CN112680964A - 一种层层自组装制备抗菌面料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种层层自组装制备抗菌面料的方法，包括如下步骤：将棉织物浸渍壳聚糖整理液中，得到表面带正电的棉织物；分别以改性氧化石墨烯溶液作为聚阴离子溶液，以壳聚糖酸性溶液作为聚阳离子溶液，将上述表面带正电的棉织物先浸渍改性氧化石墨烯溶液，再浸渍壳聚糖酸性溶液，完成层层自组装的第一层，重复上述组装过程，得到所述抗菌面料；这里，所述改性氧化石墨烯为卤胺改性氧化石墨烯。本发明提出的一种层层自组装制备抗菌面料的方法，反应条件温和，工艺简单，所得抗菌面料不仅具有优越高效的抗菌性能，而且具有良好的服用性能。

Description

一种层层自组装制备抗菌面料的方法

技术领域

本发明涉及纺织品生产技术领域，尤其涉及一种层层自组装制备抗菌面料的方法。

背景技术

微生物广泛存在于日常生活环境中，纺织品被认为是支持细菌、真菌等微生物生长的媒介。人体皮肤和与之接触的纺织品上的有利条件如湿度、温度和营养物(皮肤分泌物)能使细菌迅速繁殖，并分解各种有机物，产生不愉快的气味，甚至会使纺织品颜色改变，强力下降，从而使纺织品的外品质下降。棉纤维中的糖类在一定条件下能为微生物繁殖提供能量，更易滋生病菌，因此研究对棉织物的抗菌整理有着极其重要的意义。

卤胺抗菌剂的结构中具有一个或多个N-X键(其中X为Cl、Br或I，Cl较为常见)，以有机物或无机物的形式存在，可通过次卤酸盐溶液如次氯酸钠直接对胺类化合物、酰胺类化合物及酰亚胺类化合物进行氧化，使其结构中的N-H键转变为N-X键。由于分子结构中存在的活性卤原子，其表现出广谱、高效的抗菌性能，且相对于其他类型的抗菌剂来讲，不容易使微生物产生耐药性，卤胺抗菌剂除了具有优异的抗菌效果，同时具有较好的稳定性、再生性、耐久性，成本低廉且对生物和环境友好。

然而，将上述卤胺类抗菌剂用于织物的整理加工方法都是轧烘焙，需要高温焙烘织物，并且要加入交联剂或者引发剂才可以通过化学键的形式接枝到棉织物上，增加了原料的成本。而近年来，层层自组装技术在纺织品的改性加工中得到了越来越多的应用。相对于轧烘焙工艺，层层自组装技术具有制备简单、厚度可控、可以组合控制不同的生物分子等优点。层层自组装技术是一种全新的方法，它通过在织物表面交替吸附阴阳离子形成功能性的薄膜，赋予纺织品多功能性的同时，对纺织品本身的优良性质的影响很小。

鉴于此，研究出一种层层自组装制备抗菌面料的方法，具有十分重要的意义。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种层层自组装制备抗菌面料的方法，反应条件温和，工艺简单，所得抗菌面料不仅具有优越高效的抗菌性能，而且具有良好的服用性能。

本发明提出的一种层层自组装制备抗菌面料的方法，包括如下步骤：

S1、将棉织物浸渍壳聚糖整理液中，得到表面带正电的棉织物；

S2、分别以改性氧化石墨烯溶液作为聚阴离子溶液，以壳聚糖酸性溶液作为聚阳离子溶液，将上述表面带正电的棉织物先浸渍改性氧化石墨烯溶液，再浸渍壳聚糖酸性溶液，完成层层自组装的第一层，重复上述组装过程，得到所述抗菌面料；

