CN110904679B - 一种生物基ptt抗菌织物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物基PTT抗菌织物的整理方法。该方法包括：将生物基PTT织物进行碱减量处理；然后加入到β‑环糊精整理液中整理，取出织物水洗，然后预烘，焙烘，再加入到金属盐溶液中进行原位整理，烘干。该方法整理后的织物对革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌均有优良的抑制效果。

Description

一种生物基PTT抗菌织物的制备方法
技术领域
本发明属于织物功能化整理领域，特别涉及一种生物基PTT抗菌织物的整理方法。
背景技术
生物基合成纤维是指以生物质为原料，经化学转化或生物转化得到的聚合单体，再通过加聚反应或缩聚反应合成线型高分子化合物，然后经纺丝工艺而得到的纤维材料。生物基聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纤维是以甘油、葡萄糖或淀粉等为原料通过微生物发酵法生产的1,3-丙二醇和对苯二甲酸为聚合单体，经熔融纺丝制备而成的。生物基PTT纤维兼具了尼龙的柔软性、腈纶的蓬松性、涤纶的抗污性以及本身固有的弹性，受到广泛的关注。为了提高其市场附加值，功能性PTT织物的开发将具有更广阔的市场发展潜力。
环糊精是由α-(1,4)-葡萄糖苷键将六至八个D-吡喃葡萄糖单元连接而成的环状有机物，其结构呈上宽下窄的中空环筒状。许多研究表明，将β-环糊精整理到织物上可以丰富织物功能性，进一步提高织物的附加价值。例如由于β-环糊精分子具有空腔外部的亲水性、空腔对药物分子与金属离子等客体分子的包合性、空腔内部大量的羟基活性基团等特性，β-环糊精整理的织物在医疗、污水处理等众多领域具有很大的潜在应用价值。
日常生活中的纺织品是一些有害微生物(包括革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌等)的温床，通过赋予服装抗菌功能来杀灭有害微生物并抑制其增殖，从而获得卫生保健效果可以很大程度上规避人们被细菌传染引起疾病的风险。因此，PTT纤维抗菌功能的开发研究对于PTT纤维织物的应用具有非常重要的现实意义。
目前，中国专利CN108149485A、中国专利CN108951129A均公开了在非黏胶织造布上进行抗菌整理的方法，即制备β-环糊精纳米银溶液，再将织物在所得整理液中二浸二轧，得到β-环糊精纳米银抗菌织物。上述专利发明使用的纳米银对光敏感性强，在使用的过程中容易出现织物变色现象，而且纳米银具有微毒、成本高等缺点。在工艺上，上述发明专利是先制备β-环糊精纳米银抗菌溶液，再利用浸轧的方法对织物进行抗菌整理，在焙烘的过程中纳米银容易造成织物的色变。此外，由于环糊精与织物间的交联效率不能达到100％，在浸轧抗菌整理液的过程中，未交联的环糊精中仍然包覆纳米银，造成了纳米银的浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生物基PTT抗菌织物的整理方法，以填补现有生物基PTT功能面料相关技术的空白。
本发明提供了一种生物基PTT抗菌织物的整理方法，包括：
(1)将生物基PTT织物进行碱减量处理；
(2)将步骤(1)中碱减量处理后的生物基PTT织物加入到整理液中，整理，取出织物水洗，然后预烘，焙烘，其中整理液为：β-环糊精50-70g/L，交联剂50-70g/L，催化剂10-15g/L；浴比为1:95-105；
(3)将步骤(2)中焙烘后的织物加入到金属盐溶液中，整理，烘干，得到抗菌PTT织物；其中，浴比为1:95-105。
所述步骤(1)中减减量处理为：在55-65℃下将生物基PTT织物加入氢氧化钠溶液中，并以1-3℃/min的升温速度升温至85-95℃，保温60min，然后将织物在70-90℃下热水洗1-3min，然后常温水洗1-3min，其中氢氧化钠溶液的浓度为20-40g/L，浴比为1:50-70。
所述氢氧化钠溶液浓度为30g/L；浴比为1:60。
所述步骤(2)中将步骤(1)中碱减量处理后的生物基PTT织物加入到整理液中是在温度为55-65℃下进行。
所述步骤(2)中整理为：以1-3℃/min升温至85-95℃，保温55-65min。
所述步骤(2)中水洗为：将织物在70-90℃下热水洗1-3min，然后常温水洗1-3min。
所述步骤(2)中预烘温度为85-95℃，预烘时间为1-3min。
所述步骤(2)中焙烘温度为120-140℃，焙烘时间为1-3min。
所述步骤(2)中交联剂为一水合柠檬酸；催化剂为次亚磷酸钠。
所述步骤(3)中将步骤(2)中焙烘后的织物加入到金属盐溶液中是在60-80℃下进行的。
所述步骤(3)中金属盐溶液为8-10g/L的5H2O·CuSO4或7H2O·ZnSO4溶液。
所述步骤(3)中整理温度为60-80℃，整理时间为60-80min。
所述步骤(3)中烘干温度为80℃。
本发明还提供一种上述方法得到的抗菌PTT织物。
