CN115612106A - 一种高效的抗菌整理剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纺织品后整理技术领域，更具体地，涉及一种高效的抗菌整理剂的制备方法。以端环氧硅油和胺类物质为原料，在有机溶剂体系中，进行环氧开环，通过本体聚合的方法制得直链嵌段硅油原油，然后加入乳化剂，乳化制备得到抗菌整理剂；其中，所述胺类物质为叔胺或聚醚胺。制备的高效抗菌整理剂整理出来的织物具有较好的抗菌效果，针对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌，抗菌率均能达到90％以上，优选实施例中抗菌率可达99.9％以上。

Description

一种高效的抗菌整理剂的制备方法
技术领域
本发明属于纺织品后整理技术领域，更具体地，涉及一种高效的抗菌整理剂的制备方法。
背景技术
随着生活水平的提高，人们越来越重视生活的质量，希望能获得有舒适感的衣着，特别是安全、健康、卫生、清洁等″绿色″观念的形成，使纺织品的抗菌、防霉、防臭等后整理加工更加受到人们的重视。
目前，市场上也有通过后整理加工法赋予纺织物抗菌功效，主要分为天然抗菌剂、有机抗菌剂和无机抗菌剂。日常人们穿的贴身衣物，有时候是一种保护，但有时候也会成为致病菌的“温床”。但目前很少有报道抗菌率在99％及以上甚至达到99.9％的抗菌整理剂。90％的抗菌率可能容易达到，但要进一步提高至99％及以上，却存在一定的难度。面临市场上日益提高的应用需求，有必要研究一种更加高效的抗菌整理剂。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种高效的抗菌整理剂的制备方法，以解决现有技术抗菌整理剂抗菌效果欠佳等的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种抗菌整理剂的制备方法，以端环氧硅油和胺类物质为原料，在含有催化剂和有机溶剂的体系中，进行环氧开环，通过本体聚合的方法制备得到直链嵌段硅油原油，然后加入乳化剂，乳化制备得到抗菌整理剂；其中，所述胺类物质为叔胺或聚醚胺。
优选地，所述端环氧硅油为平均分子量2000～15000的双端环氧硅油。
优选地，所述聚醚胺为平均分子量200～900的直链双端氨基聚醚中的一种或多种。
优选地，所述叔胺为四甲基乙二胺和/或四甲基己二胺。
优选地，所述端环氧硅油和胺类物质按照环氧：氨基的摩尔比为1:(1.0～2.0)投料。
优选地，所述有机溶剂为二丙二醇丁醚、异丙醇和二乙二醇丁醚中的一种或两种。
优选地，所述催化剂为乙酸和/或月桂酸。
优选地，所述本体聚合的反应温度为70～100℃，反应时间为6～12h。
进一步优选地，所述本体聚合的反应温度为75～85℃，反应时间为7～9h。
优选地，所述乳化具体包括如下步骤：
(1)将所述直链嵌段硅油原油、二乙二醇丁醚、脂肪醇聚氧乙烯醚按照质量比60～70g：25～30g：20～30g混合后搅拌30～60min；
(2)将冰乙酸与去离子水按照质量比1～3g：50～60g混合均匀，得到乙酸水溶液，备用；
(3)将步骤(2)的乙酸水溶液与步骤(1)的体系混合，搅拌30～60min，得到透明澄清的高效抗菌整理剂。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明以端环氧硅油和胺类物质为原料，在含有催化剂的有机溶剂体系中，进行环氧开环，通过本体聚合的方法制得直链嵌段硅油原油，然后加入乳化剂，乳化制备得到抗菌整理剂。本发明制备得到的抗菌整理剂抗菌效果均能够达到90％以上。
(2)本发明优选实施例中通过对原料种类及用量进行优化，制备的高效抗菌整理剂整理出来的织物具有较好的抗菌效果，针对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌，抗菌率均能达到99.9％或以上。
