一种持久抗菌的壳聚糖改性氧化纤维素织物及其制备方法技术

技术编号:20265616 阅读:25 留言:0更新日期:2019-02-02 01:25
本发明专利技术公开了一种持久抗菌的壳聚糖改性氧化纤维素织物及其制备方法,其是由壳聚糖分子中氨基与选择性氧化纤维素织物中醛基进行亲核加成反应而得到。本发明专利技术所制备的壳聚糖改性纤维素织物具有持久高效的抗菌活性和良好的服用性能,与人体亲和性好、安全卫生,克服了常规壳聚糖改性由于使用化学交联剂对纤维素织物优良特性和人体健康造成的负面影响,因此具备实际应用潜力。

A durable antimicrobial chitosan modified cellulose oxide fabric and its preparation method

The invention discloses a durable antibacterial chitosan modified cellulose oxide fabric and a preparation method thereof, which is obtained by nucleophilic addition reaction of amino group in chitosan molecule with aldehyde group in selective cellulose oxide fabric. The chitosan modified cellulose fabric prepared by the invention has durable and high-efficient antibacterial activity and good wearing performance, good affinity with human body, safety and hygiene, and overcomes the negative impact of conventional chitosan modification on the excellent properties of cellulose fabric and human health caused by the use of chemical crosslinking agent, so it has practical application potential.

【技术实现步骤摘要】
一种持久抗菌的壳聚糖改性氧化纤维素织物及其制备方法
本专利技术涉及一种持久抗菌的壳聚糖改性氧化纤维素织物及其制备方法,属于纤维素织物抗菌整理

