CN110725128A - 一种防紫外、抗菌生物质纤维pa56面料的制备方法及其应用 - Google Patents

一种防紫外、抗菌生物质纤维pa56面料的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防紫外、抗菌生物质纤维PA56面料的制备方法，包括以下步骤：步骤1）、生物质纤维PA56面料置于前处理液中，在40～80℃下预处理15～45 min；步骤2）、配制一定浓度的二苯甲酮阳离子化合物水溶液，加入一定量的渗透剂，用醋酸调整溶液pH值，得到整理工作液；步骤3）、将上述步骤1）中经过预处理的生物质纤维PA56面料，浸入到步骤2）中配置的整理工作液中，经浸轧、预烘、焙烘，得到具有防紫外、抗菌效果的生物质纤维PA56多功能面料。本发明提供了一种同时具有防紫外及光诱导抗菌性能的生物质纤维PA56面料的制备方法，该发明结构新颖、制备方法简单，易于操作，不需特殊设备，得到的生物质纤维PA56面料可用于服装面料以及医用材料领域。

Description

一种防紫外、抗菌生物质纤维PA56面料的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种防紫外、抗菌性能的生物质纤维PA56面料的制备及其应用，属于纺织材料技术领域。
背景技术
尼龙纤维由于具有较好的力学性能、亲水性能、染色性能，深受消费者的喜爱，在纺织和服装行业应用广泛。目前，石油基合成的PA6和PA66应用最为普遍。随着石油资源的日渐匮乏，大力发展可再生纤维有助于扩大纺织原料来源，实现纺织工业的可持续发展。生物基纤维PA56是由生物基戊二胺和石油基己二酸聚合而成，戊二胺来源与赖氨酸脱羧的产物，与己二胺为同系物，代替己二胺用来合成生物基纤维PA56。与传统PA6和PA66相比，不仅有原料来源上的优势，而且具有合成纤维的优良性能，因此，生物基纤维PA56具有广泛的应用前景。
日常生活中，人们不可避免地会接触到各类细菌、真菌等微生物，而各类纤维纺织制品无疑是这些微生物良好的栖息地。具有抗菌功能的纺织品因能杀灭多种细菌，抑制细菌再生，防止恶臭产生，从而保持身体健康，日益受到人们的广泛重视。因此，开发均有抗菌功能的尼龙织物具有较好的实际应用价值。赋予织物抗菌性能主要通过两种途径：一种是聚合时添加抗菌剂，通过优化聚合工艺条件改性聚合物，然后再进行溶体纺丝；另一种是利用抗菌剂对织物进行后整理。目前市场上获得抗菌织物的方法还是后者居多，纤维的抗菌整理剂主要有三大类：无机抗菌剂、有机抗菌剂、复合抗菌剂。
此外，尼龙纤维因强度高、耐磨性能好而得到广泛应用。但尼龙大分子对光和热敏感，耐光和耐热稳定性差，在应用中易变黄发脆，染色印花织物易褪色，长时间使用后，织物强力大幅下降。紫外线对于纺织纤维和染料的降解有严重影响，故很有必要对尼龙织物进行紫外线防护整理。目前的抗紫外线整理剂主要有无机类和有机类紫外线整理剂，无机类紫外整理剂主要利用金属氧化物或者陶瓷粉等细粉或超细粉与纤维或织物结合，增加织物表面对紫外线的反射和散射作用，进而减少紫外线的透射。目前主要的无机类紫外线整理剂通常选用一些金属氧化物的粉体，如AL2O3、MgO、ZnO、TiO2、高岭土等。有机类紫外线整理剂，又称紫外线吸收剂，该类物质能够吸收紫外线，可进行能量转换，并将其转换为热能或波长较短的电磁波，从而达到减少紫外线辐射穿透织物的作用。目前纺织品上应用的有机类抗紫外线吸收剂主要有二苯甲酮类化合物、水杨酸酯类化合物、金属离子螯合物、苯并三唑类化合物、反应型紫外线吸收剂等。二苯甲酮及其衍生物整理织物能够获得很好的抗紫外性能是因为二苯甲酮结构可以吸收紫外线的能量，并转化为其他的能量，从而起到紫外线防护的功能。
现有技术中有一些关于二苯甲酮类化合物作为防紫外线整理剂的报道。
如申请号为201310365594.1的发明申请中公开了一种防紫外线抗菌面料的整理方法，该方法包括，将面料通过轧槽，在80-95℃下加入含有防紫外线抗菌整理剂的浸渍液，其防紫外线抗菌整理剂由如下重量份的组分组成：二氧化硅60-80份、沸石5-8份、2,4-二羟基二苯甲酮10-15份、N,N-二正丁基二硫代氨基甲酸镍20-25份、胍类抗菌剂2-5份、2,4,4’-三氯-2’-羟基二苯醚10-15份、8-羟基喹啉铜0.5-1份、铝锆酸酯偶联剂1-5份、聚丙烯酸钠分散剂0.8-1.2份。上述发明将防紫外线整理剂和抗菌整理剂有机结合，选用特定的助剂复合而成，兼具两种整理剂的功能优点，可与面料牢固结合，耐久性强，对面料具有优良的防紫外和抗菌作用。
