有機(jī)抗菌劑在棉織物上的應(yīng)用

有機(jī)抗菌劑在棉織物上的應(yīng)用

隨著人們生活水平的提高，天然纖維織物深受消費(fèi)者歡迎，但由于其其標(biāo)簽的完整性和其他特點(diǎn)，棉紡織物本身也存在一些缺點(diǎn)。例如，由于棉紡材料對(duì)細(xì)菌和真菌的攻擊比合成纖維敏感得多，因此需要進(jìn)行抗菌整理劑。目前棉織物抗菌整理使用的抗菌劑根據(jù)成分不同主要分為三大類:天然抗菌劑、無(wú)機(jī)抗菌劑和有機(jī)抗菌劑。天然抗菌劑主要為天然植物的提取物,受資源的限制,應(yīng)用推廣有一定困難;無(wú)機(jī)抗菌劑這類化合物的耐洗性很差,殺菌作用比較慢;有機(jī)抗菌劑主要包括醛類、酚類、醇類、過(guò)氧化物類、胍類、醚類等,這些有機(jī)抗菌劑雖然耐洗性比較好,但除了胍類抗菌劑,大部分有機(jī)抗菌劑具有毒副作用,能引起皮膚病,對(duì)人體有害(某些單體甚至有致癌作用),耐熱性差、易分解、有氣味,使用壽命短,而胍類抗菌劑處理到棉織物上后不但無(wú)毒(對(duì)人體不存在致癌性、致變性和致畸性)、無(wú)味、無(wú)刺激性、耐高溫,抗菌性好,而且耐洗性也很好,抗菌效果持久。胍存在于蛋白、核酸、鏈霉素等天然產(chǎn)物及甜菜、稻殼、蘑菇和豆類等多種植物中,人和動(dòng)物體內(nèi)也含有微量的胍,但游離胍很不穩(wěn)定,易吸收空氣中的二氧化碳,生成碳酸胍,所以胍通常以胍鹽的形式穩(wěn)定存在,如鹽酸胍、硝酸胍、碳酸胍、硫酸胍、硬脂酸胍等。胍鹽是胍基化合物中的一個(gè)重要組成部分,能衍生出種類繁多的胍基衍生物,這些衍生物因其強(qiáng)堿性、高穩(wěn)定性、較好的生物活性等優(yōu)良特性,從而具有很好的抗菌性能,被廣泛地應(yīng)用在化學(xué)醫(yī)療、農(nóng)產(chǎn)品防護(hù)、食品和日用品,紡織品等方面。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于胍類聚合物在棉織物上的應(yīng)用工藝研究還很少,因此,在實(shí)驗(yàn)中,選用一種新型的具有活性基團(tuán)的鹽酸聚六亞甲基單胍作為抗菌劑對(duì)棉織物進(jìn)行功能整理,并對(duì)其整理工藝進(jìn)行了研究。1測(cè)試1.1織物樣品純棉漂白布40×40133×72(青島裝飾布總廠)。1.2次亞磷酸鈉計(jì)算鹽酸聚六亞甲基單胍(廣東奧納化工新材料有限公司),氫氧化鈉,氯化鈉,蛋白胨,牛肉浸膏,瓊脂粉,金黃葡萄球菌,磷酸氫二鈉,磷酸二氫鈉,BT-CA,乙二醛,戊二醛,檸檬酸,次亞磷酸鈉。1.3多功能織物強(qiáng)力機(jī)應(yīng)用劑立式氣動(dòng)小軋車,烘箱,小樣定形烘干機(jī),酸度計(jì),電子天平,凈化工作臺(tái),電熱恒溫培養(yǎng)箱,冷藏冷凍柜,小型壓力蒸汽滅菌鍋,全自動(dòng)縮水率試驗(yàn)機(jī),全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì),多功能織物強(qiáng)力機(jī)。1.4抗菌整理液的制備按照工藝處方先后加入抗菌劑、交聯(lián)劑、交聯(lián)催化劑,用1mol/LNaOH調(diào)pH為8~9,浴比1∶15配制抗菌整理液。工藝流程:二浸二軋(軋余率80%)→預(yù)烘(溫度80℃,5min)→焙烘(160℃,3min)→水洗→烘干(80℃)。1.5測(cè)試指標(biāo)1.5.1環(huán)保涂料的抗菌率按照國(guó)家紡織行業(yè)抗菌標(biāo)準(zhǔn)FZ/T01021-92測(cè)試抗菌織物的抑菌率。1.5.2耐洗性差的測(cè)試參照GB/T8629-2001標(biāo)準(zhǔn),按照4A程序(用于特殊整理織物的洗滌程序)對(duì)經(jīng)過(guò)抗菌整理的織物進(jìn)行洗滌,測(cè)定其抗菌性能。1.5.3等指標(biāo)測(cè)試整理織物的斷裂強(qiáng)力、撕破強(qiáng)力、白度等指標(biāo)分別按照GB3923-83、GB3919-83、GB3819-1983等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。