这里，所述改性氧化石墨烯为卤胺改性氧化石墨烯。

优选地，所述层层自组装过程中，在浸渍聚阴离子溶液或者聚阳离子溶液之前都用去离子水对棉织物进行充分洗涤。

优选地，所述壳聚糖整理液按重量百分比包括：1-5wt％壳聚糖、0.01-1wt％交联剂环氧氯丙烷、1-6wt％醋酸和余量水。

优选地，所述壳聚糖酸性溶液为含量0.3-0.5wt％的壳聚糖醋酸溶液，pH值为5-6。

优选地，所述卤胺改性氧化石墨烯是通过将氧化石墨烯与接枝有硅烷偶联剂的二甲基海因进行反应，再氯化后得到；

这里，所述接枝硅烷偶联剂的二甲基海因是通过将3-氯丙基三乙氧基硅烷和5，5-二甲基海因进行亲核反应得到；

优选地，所述接枝硅烷偶联剂的二甲基海因的结构式如下所示：

优选地，所述氧化石墨烯与接枝有硅烷偶联剂的二甲基海因的质量比为1:0.3-0.5。

优选地，所述氯化采用含量0.1-10wt％的次氯酸钠溶液。

优选地，所述改性氧化石墨烯溶液为浓度1-3g/L的分散液。

优选地，步骤S1中，将棉织物浸渍壳聚糖酸性溶液中时，时间为15-25min；

步骤S2中，将上述表面带正电的棉织物先浸渍在改性氧化石墨烯溶液中时，时间为15-25min，再浸渍在壳聚糖酸性溶液中时，时间亦为15-25min。

本发明还提出一种抗菌面料，其是上述制备方法制备得到。

本发明所提出的一种层层自组装制备抗菌面料的方法，通过将棉织物采用环氧氯丙烷作为交联剂，用化学交联方式将壳聚糖接枝于棉织物表面，使织物带正电，再利用氧化石墨烯和壳聚糖的静电吸附作用，使得氧化石墨烯与壳聚糖层层交替沉积在棉织物表面。这里，由于氧化石墨烯通过硅烷偶联剂将海因卤胺化合物接枝于表面，因此通过上述自组装制备的棉织物将具有良好的抗菌效果。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但是应该明确提出这些实施例用于举例说明，但是不解释为限制本发明的范围。

实施例1

一种层层自组装制备抗菌面料的方法，其制备方法包括如下步骤：

S1、将壳聚糖加入3wt％醋酸水溶液中，充分搅拌使壳聚糖溶解完全后，再加入环氧氯丙烷，搅拌均匀后，得到壳聚糖浓度为3wt％、环氧氯丙烷浓度为0.5wt％的壳聚糖整理液；

将棉织物浸渍于上述壳聚糖整理液中，室温下浸渍20min，一浸一轧，轧余率80％，80℃预烘10min，清水冲洗，烘干，得到表面带正电的棉织物；

S2、将壳聚糖溶于0.5wt％的醋酸水溶液中，得到0.4wt％壳聚糖醋酸溶液，即为聚阳离子溶液；将卤胺改性氧化石墨烯加入水中分散均匀，得到2g/L的分散液，即为聚阴离子溶液；

将上述表面带正电的棉织物浸入聚阴离子溶液中20min，去离子水洗干净，烘干后在浸入聚阳离子溶液中20min，去离子水洗干净，烘干后重复上述操作3次，即得到所述抗菌面料；

这里，所述卤胺改性氧化石墨烯是通过下述方法制备得到：将5，5-二甲基海因和等摩尔量的氢氧化钠加入到无水乙醇中，室温搅拌溶解完全，除去溶剂后得到5，5-二甲基海因钠盐；将该5，5-二甲基海因钠盐加入DMF中，再加入与等摩尔量的3-氯丙基三乙氧基硅烷，氮气保护下在90℃下搅拌反应16h，过滤抽提去除NaCl，再除去溶剂，得到接枝有硅烷偶联剂的二甲基海因；将氧化石墨烯在乙醇中分散均匀，再加入氧化石墨烯质量40％的接枝有硅烷偶联剂的二甲基海因，室温搅拌反应6h，过滤，醇洗，烘干，再浸渍于0.5wt％次氯酸钠溶液中60min，取出后水洗干净，45℃烘干，即得到所述卤胺改性氧化石墨烯。

实施例2

一种层层自组装制备抗菌面料的方法，其制备方法包括如下步骤：

S1、将壳聚糖加入6wt％醋酸水溶液中，充分搅拌使壳聚糖溶解完全后，再加入环氧氯丙烷，搅拌均匀后，得到壳聚糖浓度为5wt％、环氧氯丙烷浓度为1wt％的壳聚糖整理液；

将棉织物浸渍于上述壳聚糖整理液中，室温下浸渍25min，一浸一轧，轧余率80％，80℃预烘10min，清水冲洗，烘干，得到表面带正电的棉织物；

S2、将壳聚糖溶于0.5wt％的醋酸水溶液中，得到0.3wt％壳聚糖醋酸溶液，即为聚阳离子溶液；将卤胺改性氧化石墨烯加入水中分散均匀，得到1g/L的分散液，即为聚阴离子溶液；