(3)本发明抗菌整理剂制备方法简单，生产过程成熟、稳定，可实现工业化生产，同时，该整理剂不含甲醛、APEO及重金属等化学成分，非常环保。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的一种抗菌整理剂的制备方法，以端环氧硅油和胺类物质为原料，在含有催化剂和有机溶剂的体系中，进行环氧开环，通过本体聚合的方法制得直链嵌段硅油原油，然后加入乳化剂，乳化制备得到抗菌整理剂；其中，所述胺类物质为叔胺或聚醚胺。
一些实施例中，所述端环氧硅油为平均分子量2000～15000的双端环氧硅油。所述聚醚胺为平均分子量200～900的直链双端氨基聚醚中的一种或多种，包括但不限于为ED600、ED900。所述叔胺为四甲基乙二胺和/或四甲基己二胺。所述端环氧硅油和胺类物质按照环氧：氨基的摩尔比为1:(1.0～2.0)投料。
本发明采用的不同分子量的端环氧硅油原料可按照常规合成方法得到，一些实施例中，采用如下方法制备得到：将端含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚按摩尔比1:1.0～1.2投入反应瓶中，在氯铂酸催化下发生硅氢加成反应，80～100℃反应2～4h后脱除低沸物即得端环氧硅油。
一些实施例中，所述有机溶剂为二丙二醇丁醚、异丙醇和二乙二醇丁醚中的一种或两种。不同的有机溶剂时该环氧开环的反应活性有一定的差异，较佳的溶剂为异丙醇。所述催化剂为乙酸和/或月桂酸。采用不同的催化剂对反应活性也有一定的差异，较佳的催化剂为乙酸。
一些实施例中，所述本体聚合的反应温度为70～100℃，较佳为75～85℃，反应时间为6～12h，较佳为7～9h。
本发明先以端环氧硅油和胺类物质为原料，在含有催化剂和有机溶剂的体系中，进行环氧开环，通过本体聚合的方法制得直链嵌段硅油原油，然后按照常规的乳化方法，制备相应的硅油乳液，即本发明抗菌整理剂。具体步骤如下：
(1)将直链嵌段硅油原油、二乙二醇丁醚、脂肪醇聚氧乙烯醚按照质量比60～70g：25～30g：20～30g混合后搅拌30～60min；
(2)将冰乙酸与去离子水按照质量比1～3g：50～60g混合均匀，得到乙酸水溶液，备用；
(3)缓慢将步骤(2)的乙酸水溶液加入到步骤(1)的体系中，搅拌30～60min，最后得到透明澄清的高效抗菌整理剂。
以下为实施例：
实施例1
将130g端环氧硅油(平均分子量＝8000)、12g聚醚胺ED600、2.4g乙酸和116g异丙醇，投入到装有回流装置和温度计的四口烧瓶中，在搅拌下升温至80℃，恒温回流反应8h，得到淡黄色透明的直链嵌段硅油原油a1。
实施例2
将130g端环氧硅油(平均分子量＝8000)、18g聚醚胺ED900、2.4g乙酸和120g异丙醇，投入到装有回流装置和温度计的四口烧瓶中，在搅拌下升温至80℃，恒温回流反应8h，得到淡黄色透明的直链嵌段硅油原油a2。
实施例3
将130g端环氧硅油(平均分子量＝8000)、2.32g四甲基乙二胺、2.4g乙酸和109g异丙醇，投入到装有回流装置和温度计的四口烧瓶中，在搅拌下升温至80℃，恒温回流反应8h，得到淡黄色透明的直链嵌段硅油原油a3。
实施例4
将130g端环氧硅油(平均分子量＝8000)、3.44g四甲基己二胺、2.4g乙酸和109g异丙醇，投入到装有回流装置和温度计的四口烧瓶中，在搅拌下升温至80℃，恒温回流反应8h，得到淡黄色透明的直链嵌段硅油原油a4。
实施例5
将65g端环氧硅油(平均分子量＝4000)、12g聚醚胺ED600、2.4g乙酸和64g异丙醇，投入到装有回流装置和温度计的四口烧瓶中，在搅拌下升温至80℃，恒温回流反应8h，得到淡黄色透明的直链嵌段硅油原油a5。
实施例6
将65g端环氧硅油(平均分子量＝4000)、18g聚醚胺ED900、2.4g乙酸和68g异丙醇，投入到装有回流装置和温度计的四口烧瓶中，在搅拌下升温至80℃，恒温回流反应8h，得到淡黄色透明的直链嵌段硅油原油a6。
实施例7
