重率的温敏微凝胶的纯棉织物和未经处理的纯棉织物分别与细菌培养后,测试其固体培养基中的细菌菌落数,以验证含温敏微凝胶的纯棉织物是否具有良好的抗细菌粘附能力。通过比较如图4a-4f所示的固体培养基图,可以清晰地观察到,未经处理的纯棉织物上大肠杆菌(图4a)和金黄色葡萄球菌(图4d)具有大量的细菌菌落,据此可以得出结论:未经处理的纯棉织物上粘附有大量的细菌。含交联P(MEO2MA-co-OEGMA300-CO-EGMA)的增重率为15%的纯棉织物(图4b和4e)上大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都相对较少。通过这一事实,可以得出结论,含交联P(MEO2MA-co-OEGMA300-CO-EGMA)的增重率为15%的纯棉织物有抗细菌粘附的效果,织物表面不易粘附细菌。含交联P(MEO2MA-co-OEGMA300-CO-EGMA)的增重率为30%的纯棉织物(图4c和4f)上大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌落数较未经处理的纯棉织物的(图4a和4d)明显减少,表明固体培养基中的细菌显著降低。由于固体培养基中的细菌是由织物上粘附的细菌培养得到的,亦即织物表面粘附的细菌含量也显著降低。说明其在具有30%增重率的情况下,具有良好的抗细菌粘附效果。可以证实,含交联P(MEO2MA-co-OEGMA300-CO-EGMA)的纯棉织物具有明显的抗细菌粘附效果,且增重率越大,抗细菌粘附的效果越好。
通过对织物表面粘附的细菌进行防粘效率(AE)计算,可以更好地对其抗细菌粘附效果进行量化分析。如图5所示,未经洗涤的未经处理的纯棉纤维(图3a)和含交联P(MEO2MA-co-OEGMA300-CO-EGMA)的增重率为15%的纯棉织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的防粘效率分别为89.09%和89.53%,证实其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都具有防粘效果。而含交联P(MEO2MA-co-OEGMA300-CO-EGMA)的增重率为30%的纯棉织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的防粘效率分别为94.55%和96.51%,说明其有更好的防粘效果。证实了P(MEO2MA-co-OEGMA300-CO-EGMA)微凝胶具有亲水性,织物上交联了微凝胶后,其抗细菌粘附效果大幅提高,织物不易被细菌粘附,导致其防粘效率亦大幅提高。因此可以得出结论,含交联P(MEO2MA-co-OEGMA300-CO-EGMA)的纯棉织物具有明显的抗细菌粘附效果,且增重率越大,抗细菌粘附的效果越好。
本发明中所用原料、设备,若无特别说明,均为本领域的常用原料、设备;本发明中所用方法,若无特别说明,均为本领域的常规方法。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换,均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种通过在织物表面交联温敏微凝胶实现舒适度线性调控和抗细菌粘附的方法,其特征在于包括以下步骤:
1)用混合溶液处理纺织品;所述混合溶液包括以下质量百分数的组分:温敏微凝胶0.1-70%;交联剂为0.1-15%;催化剂为0.01-15%,余量为溶剂;
2)将处理后的纺织品升温焙烘进行交联反应;
其中,所述温敏微凝胶为由温敏聚合物单体A中的两种A1、A2和侧链末端带有反应性官能团的丙烯酸酯单体B共聚组成的无规共聚物;各单体的摩尔百分含量为:A1占10-80%;A210-89%;B占1-10%;温敏微凝胶的平均粒径为1-1000nm;
温敏聚合物单体A和丙烯酸酯单体B的分子式通式分别如下所示:
A:B:
其中,温敏聚合物单体A中:R1为-CH3或-H;R2为
X为1-9;R5为-H或-CH3或R6为-H或-CH3或
丙烯酸酯单体B中:R3为-CH3或-H;R4为 或-O-CH3或
Y为1-9。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,R2中的X为2-6;R4中的Y为1-6;各单体的摩尔百分含量为:A1占20-70%;A2占22-79%;B占1-8%。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,R2中的X为2-5;R4中的Y为1-5;各单体的摩尔百分含量为:A1占32-64%;A2占32-64%;B占4%。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述温敏微凝胶的平均粒径为200-1000nm,所述混合溶液包括以下质量百分数的组分:温敏微凝胶1-50%;交联剂为0.2-10%;催化剂为0.03-10%,余量为溶剂。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述温敏微凝胶的平均粒径为300-900nm,所述混合溶液包括以下质量百分数的组分:温敏微凝胶2-20%;交联剂为0.2-4%;催化剂为0.05-5%,余量为溶剂。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于:
步骤1)中,所述交联剂为多元羧酸类交联剂,催化剂为次磷酸碱金属盐、2-甲基咪唑、咪唑中的一种,溶剂为水或水与有机溶剂的混合物;
步骤2)中,交联温度为80-180℃;焙烘时间为0.1-50min。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于:
步骤1)中,所述多元羧酸类交联剂为柠檬酸、1,2,3,4-丁烷四羧酸、马来酸、苹果酸、衣康酸、丙烯三酸、酒石酸、聚马来酸等多元羧酸中的一种或几种的混合物;所述次磷酸碱金属盐为次磷酸钠、次磷酸钾中的一种;
步骤2)中,交联温度为100-150℃,焙烘时间为0.5-15min。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤2)中,交联温度为120-140℃;焙烘时间为1-5min。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1)中,所述混合溶液处理纺织品的方法是浸泡、浸泡后浸轧、喷淋或涂覆。
10.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述纺织品为纯棉、涤棉、丝绸、羊毛中的一种。
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