将上述表面带正电的棉织物浸入聚阴离子溶液中15min，去离子水洗干净，烘干后在浸入聚阳离子溶液中25min，去离子水洗干净，烘干后重复上述操作3次，即得到所述抗菌面料；

这里，所述卤胺改性氧化石墨烯是通过下述方法制备得到：将5，5-二甲基海因和等摩尔量的氢氧化钠加入到无水乙醇中，室温搅拌溶解完全，除去溶剂后得到5，5-二甲基海因钠盐；将该5，5-二甲基海因钠盐加入DMF中，再加入与等摩尔量的3-氯丙基三乙氧基硅烷，氮气保护下在90℃下搅拌反应16h，过滤抽提去除NaCl，再除去溶剂，得到接枝有硅烷偶联剂的二甲基海因；将氧化石墨烯在乙醇中分散均匀，再加入氧化石墨烯质量30％的接枝有硅烷偶联剂的二甲基海因，室温搅拌反应6h，过滤，醇洗，烘干，再浸渍于0.5wt％次氯酸钠溶液中60min，取出后水洗干净，45℃烘干，即得到所述卤胺改性氧化石墨烯。

实施例3

一种层层自组装制备抗菌面料的方法，其制备方法包括如下步骤：

S1、将壳聚糖加入1wt％醋酸水溶液中，充分搅拌使壳聚糖溶解完全后，再加入环氧氯丙烷，搅拌均匀后，得到壳聚糖浓度为1wt％、环氧氯丙烷浓度为0.1wt％的壳聚糖整理液；

将棉织物浸渍于上述壳聚糖整理液中，室温下浸渍15min，一浸一轧，轧余率80％，80℃预烘10min，清水冲洗，烘干，得到表面带正电的棉织物；

S2、将壳聚糖溶于0.5wt％的醋酸水溶液中，得到0.5wt％壳聚糖醋酸溶液，即为聚阳离子溶液；将卤胺改性氧化石墨烯加入水中分散均匀，得到3g/L的分散液，即为聚阴离子溶液；

将上述表面带正电的棉织物浸入聚阴离子溶液中25min，去离子水洗干净，烘干后在浸入聚阳离子溶液中15min，去离子水洗干净，烘干后重复上述操作3次，即得到所述抗菌面料；

这里，所述卤胺改性氧化石墨烯是通过下述方法制备得到：将5，5-二甲基海因和等摩尔量的氢氧化钠加入到无水乙醇中，室温搅拌溶解完全，除去溶剂后得到5，5-二甲基海因钠盐；将该5，5-二甲基海因钠盐加入DMF中，再加入与等摩尔量的3-氯丙基三乙氧基硅烷，氮气保护下在90℃下搅拌反应16h，过滤抽提去除NaCl，再除去溶剂，得到接枝有硅烷偶联剂的二甲基海因；将氧化石墨烯在乙醇中分散均匀，再加入氧化石墨烯质量50％的接枝有硅烷偶联剂的二甲基海因，室温搅拌反应6h，过滤，醇洗，烘干，再浸渍于0.5wt％次氯酸钠溶液中60min，取出后水洗干净，45℃烘干，即得到所述卤胺改性氧化石墨烯。

实施例4

一种层层自组装制备抗菌面料的方法，其制备方法包括如下步骤：

S1、将壳聚糖加入3wt％醋酸水溶液中，充分搅拌使壳聚糖溶解完全后，再加入环氧氯丙烷，搅拌均匀后，得到壳聚糖浓度为3wt％、环氧氯丙烷浓度为0.5wt％的壳聚糖整理液；

将棉织物浸渍于上述壳聚糖整理液中，室温下浸渍20min，一浸一轧，轧余率80％，80℃预烘10min，清水冲洗，烘干，得到表面带正电的棉织物；

S2、将壳聚糖溶于0.5wt％的醋酸水溶液中，得到0.4wt％壳聚糖醋酸溶液，即为聚阳离子溶液；将卤胺改性氧化石墨烯加入水中分散均匀，得到2g/L的分散液，即为聚阴离子溶液；