申请号为201310304692.6的发明申请中公开了一种抗紫外线衬衫的制造方法，步骤为：对衬衫面料进行液氨处理；对面料进行预缩处理；将羟乙基纤维素、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、水杨酸-4-叔丁基苯基酯和沸石混合，同时缓慢加入甘油单硬脂酸酯、乙酸乙酯、二氧化碳、三氧化二铝和聚丙烯酸钠分散剂，制得复合抗菌整理剂；将面料在60-65℃下在含有50-55％复合抗菌整理剂的浸渍液中浸轧处理、烘干、裁剪、制衣。上述发明采用了有机和无机复合的防紫外抗菌整理剂，使得制备得到的衬衫具有优良的防紫外抗菌作用。
申请号为201610164332.2的发明申请中公开了一种防紫外线涤棉面料及其制备方法，该面料先由下列重量份数的原料混纺织造：涤纶纤维60-80份、长绒棉纤维40-60份、聚酰胺纤维5-15份、亚麻纤维5-15份、苎麻纤维5-15份、罗布麻纤维5-15份，然后经过抗菌防紫外线整理液处理而成。其中，抗菌防紫外线整理液包含：壳聚糖、茶多酚、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、邻羟基苯甲酸苯酯、三聚磷酸钠、十四烷基三甲基氯化铵、聚乙二醇、纳米二氧化钛、椰油酸二乙醇酰胺、水性聚氨酯。
上述现有技术中，均采用了二苯甲酮类化合物作为防紫外线整理剂，需同时复合使用一些具有抗菌效果的助剂，使最终整理后的织物具备防紫外和抗菌效果；且目前的现有技术中，尚未见对生物质纤维PA56的改性整理方法报道。因此，赋予新型生物质纤维PA56以防紫外、抗菌等功能具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于采用3,3’-[4,4’-二苯邻二甲酰亚胺甲酮]-二-苄基-N,N-二甲基-N-丙基氯化铵(BPTCA-N)在生物质纤维PA56面料上进行组装，提供一种同时具有防紫外及光诱导抗菌性能的生物质纤维PA56面料的制备方法，该发明结构新颖、制备方法简单，易于操作，不需特殊设备，得到的生物质纤维PA56面料具有优异的防紫外性能及高效、广谱的抗菌性能。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种防紫外、抗菌生物质纤维PA56面料的制备方法，所述制备方法主要包括以下步骤：
步骤1)、生物质纤维PA56面料置于前处理液中，在40～80℃下预处理15～45min；
步骤2)、配制一定浓度的二苯甲酮阳离子化合物水溶液，加入一定量的渗透剂，用醋酸调整溶液pH值，得到整理工作液；
步骤3)、将上述步骤1)中经过预处理的生物质纤维PA56面料，浸入到步骤2)中配置的整理工作液中，经浸轧、预烘、焙烘，得到具有防紫外、抗菌效果的生物质纤维PA56多功能面料。
进一步地，所述步骤1)中的生物质纤维PA56面料包括纤维、纱线、织物。
进一步地，所述步骤1)中的前处理液包含氢氧化钠、渗透剂、高效精炼剂、碳酸钠、双氧水、耐强碱氧漂稳定剂中的一种或几种。
进一步地，所述步骤2)的整理工作液中，二苯甲酮阳离子化合物水溶液的浓度为1～40g/L，渗透剂浓度为1～5g/L，醋酸调节溶液pH值为6.0±0.5。
进一步地，所述步骤2)的整理工作液中，二苯甲酮阳离子化合物为3,3’-[4,4’-二苯邻二甲酰亚胺甲酮]-二-苄基-N,N-二甲基-N-丙基氯化铵，其结构式如下：
Figure BDA0002221434500000051
所述渗透剂为JFC。所述3,3’-[4,4’-二苯邻二甲酰亚胺甲酮]-二-苄基-N,N-二甲基-N-丙基氯化铵的制备方法是：以3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐和N,N-二甲基脂肪胺类化合物进行缩合反应，制得二苯甲酮四甲酸二酰胺化合物中间体，然后进行季铵化反应即可。
进一步地，所述步骤3)中织物整理的浴比为1:10～50。
进一步地，所述步骤3)中的浸轧工艺为一浸一轧或两浸两轧，轧余率为70～85％。
进一步地，所述步骤3)中预烘温度为80～100℃，预烘时间为1～5min。
进一步地，所述步骤3)中焙烘温度为120～140℃，焙烘时间为1～2min。
所述防紫外、抗菌生物质纤维PA56面料可用于服装面料或医用材料领域。
