一种水溶性氧化壳聚糖及其对织物的整理方法技术

本发明专利技术公开了一种水溶性氧化壳聚糖及其对织物的整理方法：该水溶性氧化壳聚糖是先在1

【技术实现步骤摘要】
一种水溶性氧化壳聚糖及其对织物的整理方法


[0001]本专利技术涉及一种水溶性氧化壳聚糖及其对织物的整理方法，属于纺织品功能整理


技术介绍

[0002]纺织品因人体亲和性好、穿着舒适、吸湿透气、安全卫生、价格低廉等优点而备受人们青睐。由于纺织品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，不仅导致织物性能损伤、发霉、产生污点和褪色，甚至造成疾病的传播，对人体健康构成威胁。进入21世纪，随着禽流感、EBOLA、ZIKA等病毒的肆虐，尤其是当前新型冠状病毒在全球的蔓延，研制出安全环保、高效持久的抗菌防病毒功能性纺织品，保护人体不受细菌和病毒的感染，已成为科研人员亟待解决的问题。
[0003]目前用于纺织品的抗菌剂主要包括无机、有机和天然抗菌剂三大类，其中：无机抗菌剂成本高，金属颗粒易氧化变色，且金属粒子对人体存在安全隐患；有机抗菌剂毒性较大，化学稳定性和抑菌耐久性差，易分解挥发[Xu Q B,Li R L,Shen L W,et al.Enhancing the surface affinity with silver nano
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particles for antibacterial cotton fabric by coating carboxymethyl chitosan and L
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cysteine.Applied Surface Science,2019,497:143
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151]。而天然抗菌剂资源丰富、可再生、绿色环保、作用靶点多样、抗菌谱广、安全卫生、不易产生耐药性，已在抗菌剂应用领域占主导地位。壳聚糖作为一种天然抗菌剂，广谱抗菌性强、无毒无刺激性、生物活性高，已广泛用在纺织品的抗菌防皱和染色增深整理技术中。由于壳聚糖与纺织纤维间缺少化学键结合，需要将壳聚糖溶解在含有交联剂的酸性溶液中，在高温(150～175℃)焙烘下通过化学交联剂的“桥联”作用使壳聚糖接枝在纤维上，但高温焙烘使织物手感和强力下降，且天然纤维表面涂覆的化学交联剂对人体产生负面影响[王建刚,王亚丽,葛明桥,等.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
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92]。同时，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，只能溶于酸溶液，但酸溶液具有易挥发、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[Eltahlawy K F,Elbendary M A,Elhendawy A G,Hudson S M.The antimicrobial activity of cotton fabrics treated with different crosslinking agents and chitosan.Carbohydrate Polymers,2005,60(4):421
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430]。因此，国内外学者对壳聚糖进行改性与化学修饰以改善其水溶性和化学反应活性，目前主要研究方法包括烷基化、酰化、接枝化、交联化、羧基化、季铵盐化等，壳聚糖改性的原理、工艺及产品的功能性差异较大。
[0004]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，通过有机多元羧酸和氨基硅油乳液作为交联剂实现壳聚糖与棉织物的化学接枝，提高了棉织物的抗菌、防缩抗皱和染色等性能，但该整理液成份繁多，试剂用量大，且需要浸轧、预烘和高温焙烘等复杂整理工序，处理时间较长，工艺设备要求高，难以实际应用。因此，探索无交联剂的壳聚糖绿色改性技术是近年来抗菌整理纺织品生产的热点研究方向，通过改性壳聚糖直接
化学交联织物赋予纺织品持久高效的抗菌活性，对保护人体健康和阻断废弃纺织品的二次病菌污染均具有重要意义。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种水溶性氧化壳聚糖及其对织物的整理方法，目的在于使该水溶性氧化壳聚糖改性棉织物具有抑菌活性高效持久、服用舒适性高、亲和人体、绿色环保等优点。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种水溶性氧化壳聚糖，其特点在于：所述水溶性氧化壳聚糖的粘均分子量为10.7～45.3万，脱乙酰度≥83.2％，C2和C3位醛基含量为19.17％～33.61％，C6位羧基含量为50.29％～73.05％，游离氨基为3.29～4.58mmol/g，水中溶解度为13.85～28.62g/100mL；所述水溶性氧化壳聚糖的结构式如下：
[0008][0009]所述的水溶性氧化壳聚糖是先在1
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羧甲基
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甲基咪唑硫酸氢盐(CmimHSO4)水溶液中溶解壳聚糖，再在微波辐射下高碘酸钠氧化壳聚糖C2和C3位产生醛基，然后在离子液体中浓硝酸