将上述表面带正电的棉织物浸入聚阴离子溶液中20min，去离子水洗干净，烘干后在浸入聚阳离子溶液中20min，去离子水洗干净，烘干后，即得到所述抗菌面料；

这里，所述卤胺改性氧化石墨烯是通过下述方法制备得到：将5，5-二甲基海因和等摩尔量的氢氧化钠加入到无水乙醇中，室温搅拌溶解完全，除去溶剂后得到5，5-二甲基海因钠盐；将该5，5-二甲基海因钠盐加入DMF中，再加入与等摩尔量的3-氯丙基三乙氧基硅烷，氮气保护下在90℃下搅拌反应16h，过滤抽提去除NaCl，再除去溶剂，得到接枝有硅烷偶联剂的二甲基海因；将氧化石墨烯在乙醇中分散均匀，再加入氧化石墨烯质量40％的接枝有硅烷偶联剂的二甲基海因，室温搅拌反应6h，过滤，醇洗，烘干，再浸渍于0.5wt％次氯酸钠溶液中60min，取出后水洗干净，45℃烘干，即得到所述卤胺改性氧化石墨烯。

将实施例获得的抗菌面料进行下述方法所示的性能测试，结果参照表1、表2所示。

抗菌性能测试：参照GB/T 20944.3-2008规定的振荡法测定抗菌面料的抗菌效果，测试结果见下表1。

表1实施例所述抗菌面料的抗菌性能测试结果

服用性能测试：参照GB/T3923-2013测定抗菌面料的拉伸断裂强力，测试结果见下表2。

表2实施例所述抗菌面料的服用性能测试结果

	断裂强力损失率(经向)	断裂强力损失率(纬向)
			棉织物原样	-	-
实施例1	16.7％	14.3％
			实施例2	18.5％	16.5％
实施例3	17.8％	15.9％
			实施例4	12.7％	9.8％

由上表1、2可以得出，实施例1-4所述抗菌面料不仅具有优越高效的抗菌性能，而且具有良好的服用性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种层层自组装制备抗菌面料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将棉织物浸渍壳聚糖整理液中，得到表面带正电的棉织物；

S2、分别以改性氧化石墨烯溶液作为聚阴离子溶液，以壳聚糖酸性溶液作为聚阳离子溶液，将上述表面带正电的棉织物先浸渍改性氧化石墨烯溶液，再浸渍壳聚糖酸性溶液，完成层层自组装的第一层，重复上述组装过程，得到所述抗菌面料；

这里，所述改性氧化石墨烯为卤胺改性氧化石墨烯。

2.根据权利要求1所述层层自组装制备抗菌面料的方法，其特征在于，所述层层自组装过程中，在浸渍聚阴离子溶液或者聚阳离子溶液之前都用去离子水对棉织物进行充分洗涤。

3.根据权利要求1或2所述层层自组装制备抗菌面料的方法，其特征在于，所述壳聚糖整理液按重量百分比包括：1-5wt％壳聚糖、0.1-1wt％环氧氯丙烷、1-6wt％醋酸和余量水。

4.根据权利要求1-3任一项所述层层自组装制备抗菌面料的方法，其特征在于，所述壳聚糖酸性溶液为含量0.3-0.5wt％的壳聚糖醋酸溶液，pH值为5-6。

5.根据权利要求1-4任一项所述层层自组装制备抗菌面料的方法，其特征在于，所述卤胺改性氧化石墨烯是通过将氧化石墨烯与接枝有硅烷偶联剂的二甲基海因进行反应，再氯化后得到；

这里，所述接枝硅烷偶联剂的二甲基海因是通过将3-氯丙基三乙氧基硅烷和5，5-二甲基海因进行亲核反应得到；

优选地，所述接枝硅烷偶联剂的二甲基海因的结构式如下所示：

6.根据权利要求5所述层层自组装制备抗菌面料的方法，其特征在于，所述氧化石墨烯与接枝有硅烷偶联剂的二甲基海因的质量比为1:0.3-0.5。

7.根据权利要求5或6所述层层自组装制备抗菌面料的方法，其特征在于，所述氯化采用含量0.1-10wt％的次氯酸钠溶液。

8.根据权利要求1-7任一项所述层层自组装制备抗菌面料的方法，其特征在于，所述改性氧化石墨烯溶液为浓度1-3g/L的分散液。

9.根据权利要求1-8任一项所述层层自组装制备抗菌面料的方法，其特征在于，步骤S1中，将棉织物浸渍壳聚糖酸性溶液中时，时间为15-25min；

步骤S2中，将上述表面带正电的棉织物先浸渍在改性氧化石墨烯溶液中时，时间为15-25min，再浸渍在壳聚糖酸性溶液中时，时间亦为15-25min。

10.一种抗菌面料，其是权利要求1-9任一项所述制备方法制备得到。