本发明采用光活性基团二苯甲酮酰胺在光诱导下产生超氧自由基，超氧自由基具有高效的杀菌性能，同时吸收紫外线，将光能转化为化学能，然后与抗菌的季铵盐基团产生协同抗菌作用，形成一种防紫外、抗菌性能的生物质纤维PA56功能面料。由于本发明中，产生抗菌防紫外效果的两种功能基团集成在同一化合物中，使得含有该二苯甲酮阳离子化合物的整理剂在较低的浓度下就能达到很好的防紫外、抗菌整理效果。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的制备方法主要具有以下几点优势：
1)本发明提供的防紫外、抗菌生物质纤维PA56面料结构新颖、制备方法简单，不需添加其他化学品，易于操作，反应设备上没有特殊要求，易于达到工业化生产的要求，且制备过程中所采用的原材料均为常规使用，且未经任何处理，成本较低；
2)本发明提供的防紫外、抗菌生物质纤维PA56面料，通过二苯甲酮基团吸收紫外线来实现防紫外功能，通过二苯甲酮基团与阳离子基团联合来实现高效、持久、广谱的抗菌性能；
3)与现有技术中，相同浓度的二苯甲酮化合物与铵盐类化合物混合使用的情况相比，本发明采用的二苯甲酮阳离子化合物，将二苯甲酮基团和季铵盐基团集成在同一个化合物中，在相同浓度下具有更好的协同作用效果；现有技术中，混合使用的情况，若想要达到相同的抗菌防紫外效果的话，使用浓度要高出几十倍，这会大大增加生产成本；
4)本发明采用的生物质纤维PA56面料与普通的尼龙、棉麻面料相比，由于PA56分子结构中具有更多羧基，其与二苯甲酮阳离子化合物具有更多的结合点和更好的结合效果，获得的防紫外抗菌面料的性能具有更好的耐久性。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
下列实施例中，均采用3,3’-[4,4’-二苯邻二甲酰亚胺甲酮]-二-苄基-N,N-二甲基-N-丙基氯化铵的简写：BPTCA-N。
实施例1
称取2.5g生物质纤维PA56织物置于前处理液中，所述前处理液中，氢氧化钠浓度为20g/L，渗透剂JFC浓度为2g/L，高效精炼剂NC 10g/L，碳酸钠10g/L，在60℃条件下处理40min，清水洗净，自然晾干。
量取50mL蒸馏水，加入0.5g BPTCA-N，0.05g JFC，用醋酸调节溶液pH值为6.0，得到BPTCA-N有效浓度为10g/L的整理工作液。
将预处理完的生物质纤维PA56织物以1:10的浴比浸渍于整理工作液中，经一浸一轧，轧余率为80％，然后经80℃预烘5min，120℃焙烘2min。
实施例2
称取2.5g生物质纤维PA56织物置于前处理液中，所述前处理液中，氢氧化钠浓度为15g/L，渗透剂JFC浓度为2g/L，高效精炼剂NC 10g/L，双氧水8g/L，耐强碱氧漂稳定剂NT12g/L，在80℃条件下处理30min，清水洗净，自然晾干。
量取50mL蒸馏水，加入1.0g BPTCA-N，0.05g JFC，用醋酸调节溶液pH值为6.0，得到BPTCA-N有效浓度为20g/L的整理工作液。
将预处理完的生物质纤维PA56织物以1:20的浴比浸渍于整理工作液中，经两浸两轧，轧余率为70％，然后经90℃预烘3min，140℃焙烘1.5min。
实施例3
称取2.5g生物质纤维PA56织物置于前处理液中，所述前处理液中，双氧水浓度为10g/L，渗透剂JFC浓度为3g/L，高效精炼剂NC 10g/L，碳酸钠10g/L，在60℃条件下处理45min，清水洗净，自然晾干。
量取50mL蒸馏水，加入1.5g BPTCA-N，0.1g JFC，用醋酸调节溶液pH值为6.0，得到BPTCA-N有效浓度为30g/L的整理工作液。
将预处理完的生物质纤维PA56织物以1:15的浴比浸渍于整理工作液中，经一浸一轧，轧余率为85％，然后经80℃预烘2min，140℃焙烘1min。
实施例4
称取2.5g生物质纤维PA56织物置于前处理液中，所述前处理液中，双氧水浓度为10g/L，渗透剂JFC浓度为3g/L，高效精炼剂NC 10g/L，碳酸钠10g/L，在60℃条件下处理45min，清水洗净，自然晾干。
量取50mL蒸馏水，加入2.0g BPTCA-N，0.1g JFC，用醋酸调节溶液pH值为6.0，得到BPTCA-N有效浓度为40g/L的整理工作液。
将预处理完的生物质纤维PA56织物以1:15的浴比浸渍于整理工作液中，经两浸两轧，轧余率为85％，然后经80℃预烘2min，140℃焙烘2min。
