一种安全的持久抗菌天然纺织材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种安全的持久抗菌天然纺织材料。该材料利用表面立体化学的新抗菌策略，通过设计合成含端异氰酸酯的抗菌整理剂实现了天然纺织材料的一步法修饰，制备工艺简单，适合大规模推广应用。该抗菌天然纺织材料对真菌、细菌(包括耐药菌)均具有优异的抑菌性能，且结构稳定，抗菌性能持久、耐洗涤；同时，该材料具有良好的安全性，无毒性，无皮肤刺激和致敏性，不会影响皮肤正常的自有菌群。可广泛应用于医疗、卫生、环保、食品和服装等产业。食品和服装等产业。食品和服装等产业。

【技术实现步骤摘要】
一种安全的持久抗菌天然纺织材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物抗菌材料
，涉及一种安全的持久抗菌天然纺织材料及其制备方法，具体涉及一种生物安全性良好且具有持久抗菌性能的天然纺织材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]天然纺织品在人们日常生活中应用广泛，但同时也非常容易受到有害微生物的入侵和污染，以致在织物上形成菌斑，从而使纺织品发生霉变、变质甚至威胁人类的健康。随着科技的进步和人们卫生安全意识的提高，消费者对于纺织品的抗菌功能也提出了更高的需求。天然纤维吸湿透气性能好且穿着舒适，更多应用于像内衣、袜子、毛巾、床单、口罩、医用纱布等与人体皮肤直接接触的贴身用品，因此在运用各种抗菌剂对天然纤维进行抗菌改性时，其生物安全性(包括毒性、皮肤刺激性、皮肤致敏性和皮肤菌群安全性等)成为了学术界和产业界共同关注的研究热点。另外，在实际应用的过程中还要考虑到纺织品的耐洗性和抗菌效果持久性，这也是评价抗菌纺织品性能的重要指标。
[0003]目前市场上的抗菌纺织品，其制备方法主要有两种：一是将抗菌剂加入到纺丝原料中制成抗菌纤维，然后再纺织成各种抗菌纺织品。这种方法的抗菌性能更持久，耐洗性好，但对抗菌剂的要求高、技术难度大；另一种是在纺织品印染后整理过程中加入抗菌剂，从而赋予其抗菌性能。该法加工工艺相对简单，但也存在抗菌性能持久性差，耐洗性差的问题。现有的抗菌剂主要包括抗生素类、酚类、金属及其氧化物和盐类、季铵盐类和胍类等。但也都存在着抗菌效果不持久，耐洗性较差的问题，同时也存在着抗菌剂释放引起毒性，皮肤刺激性和耐药性的风险。因此开发新型更高效、安全、持久、耐洗的抗菌纺织品具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题，提供一种安全的持久抗菌天然纺织材料，该材料能有效持久地抑制细菌和真菌的黏附生长，结构稳定、耐水洗，且对皮肤无刺激性、无毒性，也不会导致耐药性；此外，该纺织材料的制备方法简单，适合于大规模推广应用。
[0005]为此，本专利技术第一方面提供了一种抗菌整理剂，其为含端异氰酸酯基的抗菌整理剂，其分子结构式如式(Ⅰ)所示：
[0006][0007]式(Ⅰ)中，R1为二异氰酸酯化合物与羟基反应后留下的残基；R2为带有羟基的环状单萜化合物与异氰酸酯基反应后留下的残基。
[0008]上述的含端异氰酸酯基的抗菌整理剂具有异氰酸酯反应性官能团，其可与天然纺
织材料界面发生化学键合作用，从而赋予纺织材料持久的抗菌性能。
[0009]在本专利技术的一些实施例中，所述二异氰酸酯化合物包括甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、1,5
‑
萘二异氰酸酯、四甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、对苯基二异氰酸酯、2,6
‑
甲苯二异氰酸酯、二亚甲基苯基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。
[0010]在本专利技术的另一些实施例中，所述带有羟基的环状单萜化合物包括龙脑和/或薄荷醇。
[0011]本专利技术第二方面提供了一种如本专利技术第一方面所述的含端异氰酸酯基抗菌整理剂的制备方法，其包括：将二异氰酸酯化合物与带有羟基的环状单萜化合物溶于第Ⅰ溶剂中，在加热条件反应，制得含端异氰酸酯基抗菌整理剂。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述二异氰酸酯化合物与带有羟基的环状单萜化合物的摩尔比为1:3
‑
3:1。
[0013]在本专利技术的另一些实施例中，所述第Ⅰ溶剂的用量为反应物体积的3
‑
10倍。
[0014]本专利技术中，所述第Ⅰ溶剂包括二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺、二氯甲烷、氯仿四氢呋喃、丙酮、丁酮、甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、乙醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯和二甲基亚砜中的一种或几种。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述反应的温度为30
‑
60℃；和/或，所述反应的时间为2
‑
12h。
[0016]本专利技术第三方面提供了一种安全的持久抗菌天然纺织材料，其通过含端异氰酸酯基的抗菌整理剂以键合的方式附着在天然纺织材料上构成，所述含端异氰酸酯基的抗菌整理剂为本专利技术第一方面所述的抗菌整理剂或如本专利技术第二方面所述的含端异氰酸酯基的抗菌整理剂。