技术介绍
纤维素制品因其人体亲和性好、穿着舒适、吸湿透气、来源广泛、可再生和易生物降解等优点而备受人们的青睐。但在使用过程中,由于纤维素织物具有较大的比表面积和较强的吸湿性,为微生物的繁殖和传播创造了适宜条件,不仅造成织物力学损伤、发霉、产生污点和褪色、产生令人不愉快的异味,甚至造成疾病的传播,对人体健康构成威胁。进入21世纪,随着SARS、禽流感、甲型H1NI流感等病毒的肆虐和人们对卫生及健康的日益重视,研制出安全、无毒、环保、高效持久的抗菌纺织品,保护人体不受细菌的感染,已成为科研人员需要迫切解决的问题。天然抗菌剂来源广泛、量大种类多、作用靶点多样、抗菌谱广、安全卫生、不易产生耐药性,已在抗菌整理剂的应用中占主导地位。壳聚糖作为一种天然环保抗菌剂,因其抗菌性持久稳定、适应性强、生物相容性好且无毒、可生物降解,来源丰富,被广泛应用于纤维素织物的抗菌防皱和染色增深整理技术中。壳聚糖分子内及分子间极强的氢键力使其难溶于水、碱及多数有机溶剂中,只能溶于醋酸、盐酸或多元羧酸等酸溶液中,这些酸具有易挥发、难回收、腐蚀性强、污染环境等缺点,极大限制了壳聚糖的应用。同时壳聚糖与纤维素之间缺少化学键交联,目前主要方法是先将壳聚糖溶解在含有化学交联剂的酸溶液中,然后采用浸轧或涂层方法借助交联剂的化学桥联作用使壳聚糖键合在纤维素织物上以达到抗菌整理效果[ZhangZ,ChenL,JiJ,HuangY,ChenD.Antibacterialpropertiesofcottonfabricstreatedwithchitosan.TextileResearchJournal,2003,73(12):1103-1106;EltahlawyKF,ElbendaryMA,ElhendawyAG,HudsonSM.Theantimicrobialactivityofcottonfabricstreatedwithdifferentcrosslinkingagentsandchitosan.CarbohydratePolymers,2005,60(4):421-430]。然而化学交联剂在纤维素纤维表面涂覆一层化学物质,会对纤维素织物的优良风格和人体健康产生负面影响,难以符合生态纺织品标准。此外,化学交联剂需在高温焙烘(150~175℃)条件下通过酯化反应才能使壳聚糖与纤维素织物发生化学交联,从而产生织物的力学性能损伤、泛黄、手感变差等不足[王建刚,王亚丽,葛明桥,甘应进,陈东生.柠檬酸和壳聚糖对棉织物抗菌整理的研究.纺织学报,2006,27(1):89-92;BhuiyanMARahman,HossainMA,ZakariaM,etal.Chitosancoatedcottonfiber:Physicalandantimicrobialpropertiesforappareluse.Journalofpolymersandtheenvironment,2017,25(2):334-342]。专利技术专利CN106521950A公开的三甲氧基苯甲酰壳聚糖改性的棉织物,由三甲氧基苯甲酰壳聚糖发挥抗菌抗紫外作用,由有机多元羧酸和氨基硅油乳液为交联剂提高壳聚糖与棉织物的化学交联,改善棉织物的抗菌、防缩抗皱、抗紫外线等多重功能,但该整理液组份繁多、整理剂配制复杂,且改性织物需要进行浸轧、预烘和高温焙烘,对工艺设备要求高。因此,探究无交联剂的壳聚糖抗菌整理纤维素织物的新方法,在保持纺织品良好服用性能的同时,通过壳聚糖与纤维素化学键合赋予织物持久高效抗菌能力具有重要意义。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的上述问题,本专利技术的目的在于提供一种持久抗菌的绿色纤维素织物及其制备方法。本专利技术利用高碘酸钠选择性氧化经微波协同碱处理的纤维素织物,使纤维素C2、C3位上的相邻仲羟基氧化为醛基制得二醛纤维素,再通过酸性离子液体的催化作用,使氧化纤维素织物与壳聚糖离子液体溶液进行亲核加成反应而得到;该壳聚糖改性氧化纤维素织物具有生物相容性好、抗菌活性强、耐水洗性好、可生物降解、无化学交联剂、绿色环保等优点,且本专利技术利用离子液体作为高效溶剂与催化剂,制备过程简单、离子液体易回收及重复使用、成本低,对环境无污染。为实现上述专利技术目的,本专利技术采用的技术方案如下:一种持久抗菌的壳聚糖改性氧化纤维素织物,其是由壳聚糖分子中氨基与选择性氧化纤维素织物中醛基进行亲核加成反应而得到。所述的壳聚糖改性氧化纤维素织物中的壳聚糖接枝率为4.03~20.76%,氮元素含量为0.34~1.75%,强力保持率为85.07~93.46%,折皱回复角增幅为44.03~61.29%,对金黄色葡萄球菌的抑菌率≥93.69%,对大肠杆菌的抑菌率≥90.34%。上述持久抗菌的壳聚糖改性氧化纤维素织物的制备方法,包括如下步骤:(1)将粘均分子量≤60万、脱乙酰度≥82%的壳聚糖在85~100℃下干燥2~4h,然后加入到离子液体中,在90~110℃下持续搅拌1~4h,使壳聚糖溶解,配得质量浓度为0.5~1.5%的壳聚糖离子液体溶液;(2)将经退浆、煮炼的纤维素织物室温下浸入到质量浓度为9~15%的NaOH溶液中,微波辅助处理1~3min,然后用去离子水洗涤至中性,制得微波协同碱预处理的纤维素织物;按浴比1:50,在1~2.4g/L的高碘酸钠溶液中加入所述微波协同碱处理的纤维素织物,同时持续滴加含羟基的添加剂,于30~40℃蔽光条件下进行选择性氧化反应30~90min;将氧化后纤维素织物放入质量浓度为0.5~0.8%的甲醇和乙醇(甲醇与乙醇的质量比为1∶1)的混合水溶液中浸泡25min,再用去离子水清洗除去氧化剂,最后在80~90℃干燥2~3h,获得选择性氧化纤维素织物;(3)向所述壳聚糖离子液体溶液中加入酸性离子液体催化剂,再按浴比1:30加入氧化纤维素织物,浸润后,在25~40℃下持续搅拌0.5~3h,使壳聚糖与氧化纤维素织物发生亲核加成反应,获得改性纤维素织物;反应结束后,将改性纤维素织物在由无水乙醇和去离子水按体积比1∶1~1∶2构成的混合液中浸泡90~120min以去除离子液体,然后在80~85℃真空烘燥3~5h,最后再经去离子水清洗、脱水、晾干后,即得到壳聚糖改性氧化纤维素织物。作为优选,本专利技术步骤(1)中所述的离子液体选为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、1-甲基咪唑醋酸盐、1,3-二甲基咪唑醋酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、甘氨酸盐酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑溴盐。作为优选,本专利技术步骤(2)中所述微波辅助处理的微波功率为100~300W。作为优选,本专利技术步骤(2)中所述含羟基的添加剂选为乙二醇、丙二醇、异丙醇或丙三醇,所述含羟基的添加剂在高碘酸钠溶液中的质量浓度为5~18%。作为优选,本专利技术步骤(3)中所述的酸性离子液体催化剂选为1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-甲基-3-丁基咪唑硫酸氢盐、1-丙基磺酸-3-甲基咪唑硫酸本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种持久抗菌的壳聚糖改性氧化纤维素织物,其特征在于:所述的壳聚糖改性氧化纤维素织物是由壳聚糖分子中氨基与选择性氧化纤维素织物中醛基进行亲核加成反应而得到。