本发明还提供一种上述方法得到的抗菌PTT织物的应用。
本发明中PTT纤维的分子单元是对苯二甲酸丙二醇酯，且分子链之间通过酯键相连，导致PTT纤维的分子链上不存在活性基团，无法通过共价键或离子键与β-环糊精相结合，只能通过使用交联剂交联，达到令β-环糊精与PTT纤维结合的目的。多元羧酸是一种常用的交联剂，多元羧酸的羧基与β-环糊精的羟基之间能够发生酯化反应，在PTT纤维上形成网状的聚合物，从而将β-环糊精附着在纤维上。
本发明基于金属离子与环糊精的络合效率高的前提，先将β-环糊精交联到织物上，提高环糊精与织物的结合牢度。然后，通过环糊精与金属盐之间的原位络合作用，采用浸渍吸附整理的简单方式，将金属离子固着到织物上，实现抗菌性能。不仅避免了金属盐的浪费，减少了金属盐对环境的影响，降低了成本，而且通过研究环糊精与金属离子的络合能力，可以有效地控制调节金属离子的负载量，对生产过程实现有效控制。并且本发明所使用的的铜离子、锌离子在环糊精的配位络合作用下，性能更加稳定，其抗菌性也得到了提升。此外，这种整理方法，能够实现阳离子染料与金属离子同浴染色抗菌整理，简化了加工流程。
有益效果
(1)本发明首次利用环糊精与Cu2+/Zn2+的包合作用，借助交联剂整理到生物基PTT织物上，制备抗菌织物。对于基于生物基PTT织物环糊精络合金属离子整理中，金属离子的选择是铜离子和锌离子，与传统的银离子相比，在使用过程避免了银离子易变色的缺点。
(2)本发明所得的抗菌PTT织物具有抗菌广谱性，对革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌均有良好的抑制效果，Cu2+对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别达到了95％和89％，Zn2+对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别达到了87％和84％，并且不会使细菌产生耐药性。
(3)本发明整理后的织物抗菌性能较好，在常温条件下，织物依然保持了形状记忆功能，并且保型性好，弹力效果明显。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明实施例1中β-CD/PTT织物(a，b，c)和Cu2+/β-CD/PTT织物(d，e，f)以及实施例2中Zn2+/β-CD/PTT织物(g，h，i)对大肠杆菌的抗菌测试图，其中，×100，×102，×104均为抗菌测试后菌液的稀释倍数。
图3为本发明实施例1中β-CD/PTT织物(a，b，c)和Cu2+/β-CD/PTT织物(d，e，f)以及实施例2中Zn2+/β-CD/PTT织物(g，h，i)对金黄色葡萄球菌的抗菌测试图，其中，×100，×102，×104均为抗菌测试后菌液的稀释倍数。
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。
所用织物是江苏盛虹集团有限公司提供的生物基PTT织物，其经纬密度为86×43T/cm，克重135g/m2。
实施例1
(1)由于该生物基PTT材料为聚酯材料，本发明第一步利用碱减量工艺对织物进行处理，并进行了碱减量前处理对环糊精整理效果的对比试验，未经减量的织物与减量后的织物经环糊精整理后的增重率分别为7.8％和11.8％，因此碱减量可以提高环糊精整理的结合率。碱减量工艺中的氢氧化钠溶液浓度30g/L，浴比为1:60。在60℃下将生物基PTT织物加入氢氧化钠溶液中，并以2℃/min的升温速度升温至90℃，保温60min，然后将织物在80℃左右的温度下进行热水洗，水洗时间为2min，然后再进行常温水洗，水洗时间为2min。
(2)环糊精整理，在常温下向整理浴中加入整理剂，整理液具体配方为：以水作为溶剂，β-环糊精60g/L，一水合柠檬酸60g/L，次亚磷酸钠12g/L，然后在起始温度60℃向整理液中加入步骤(1)中PTT织物，浴比为1:100，以2℃/min升温至90℃，保温60min，取出后将织物在80℃左右的温度下进行热水洗，水洗时间为2min，然后再进行常温水洗，水洗时间为2min，预烘温度90℃，保持2min，在140℃下焙烘，时间2min，所得β-CD/PTT织物增重率为11.8％。
(3)浸渍金属硫酸盐溶液，将经过环糊精整理的织物在60℃的条件下加入到8g/L的5H2O·CuSO4水溶液中，浴比为1:100，60℃保温80min后，80℃烘干3min，得到Cu2+/β-CD/PTT织物，Cu2+吸附量为41.32mg/g。
(4)对所得织物进行折皱回复角检测(GB/T 3819-1997纺织品织物折痕回复性的测定回复角法)以表征其记忆性能。分别进行10次检测计算其平均值，未经整理的织物折皱回复角为147.3°，整理后织物的折皱回复角平均值为141.7°，基本保持不变，表明整理后的织物记忆性优良；对整理后织物进行力学性能测试(GB/T 3923.1-2013纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定；FZ/T 01034-2008机织物拉伸弹性试验方法)，其断裂强度846.4，断裂伸长率64.1％，弹性伸长率30.7％，弹性回复率24％，结果表明整理后织物具有良好的力学性能。
