有機抗菌劑在棉織物上的應用

隨著人們生活水平的提高，天然纖維織物深受消費者歡迎，但由于其其標簽的完整性和其他特點，棉紡織物本身也存在一些缺點。例如，由于棉紡材料對細菌和真菌的攻擊比合成纖維敏感得多，因此需要進行抗菌整理劑。目前棉織物抗菌整理使用的抗菌劑根據成分不同主要分為三大類:天然抗菌劑、無機抗菌劑和有機抗菌劑。天然抗菌劑主要為天然植物的提取物,受資源的限制,應用推廣有一定困難;無機抗菌劑這類化合物的耐洗性很差,殺菌作用比較慢;有機抗菌劑主要包括醛類、酚類、醇類、過氧化物類、胍類、醚類等,這些有機抗菌劑雖然耐洗性比較好,但除了胍類抗菌劑,大部分有機抗菌劑具有毒副作用,能引起皮膚病,對人體有害(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毒(對人體不存在致癌性、致變性和致畸性)、無味、無刺激性、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、鏈霉素等天然產物及甜菜、稻殼、蘑菇和豆類等多種植物中,人和動物體內也含有微量的胍,但游離胍很不穩定,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,這些衍生物因其強堿性、高穩定性、較好的生物活性等優良特性,從而具有很好的抗菌性能,被廣泛地應用在化學醫療、農產品防護、食品和日用品,紡織品等方面。目前國內對于胍類聚合物在棉織物上的應用工藝研究還很少,因此,在實驗中,選用一種新型的具有活性基團的鹽酸聚六亞甲基單胍作為抗菌劑對棉織物進行功能整理,并對其整理工藝進行了研究。1測試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多功能織物強力機應用劑立式氣動小軋車,烘箱,小樣定形烘干機,酸度計,電子天平,凈化工作臺,電熱恒溫培養箱,冷藏冷凍柜,小型壓力蒸汽滅菌鍋,全自動縮水率試驗機,全自動測色色差計,多功能織物強力機。1.4抗菌整理液的制備按照工藝處方先后加入抗菌劑、交聯劑、交聯催化劑,用1mol/LNaOH調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%)→預烘(溫度80℃,5min)→焙烘(160℃,3min)→水洗→烘干(80℃)。1.5測試指標1.5.1環保涂料的抗菌率按照國家紡織行業抗菌標準FZ/T01021-92測試抗菌織物的抑菌率。1.5.2耐洗性差的測試參照GB/T8629-2001標準,按照4A程序(用于特殊整理織物的洗滌程序)對經過抗菌整理的織物進行洗滌,測定其抗菌性能。1.5.3等指標測試整理織物的斷裂強力、撕破強力、白度等指標分別按照GB3923-83、GB3919-83、GB3819-1983等國家標準或行業標準測試。2結果與討論2.1關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有交聯劑的情況下整理到棉織物上,測定織物抑菌率與水洗次數的關系,測試結果見表1。由表1可以看出,不加交聯劑整理的抗菌織物經水洗之后其抑菌性下降很快,水洗五次之后抑菌率已經低于45%。說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離子的化合物,其分子中的胍基與纖維素在實驗中織物整理的條件下不發生反應,不能夠固著在纖維素纖維上,僅僅通過范德華力、氫鍵和單胍的陽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,需要加入交聯劑來提高其耐洗性。2.2抗菌性能測定結果分別選用乙二醛、戊二醛、檸檬酸和BTCA作為交聯劑整理織物,織物的抑菌率與水洗次數關系見表2。由表2可以看出,隨著水洗次數的增多,不加交聯劑和用乙二醛、戊二醛作為交聯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很低,這是因為醛基在堿性條件下和纖維素交聯程度不夠所致。因此,不使用乙二醛和戊二醛來做進一步的抗菌性能試驗。而用BTCA和檸檬酸做交聯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和檸檬酸作為交聯劑具有好的耐洗性。2.3btca和正交試驗整理織物的抗菌性能選擇抗菌劑用量為1%,交聯劑用量為0.5%和1%的BTCA和檸檬酸整理的抗菌織物進行浸漬培養法抑菌率試驗,測試結果見表3。由表3可以看出,加入交聯劑BTCA整理的抗菌試樣水洗后的抑菌性比不加交聯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。因為交聯劑BTCA的分子中有四個羧基,都可以同纖維素中的羥基發生反應生成羧基纖維素,同時也能一定程度的與鹽酸聚六亞甲基單胍反應。另外,交聯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。對于交聯劑BTCA和檸檬酸來說,在相同用量下,經交聯劑BTCA整理的抗菌織物水洗后其抑菌性稍好于經交聯劑檸檬酸整理的抗菌織物,但由于成本原因,本試驗采用檸檬酸作為交聯劑。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,進行整理,整理的抗菌織物進行浸漬培養法抑菌率試驗,測試結果見表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。原因可能是因為鹽酸聚六亞甲基單胍溶液中胍基易吸引正離子形成穩定的陽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,使與纖維結合的抗菌劑的量減少,導致抑菌率下降。在堿性條件下,堿可促進抗菌劑與纖維的交聯,使抗菌效果更好。2.5交聯劑對織物物理性能的影響對經過1%抗菌劑、1%交聯催化劑和交聯劑分別是BTCA和檸檬酸整理過的織物進行強力和白度測試,結果見表5。由表5可知,對于經過抗菌劑與交聯劑共同整理過的織物其物理性能的變化不很大。隨著交聯劑濃度的增大,織物的物理性能的下降也趨向明顯。不論是BTCA還是檸檬酸,其斷裂強力、撕破強力都有一些下降,而檸檬酸整理過的布樣白度下降稍大。但都在織物應用允許的范圍之內。3耐洗性能指標對織物抑菌率的影響(1)將鹽酸聚六亞甲基單胍(PHMA)和交聯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