【技术特征摘要】
1.一种持久抗菌的壳聚糖改性氧化纤维素织物,其特征在于:所述的壳聚糖改性氧化纤维素织物是由壳聚糖分子中氨基与选择性氧化纤维素织物中醛基进行亲核加成反应而得到。2.根据权利要求1所述的一种持久抗菌的壳聚糖改性氧化纤维素织物,其特征在于:所述的壳聚糖改性氧化纤维素织物中的壳聚糖接枝率为4.03~20.76%,氮元素含量为0.34~1.75%,强力保持率为85.07~93.46%,折皱回复角增幅为44.03~61.29%。3.根据权利要求1所述的一种持久抗菌的壳聚糖改性氧化纤维素织物,其特征在于:所述的壳聚糖改性氧化纤维素织物对金黄色葡萄球菌的抑菌率≥93.69%,对大肠杆菌的抑菌率≥90.34%。4.一种权利要求1~3中任意一项所述的持久抗菌的壳聚糖改性氧化纤维素织物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将粘均分子量≤60万、脱乙酰度≥82%的壳聚糖在85~100℃下干燥2~4h,然后加入到离子液体中,在90~110℃下持续搅拌1~4h,使壳聚糖溶解,配得质量浓度为0.5~1.5%的壳聚糖离子液体溶液;(2)将经退浆、煮炼的纤维素织物室温下浸入到质量浓度为9~15%的NaOH溶液中,微波辅助处理1~3min,然后用去离子水洗涤至中性,制得微波协同碱预处理的纤维素织物;按浴比1:50,在1~2.4g/L的高碘酸钠溶液中加入所述微波协同碱处理的纤维素织物,同时持续滴加含羟基的添加剂,于30~40℃蔽光条件下进行选择性氧化反应30~90min;将氧化后纤维素织物放入质量浓度为0.5~0.8%的甲醇和乙醇的混合水溶液中浸泡25min,再用去离子水清洗除去氧化剂,最后在80~90℃干燥2~3h,获得选择性氧化纤维素织物;(3)向所述壳聚糖离子液体溶液中加入酸性离子液体催化剂,再按浴比1:30加入氧化纤维素织物...

【专利技术属性】
技术研发人员:许云辉郑宏飞杨晓娜黄小军吴娜韦志
申请(专利权)人:安徽农业大学
类型:发明
国别省市:安徽,34

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