将65g端环氧硅油(平均分子量＝4000)、2.32g四甲基乙二胺、2.4g乙酸和56g异丙醇，投入到装有回流装置和温度计的四口烧瓶中，在搅拌下升温至80℃，恒温回流反应8h，得到淡黄色透明的直链嵌段硅油原油a7。
实施例8
将65g端环氧硅油(平均分子量＝4000)、3.44g四甲基己二胺、2.4g乙酸和57g异丙醇，投入到装有回流装置和温度计的四口烧瓶中，在搅拌下升温至80℃，恒温回流反应8h，得到淡黄色透明的直链嵌段硅油原油a8。
对比例1
将130g端环氧硅油(平均分子量＝8000)、4.25gN,N-二甲基十二烷基胺、1.2g乙酸和109g异丙醇，投入到装有回流装置和温度计的四口烧瓶中，在搅拌下升温至80℃，恒温回流反应8h，得到淡黄色透明的直链嵌段硅油原油a9。
对比例2
将65g端环氧硅油(平均分子量＝4000)、4.25gN,N-二甲基十二烷基胺、1.2g乙酸和57g异丙醇，投入到装有回流装置和温度计的四口烧瓶中，在搅拌下升温至80℃，恒温回流反应8h，得到淡黄色透明的直链嵌段硅油原油a10。
对比例3
将100g侧链含氢硅油(平均分子量＝8000)、110g端环氧基烯丙基聚醚(平均分子量＝480)、0.1％的氯铂酸-异丙醇溶液10g作为催化剂、210g异丙醇投入到装有回流装置和温度计的四口烧瓶中，在搅拌下升温至80℃，恒温回流反应3h，降温至50℃以下，得到侧链聚醚环氧基硅油Z1；将1100g侧链聚醚环氧基硅油Z1、27g四甲基己二胺和35g冰醋酸加入到装有回流装置和温度计的四口烧瓶中，在搅拌下升温至80℃，恒温回流反应4h，脱除异丙醇，得到淡黄色透明的侧链嵌段硅油原油a11。
对比例4
将100g侧链含氢硅油(平均分子量＝8000)、230g端环氧基烯丙基聚醚(平均分子量＝1000)、0.1％的氯铂酸-异丙醇溶液10g作为催化剂、330g异丙醇投入到装有回流装置和温度计的四口烧瓶中，在搅拌下升温至80℃，恒温回流反应3h，降温至50℃以下，得到侧链聚醚环氧基硅油Z2；将1100g侧链聚醚环氧基硅油Z2、27g四甲基己二胺和35g冰醋酸加入到装有回流装置和温度计的四口烧瓶中，在搅拌下升温至80℃，恒温回流反应4h，脱除异丙醇，得到淡黄色透明的侧链嵌段硅油原油a12。
将上述制备的嵌段硅油原油a1～a12，分别按照常规的乳化方法，制备相应的硅油乳液b1～b12(嵌段硅油原油a1乳化得到的乳液为b1，嵌段硅油原油a2乳化得到的乳液为b2，以此类推，嵌段硅油原油a12乳化得到的乳液为b12)。具体步骤如下：
(1)将65g嵌段硅油原油a1～a12中的一种、28g二乙二醇丁醚、25g脂肪醇聚氧乙烯醚投入到500ml烧杯中，搅拌50min；
(2)将2g冰乙酸加入到55g去离子水中，混合均匀，备用；
(3)缓慢将步骤2的乙酸水混合液加入到步骤1的体系中，都加完后继续搅拌40min，最后分别得到透明澄清的抗菌整理剂b1～b12。
对抗菌整理剂b1～b12进行了抗菌性能测试。首先，对织物进行柔软整理，步骤如下：
l、将织物一浸一轧，压力为3kg/cm2，轧余率为70％；
2、再在140℃下焙烘2min。
其次，将制得的布样回潮30min，然后进行抗菌性能测试。
参考GB/T 20944.2-2007中的吸收法进行检测，检测结果如下：
表1针对大肠杆菌的抗菌率实验结果
Figure BDA0003930461700000071
Figure BDA0003930461700000081
表2针对金黄色葡萄球菌的抗菌率实验结果
Figure BDA0003930461700000082
表3针对白色念珠菌的抗菌率实验结果
Figure BDA0003930461700000083
Figure BDA0003930461700000091
判定标准：
1、细菌生长值≥1.5，表示细菌活性正常；
2、抗菌值≥1.0或抗菌率≥90.0％，表示样品具有抗菌效果；抗菌值≥2.0或抗菌率≥99.0％，表示样品具有良好的抗菌效果。