实施例2
根据实施例1，将步骤(3)中金属硫酸盐溶液改为10g/L的7H2O·ZnSO4溶液，织物在10g/L的7H2O·ZnSO4溶液中以80℃处理60min，其余均与实施例1相同，得到Zn2+/β-CD/PTT织物，Zn2+吸附量为31.68mg/g。
实施例3
根据实施例1，步骤(2)中的焙烘温度改为120℃，焙烘时间改为3min，其余均与实施例1相同，得到的β-CD/PTT织物折皱回复角有所提升，平均值为143.9°，即可记忆性有所提升，手感较实施例1好，但织物增重率下降为10.2％。在实际应用中可根据不同需要调整焙烘温度和焙烘时间。
实施例4
根据实施例1，步骤(3)中保温温度改为以70℃保温60min，其余均与实施例1相同，得到Cu2+/β-CD/PTT织物，其折皱回复角为143.2°，Cu2+吸附量为43.27mg/g，吸附量有所提升。
按照标准GB/T 20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分-振荡法》，对实施例1和2中抗菌PTT织物分别对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌进行抗菌测试，效果如图2、图3所示。标准给出的抑菌率计算公式如下：
Figure BDA0002262710420000051
其中：
Y——试样的抑菌率
Wt——对照样β-CD/PTT织物24h振荡接触后活菌浓度的平均值
Qt——抗菌织物24h振荡接触后烧瓶内活菌浓度的平均值
按照抑菌率的计算公式可以计算出Cu2+/β-CD/PTT织物与Zn2+/β-CD/PTT织物分别对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率，结果如表1所示：
表1
织物 对大肠杆菌的抑菌率 对金黄色葡萄球菌的抑菌率
Cu<sup>2+</sup>/β-CD/PTT织物 94.68％ 89.36％
Zn<sup>2+</sup>/β-CD/PTT织物 86.48％ 83.55％

Claims (10)

1.一种生物基PTT抗菌织物的整理方法，包括：
(1)将生物基PTT织物进行碱减量处理；
(2)将步骤(1)中碱减量处理后的生物基PTT织物加入到整理液中整理，取出织物水洗，然后预烘，焙烘，其中整理液为：β-环糊精50-70g/L，交联剂50-70g/L，催化剂10-15g/L；浴比为1:95-105；
(3)将步骤(2)中焙烘后的织物加入到金属盐溶液中，整理，烘干，得到抗菌PTT织物；其中，浴比为1:95-105。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(1)中减减量处理为：在55-65℃下将生物基PTT织物加入氢氧化钠溶液中，并以1-3℃/min的升温速度升温至85-95℃，保温60min，然后将织物在70-90℃下热水洗1-3min，然后常温水洗1-3min，其中氢氧化钠溶液的浓度为20-40g/L，浴比为1:50-70。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(2)中将步骤(1)中碱减量处理后的生物基PTT织物加入到整理液中是在温度为55-65℃下进行。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(2)中整理为：以1-3℃/min升温至85-95℃，保温55-65min。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(2)中水洗为：将织物在70-90℃下热水洗1-3min，然后常温水洗1-3min；预烘温度为85-95℃，预烘时间为1-3min。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(2)中焙烘温度为120-140℃，焙烘时间为1-3min；交联剂为一水合柠檬酸；催化剂为次亚磷酸钠。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(3)中将步骤(2)中焙烘后的织物加入到金属盐溶液中是在60-80℃下进行的；金属盐溶液为8-10g/L的CuSO4·5H2O或ZnSO4·7H2O溶液。
8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(3)中整理温度为60-80℃，整理时间为60-80min。
9.一种如权利要求1所述方法得到的抗菌PTT织物。
10.一种如权利要求1所述方法得到的抗菌PTT织物的应用。
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