[0017]具体地，本专利技术中所述安全的持久抗菌天然纺织材料通过含端异氰酸酯基的抗菌整理剂中的异氰酸酯基团与纺织材料表面的羟基或氨基键合附着在天然纺织材料上形成；所述键合牢固、结构稳定，使之具有持久的抗菌性能、耐洗性。
[0018]例如，在本专利技术图1所示出的本专利技术实施例1中含端异氰酸酯基抗菌整理剂及其制备安全的持久抗菌纺织材料的合成路线中安全的持久抗菌天然纺织材料通过含端异氰酸酯基的抗菌整理剂中的异氰酸酯基团与纺织材料表面的羟基键合附着在天然纺织材料上形成。
[0019]根据本专利技术，所述安全的持久抗菌天然纺织材料表面能够抑制或阻止微生物的黏附生长；优选地，所述微生物包括细菌和/或真菌；和/或，所述天然纺织材料包括棉纤维材料、棉纤维纺织品材料、麻纤维材料、麻纤维纺织品材料、竹纤维材料、竹纤维纺织品材料、壳聚糖纤维材料、壳聚糖纺织品材料以及上述纤维的混纺纤维材料和混纺纺织品材料(大于等于两种材料混纺)中的一种或几种。
[0020]本专利技术第四方面提供了本专利技术第三方面所述的安全的持久抗菌天然纺织材料的制备方法，其包括：
[0021]步骤A，将天然纺织材料与含有含端异氰酸酯基抗菌整理剂的抗菌整理液接触处理，获得含抗菌整理液的天然纺织材料；
[0022]步骤B，对含抗菌整理液的天然纺织材料干燥后，获得安全的持久抗菌天然纺织材
料粗品；
[0023]步骤C，将安全的持久抗菌天然纺织材料粗品清洗、干燥得安全的持久抗菌天然纺织材料成品。
[0024]研究发现，通过重复步骤A到步骤B可以提高天然纺织材料表面含端异氰酸酯基抗菌整理剂的接枝率，具体重复次数可以根据接枝率选择；任选地，重复步骤A到步骤B至少1次。
[0025]在本专利技术的一些实施例中，所述接触处理包括将天然纺织材料浸没在含有含端异氰酸酯基抗菌整理剂的抗菌整理液中10s
‑
360min，或在天然纺织材料上喷涂或刷涂含有含端异氰酸酯基抗菌整理剂的抗菌整理液。
[0026]在本专利技术的一些实施例中，步骤B和C中，所述干燥包括晾干和/或烘干；优选地，所述烘干是在低于130℃条件下烘干。
[0027]根据本专利技术方法，所述的抗菌整理液含有如下重量百分比的组分：
[0028]含端异氰酸酯基抗菌整理剂：0.3％
‑
30％；
[0029]第Ⅱ溶剂：70
‑
99.7％。
[0030]在本专利技术的一些实施例中，所述第Ⅱ溶剂包括二氯甲烷、四氢呋喃、丙酮、丁酮、甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、乙醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、氯仿、二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的一种或几种。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌整理剂，其为含端异氰酸酯基的抗菌整理剂，其分子结构式如式(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)中，R1为二异氰酸酯化合物与羟基反应后留下的残基；R2为带有羟基的环状单萜化合物与异氰酸酯基反应后留下的残基。2.根据权利要求1所述的抗菌整理剂，其特征在于，所述二异氰酸酯化合物包括甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、1,5
‑
萘二异氰酸酯、四甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、对苯基二异氰酸酯、2,6
‑
甲苯二异氰酸酯、二亚甲基苯基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种；所述带有羟基的环状单萜化合物包括龙脑和/或薄荷醇。3.一种如权利要求1或2所述的含端异氰酸酯基抗菌整理剂的制备方法，其包括：将二异氰酸酯化合物与带有羟基的环状单萜化合物溶于第Ⅰ溶剂中，在加热条件反应，制得含端异氰酸酯基抗菌整理剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯化合物与带有羟基的环状单萜化合物的摩尔比为1:3
‑
3:1；和/或，所述第Ⅰ溶剂的用量为反应物体积的3
‑
10倍；优选地，所述第Ⅰ溶剂包括二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺、二氯甲烷、氯仿四氢呋喃、丙酮、丁酮、甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、乙醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯和二甲基亚砜中的一种或几种；和/或，所述反应的温度为30
‑
60℃；和/或，所述反应的时间为2
‑
12h。5.一种安全的持久抗菌天然纺织材料，其通过含端异氰酸酯基的抗菌整理剂以键合的方式附着在天然纺织材料上构成，所述含端异氰酸酯基的抗菌整理剂为权利要求1或2所述的抗菌整理剂或如权利要求3或4所述的含端异氰酸酯基的抗菌整理剂。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐江琪，王兴，范光森，陈洲，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：