由以上实验结果可以看出，b1至b12对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌均具有抗菌效果；其中b3、b4、b7、b8对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌均具有良好的抗菌效果，b7、b8对大肠杆菌也具有良好的抗菌效果。
从实施例3、4、7、8可知，其制备得到的直链嵌段硅油原油具有季铵盐结构，季铵盐带正电，而细菌通常带负电荷，对应制备得到的季铵盐抗菌整理剂与细菌接触时，可能由于其阳离子吸附带负电荷的细菌，抑制了细菌的呼吸功能，使细菌接触后死亡。而实施例1、2、5、6制备的嵌段硅油原油为非季铵盐结构，所以对应制备的抗菌整理剂抗菌效果可能相对差一些。对比例1、2制备的嵌段硅油原油虽为季铵盐结构，但由于采用的胺类物质为N,N-二甲基十二烷基胺，制备得到的季铵盐结构可能与本发明实施例制备得到的嵌段硅油原油季铵盐结构有不同，导致其抗菌整理剂杀菌效果相对较差。另外，从表1可以看出，b7、b8对大肠杆菌的抗菌率明显好于同为季铵盐结构的b3、b4，可能的原因是b7、b8比b3、b4的硅氧烷链节少，季铵盐链节多。对比例3和对比例4采用侧链含氢硅油为原料，制备得到的嵌段硅油原油为侧链型嵌段硅油，对比例3和对比例4虽然采用了与本发明实施例相同种类的胺类物质四甲基己二胺，但是通过抗菌测试可知，侧链型嵌段硅油原油制备得到的抗菌整理剂其抗菌效果达不到本发明实施例直链嵌段硅油合成的抗菌整理剂的抗菌效果。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗菌整理剂的制备方法，其特征在于，以端环氧硅油和胺类物质为原料，在含有催化剂和有机溶剂的体系中，进行环氧开环，通过本体聚合的方法制备得到直链嵌段硅油原油，然后加入乳化剂，乳化制备得到抗菌整理剂；其中，所述胺类物质为叔胺或聚醚胺。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述端环氧硅油为平均分子量2000～15000的双端环氧硅油。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚醚胺为平均分子量200～900的直链双端氨基聚醚中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述叔胺为四甲基乙二胺和/或四甲基己二胺。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述端环氧硅油和胺类物质按照环氧：氨基的摩尔比为1:(1.0～2.0)投料。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为二丙二醇丁醚、异丙醇和二乙二醇丁醚中的一种或两种。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为乙酸和/或月桂酸。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述本体聚合的反应温度为70～100℃，反应时间为6～12h。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述本体聚合的反应温度为75～85℃，反应时间为7～9h。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乳化具体包括如下步骤：
(1)将所述直链嵌段硅油原油、二乙二醇丁醚、脂肪醇聚氧乙烯醚按照质量比60～70g：25～30g：20～30g混合后搅拌30～60min；
(2)将冰乙酸与去离子水按照质量比1～3g：50～60g混合均匀，得到乙酸水溶液，备用；
(3)将步骤(2)的乙酸水溶液与步骤(1)的体系混合，搅拌30～60min，得到透明澄清的高效抗菌整理剂。
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