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浓磷酸氧化双醛壳聚糖C6位伯羟基生成羧基而得到。具体包括如下步骤：
[0010](1)壳聚糖的溶解：将粘均分子量为80.2～105.6万、脱乙酰度为88.4～97.5％的壳聚糖加入到1
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羧甲基
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甲基咪唑硫酸氢盐离子液体中，在90～100℃下持续搅拌使壳聚糖完全溶解，得到质量浓度为2～4％的壳聚糖/离子液体溶液；
[0011](2)双醛壳聚糖的制备：在步骤(1)的壳聚糖/离子液体溶液中滴加0.5mol/L的NaOH溶液调节其pH值至4～5，然后加入高碘酸钠氧化剂至其浓度在0.4～2g/L，将所得反应液在微波辐射条件下避光搅拌氧化反应25～50min，加入无水乙醇终止反应，将反应液进行抽滤去除不溶物，所得滤液装入透析袋中流水透析2～3天除去残留的氧化剂和离子液体，旋转蒸发仪浓缩滤液后加入丙酮析出产物，再用无水乙醇充分洗涤，真空干燥后得到双醛壳聚糖产物；
[0012](3)水溶性氧化壳聚糖的制备：将步骤(2)所得的双醛壳聚糖溶解到1
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羧甲基
‑3‑
甲基咪唑硫酸氢盐离子液体中，配制成质量浓度为3～6％的双醛壳聚糖/离子液体溶液，然后加入体积比为1:1～4的浓硝酸和浓磷酸混合液，在密闭反应釜中20～35℃下超声振荡反应1～3h，加入无水乙醇终止反应并析出氧化壳聚糖沉淀，再用无水乙醇超声波清洗沉淀以除去混合酸和离子液体，经干燥、研磨成粉后即得水溶性氧化壳聚糖；所述浓硝酸和浓磷酸的混合液的体积与所述双醛壳聚糖的质量比为2～6mL:1g。
[0013]优选的，步骤(2)中，所述微波辐射功率为180～350W、微波辐射温度为25～40℃。
[0014]优选的，步骤(2)中，所述透析袋的截留分子量为5～8kD。
[0015]优选的，步骤(3)中，所述超声振荡反应为间歇处理，每超声振荡30min后停2min，超声振荡的功率为60～80W。
[0016]本专利技术还公开了一种水溶性氧化壳聚糖对织物的整理方法，其特点在于，包括如
下步骤：
[0017](1)织物活化处理：将煮练本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水溶性氧化壳聚糖，其特征在于：所述水溶性氧化壳聚糖的结构式如下：2.根据权利要求1所述的一种水溶性氧化壳聚糖，其特征在于：所述水溶性氧化壳聚糖的粘均分子量为10.7～45.3万，脱乙酰度≥83.2％，C2和C3位醛基含量为19.17％～33.61％，C6位羧基含量为50.29％～73.05％，游离氨基为3.29～4.58mmol/g，水中溶解度为13.85～28.62g/100mL。3.一种权利要求1或2所述水溶性氧化壳聚糖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)壳聚糖的溶解：将粘均分子量为80.2～105.6万、脱乙酰度为88.4～97.5％的壳聚糖加入到1
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羧甲基
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甲基咪唑硫酸氢盐离子液体中，在90～100℃下持续搅拌至壳聚糖完全溶解，得到质量浓度为2～4％的壳聚糖/离子液体溶液；(2)双醛壳聚糖的制备：在步骤(1)的壳聚糖/离子液体溶液中滴加0.5mol/L的NaOH溶液调节其pH值至4～5，然后加入高碘酸钠氧化剂至其浓度在0.4～2g/L，将所得反应液在微波辐射条件下避光搅拌氧化反应25～50min，加入无水乙醇终止反应，将反应液进行抽滤去除不溶物，所得滤液装入透析袋中流水透析2～3天除去残留的氧化剂和离子液体，旋转蒸发仪浓缩滤液后加入丙酮析出产物，再用无水乙醇充分洗涤，真空干燥后得到双醛壳聚糖产物；(3)水溶性氧化壳聚糖的制备：将步骤(2)所得的双醛壳聚糖溶解到1
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羧甲基
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甲基咪唑硫酸氢盐离子液体中，配制成质量浓度为3～6％的双醛壳聚糖/离子液体溶液，然后加入体积比为1:1～4的浓硝酸和浓磷酸的混合液，在密闭反应釜中20～35℃下超声振荡反应1～3h，加入无水乙醇终止反应并析出氧化壳聚糖沉淀，再用无水乙醇超声波清洗沉淀以除去混合酸和离子液体，经干燥、研磨成粉后即得水溶性氧化壳聚糖；所述浓硝酸和浓磷酸的混合液的体积与所述双醛壳聚糖的质量比为2～6mL:1g。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述微波辐射功率为180～350W、微波辐射温度为25～40℃。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述透析袋的截留分子量为5～8kD。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓梦晴，许云辉，张月，郭仕豪，许成刚，丁文倩，魏治国，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：