将上述实施例1、2、3、4中制备得到的防紫外、抗菌生物质纤维PA56织物进行防紫外及抗菌性能测试。其中检测用菌为金黄色葡萄球菌及大肠杆菌。参照修正AATCC 100-2004《纺织材料抗菌整理的评估》测试标准，测试织物对金黄色葡萄球菌(S.aureus)及大肠杆菌(E.coli)的抗菌性。具体方法如下：将两块3.5cm×3.5cm大小的防紫外、抗菌生物质纤维PA56织物在121℃下灭菌15min后置于灭菌的培养基中，在织物上滴加300μL105 CFU/mL的菌液，在紫外光(365nm)条件下照射60min，取出照射后的织物，将其浸润在30mL的PBS无菌缓冲液中，均匀振荡3min。待振荡结束取出100μL，并连续稀释三次，分别滴到无菌培养基的4个区域，然后将培养基置于37℃恒温培养箱中培养一定时间后取出计算抑菌率。
防紫外性能(UPF值)及抗菌性能(抑菌率)测试结果如下表所示：
Figure BDA0002221434500000091
其中，对比例为未经整理的生物质纤维PA56织物的防紫外和抗菌性能测试结构。
从表中数据可以看出，经整理后的生物质纤维PA56织物具有优异的防紫外性能及高效、广谱的抗菌性能，同时具有制备工艺简单、条件温和等优点。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种防紫外、抗菌生物质纤维PA56面料的制备方法，其特征在于，所述制备方法主要包括以下步骤：
步骤1)、生物质纤维PA56面料置于前处理液中，在40～80℃下预处理15～45min；
步骤2)、配制一定浓度的二苯甲酮阳离子化合物水溶液，加入一定量的渗透剂，用醋酸调整溶液pH值，得到整理工作液；
步骤3)、将上述步骤1)中经过预处理的生物质纤维PA56面料，浸入到步骤2)中配置的整理工作液中，经浸轧、预烘、焙烘，得到具有防紫外、抗菌效果的生物质纤维PA56面料。
2.如权利要求1所述的一种防紫外、抗菌生物质纤维PA56面料的制备方法，其特征在于：所述的生物质纤维PA56面料包括纤维、纱线、织物。
3.如权利要求1所述的一种防紫外、抗菌生物质纤维PA56面料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中的前处理液包含氢氧化钠、渗透剂、高效精炼剂、碳酸钠、双氧水、耐强碱氧漂稳定剂中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种防紫外、抗菌生物质纤维PA56面料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)的整理工作液中，二苯甲酮阳离子化合物水溶液的浓度为1～40g/L，渗透剂浓度为1～5g/L，醋酸调节溶液pH值为6.0±0.5。
5.如权利要求1所述的一种防紫外、抗菌生物质纤维PA56面料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)的整理工作液中，二苯甲酮阳离子化合物为3,3’-[4,4’-二苯邻二甲酰亚胺甲酮]-二-苄基-N,N-二甲基-N-丙基氯化铵，其结构式如下：
Figure FDA0002221434490000021
所述渗透剂为JFC。
6.如权利要求1所述的一种防紫外、抗菌生物质纤维PA56面料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中织物浸轧的浴比为1:10～50。
7.如权利要求1所述的一种防紫外、抗菌生物质纤维PA56面料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中的浸轧工艺为一浸一轧或两浸两轧，轧余率为70～85％。
8.如权利要求1所述的一种防紫外、抗菌生物质纤维PA56面料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中预烘温度为80～100℃，预烘时间为1～5min。
9.如权利要求1所述的一种防紫外、抗菌生物质纤维PA56面料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中焙烘温度为120～140℃，焙烘时间为1～2min。
10.一种如权利要求1至9中任意一项所述的制备方法制备的防紫外、抗菌生物质纤维PA56面料的应用，其特征在于：所述防紫外、抗菌生物质纤维PA56面料可用于服装面料或医用材料领域。
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