2結(jié)果與討論2.1關(guān)于鹽酸聚六亞甲基單醚的抗洗性將不同濃度的抗菌劑在沒(méi)有交聯(lián)劑的情況下整理到棉織物上,測(cè)定織物抑菌率與水洗次數(shù)的關(guān)系,測(cè)試結(jié)果見表1。由表1可以看出,不加交聯(lián)劑整理的抗菌織物經(jīng)水洗之后其抑菌性下降很快,水洗五次之后抑菌率已經(jīng)低于45%。說(shuō)明單純使用鹽酸聚六亞甲基單胍整理的抗菌織物不耐洗。原因是鹽酸聚六亞甲基單胍是一種陽(yáng)離子的化合物,其分子中的胍基與纖維素在實(shí)驗(yàn)中織物整理的條件下不發(fā)生反應(yīng),不能夠固著在纖維素纖維上,僅僅通過(guò)范德華力、氫鍵和單胍的陽(yáng)離子性吸附在織物的表面。因此,只用鹽酸聚六亞甲基單胍整理的織物耐洗性不好,需要加入交聯(lián)劑來(lái)提高其耐洗性。2.2抗菌性能測(cè)定結(jié)果分別選用乙二醛、戊二醛、檸檬酸和BTCA作為交聯(lián)劑整理織物,織物的抑菌率與水洗次數(shù)關(guān)系見表2。由表2可以看出,隨著水洗次數(shù)的增多,不加交聯(lián)劑和用乙二醛、戊二醛作為交聯(lián)劑整理的抗菌織物的抑菌率下降比較快,水洗十次后抑菌率已經(jīng)很低,這是因?yàn)槿┗趬A性條件下和纖維素交聯(lián)程度不夠所致。因此,不使用乙二醛和戊二醛來(lái)做進(jìn)一步的抗菌性能試驗(yàn)。而用BTCA和檸檬酸做交聯(lián)劑整理的織物的抑菌率下降比較小。水洗30次后其抑菌率仍大于80%。由此可以確定BTCA和檸檬酸作為交聯(lián)劑具有好的耐洗性。2.3btca和正交試驗(yàn)整理織物的抗菌性能選擇抗菌劑用量為1%,交聯(lián)劑用量為0.5%和1%的BTCA和檸檬酸整理的抗菌織物進(jìn)行浸漬培養(yǎng)法抑菌率試驗(yàn),測(cè)試結(jié)果見表3。由表3可以看出,加入交聯(lián)劑BTCA整理的抗菌試樣水洗后的抑菌性比不加交聯(lián)劑整理的試樣好很多,而且加入BTCA為1%比其為0.5%的耐洗性好得多。因?yàn)榻宦?lián)劑BTCA的分子中有四個(gè)羧基,都可以同纖維素中的羥基發(fā)生反應(yīng)生成羧基纖維素,同時(shí)也能一定程度的與鹽酸聚六亞甲基單胍反應(yīng)。另外,交聯(lián)劑檸檬酸的加入提高了鹽酸聚六亞甲基單胍在棉織物上的耐洗性,而且經(jīng)1%的檸檬酸整理的織物比其為0.5%整理的抗菌織物的耐洗性好。其原理基本同BTCA。對(duì)于交聯(lián)劑BTCA和檸檬酸來(lái)說(shuō),在相同用量下,經(jīng)交聯(lián)劑BTCA整理的抗菌織物水洗后其抑菌性稍好于經(jīng)交聯(lián)劑檸檬酸整理的抗菌織物,但由于成本原因,本試驗(yàn)采用檸檬酸作為交聯(lián)劑。2.4抑菌性能為了確定整理液的最佳pH值,選擇了整理液pH分別為3、5、7、8、9、10,進(jìn)行整理,整理的抗菌織物進(jìn)行浸漬培養(yǎng)法抑菌率試驗(yàn),測(cè)試結(jié)果見表4。由表4可看出,在酸性或中性條件下整理的抗菌試樣不耐水洗,而在堿性條件下,織物耐水洗性良好。原因可能是因?yàn)辂}酸聚六亞甲基單胍溶液中胍基易吸引正離子形成穩(wěn)定的陽(yáng)離子而使溶液呈堿性,在酸性條件下鹽酸聚六亞甲基單胍與酸作用,使與纖維結(jié)合的抗菌劑的量減少,導(dǎo)致抑菌率下降。在堿性條件下,堿可促進(jìn)抗菌劑與纖維的交聯(lián),使抗菌效果更好。2.5交聯(lián)劑對(duì)織物物理性能的影響對(duì)經(jīng)過(guò)1%抗菌劑、1%交聯(lián)催化劑和交聯(lián)劑分別是BTCA和檸檬酸整理過(guò)的織物進(jìn)行強(qiáng)力和白度測(cè)試,結(jié)果見表5。由表5可知,對(duì)于經(jīng)過(guò)抗菌劑與交聯(lián)劑共同整理過(guò)的織物其物理性能的變化不很大。隨著交聯(lián)劑濃度的增大,織物的物理性能的下降也趨向明顯。不論是BTCA還是檸檬酸,其斷裂強(qiáng)力、撕破強(qiáng)力都有一些下降,而檸檬酸整理過(guò)的布樣白度下降稍大。但都在織物應(yīng)用允許的范圍之內(nèi)。3耐洗性能指標(biāo)對(duì)織物抑菌率的影響(1)將鹽酸聚六亞甲基單胍(PHMA)和交聯(lián)劑檸檬酸均以用量為1%、pH8~9條件下整理到棉織物上,洗滌30次后,其