一种天然持久抗菌的超疏水纤维素织物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种天然持久抗菌的超疏水纤维素织物及其制备方法，天然持久抗菌的超疏水纤维素织物包括纤维素织物以及粘附在纤维素织物表面的涂层；涂层主要由聚多巴胺、多巴胺醌、多巴胺寡聚物和天然有机抗菌剂酚酮类化合物(含有环庚三烯结构)组成；聚多巴胺或多巴胺醌与纤维素之间通过氢键和共价键结合；天然有机抗菌剂酚酮类化合物与聚多巴胺之间通过共价键结合；本发明专利技术的方法：先在酸性条件下将天然有机抗菌剂酚酮类化合物与多巴胺反应制得含(聚)多巴胺结构的仲胺类疏水抗菌改性剂，再在有氧碱性条件下将含(聚)多巴胺结构的仲胺类疏水抗菌改性剂与纤维素织物反应。本发明专利技术的方法工艺简单，制得的产品抗菌率高且具有超疏水特性。疏水特性。疏水特性。

【技术实现步骤摘要】
一种天然持久抗菌的超疏水纤维素织物及其制备方法


[0001]本专利技术属于功能纺织品表面处理
，涉及一种天然持久抗菌的超疏水纤维素织物及其制备方法。

技术介绍

[0002]纤维素织物由可再生、可生物降解的天然或再生纤维素纤维加工而成，具有手感柔软、服用舒适、透气吸湿、生物相容性好等优点，一直广受人们的青睐。随着科学技术的发展和人们健康理念的提高，功能性纺织品得到大力发展的同时人们也对它提出了更高的需求。纤维素织物因化学结构中含有丰富的羟基和物理结构的多孔性，使其亲水性极强，在服用过程中易沾染污渍，易受细菌和霉菌的侵害，因此开发抗菌型纤维素织物具有很好的应用价值。目前，实现抗菌、抑菌的途径主要有以下两种方法：1.对织物进行表面改性，降低织物表面能。例如将织物使用硅烷偶联剂等低表面能物质进行处理时，可使其表面水接触角大于150
°
，赋予织物拒水抗污和自清洁的性能，从而抑制细菌粘附和繁殖，在医疗防护、户外休闲、劳保工装等领域具有广阔应用前景。2.对织物进行抗菌整理，从而达到抗菌或抑菌的效果。目前，织物的抗菌整理剂主要有无机抗菌剂和有机抗菌剂两大类。其中无机抗菌剂应用最为广泛，主要有银系、铜系、锌系、钛系等，但是这些无机抗菌剂与织物的物理吸附作用弱，且大多为重金属离子，具有一定的生物毒性，长期应用可能对人体造成危害。
[0003]有机抗菌剂具有杀菌速度快，杀菌能力强的优点，天然有机抗菌剂更是安全无毒。研究报道，天然有机抗菌剂酚酮类化合物，包括桧木醇、扁柏酚和β
‑
多拉布林，这三种物质来源于天然的柏科植物，因它们分子结构中含有疏水性的环庚三烯使其具有一定的疏水性，更重要的是，它们具有广谱抗菌性，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有优异的抗菌能力(Biocontrol science,2007,12(3):101.)。其中，桧木醇对一般细菌的最小抑菌浓度为10
‑
100ppm，对霉菌和酵母为50ppm，对金黄色葡萄球菌具有惊人抗菌效果(MIC:40
–
110μM；MMC:50
–
130μM)，目前已经用于生产生理护理消毒剂、洗浴剂、化妆品、医药等产品，在抗菌纤维或面料的制备中，也具有相关的应用。例如：专利技术专利113584884A公开了一种抗菌功能面料及其制备方法，将桧木醇、壳聚糖等制成的抗菌液涂覆于面料上，制得对金黄色葡萄球菌和黄曲霉菌抑菌率高达99％以上的抗菌面料；专利技术专利1129921648A公开了一种抗菌整理剂是采用桧木醇、纳米银
‑
铜复合粒子、水杨酸等复配得到，再将其用于羊毛面料后整理，制得对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑菌率达90％以上的抗菌面料。由此可见，天然桧木醇的抗菌效果出色，然而由于它与基材无法直接形成化学键而导致结合力差，易脱落使得抗菌效果不持久。有文献报道，采用桧木醇(HT)与壳聚糖(CS)和多聚甲醛通过Mannich反应制备了天然HTCS抗菌剂，并以柠檬酸为桥键，将其通过化学键引入纤维素结构上，制备了具有抗菌耐久性的棉织物，经25次洗涤后仍保持99％以上的抑菌率，然而，该织物不具有疏水性能(Cellulose,2022,29:2731
‑
2742)。
[0004]综合上述，如何制备一种安全且与基材结合能力强的疏水抗菌改性剂，用于实现纤维素织物的持久抗菌且超疏水是亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]为了克服无机金属离子抗菌剂长期使用不安全的缺陷，解决现有技术中天然酚酮类抗菌剂与基材结合力的不足，本专利技术提供了一种以具有疏水性和粘附性的多巴胺为桥键，将酚酮类抗菌剂通过化学反应键合到纤维素基材上来制备天然持久抗菌的超疏水纤维素织物的方法。
[0006]一种天然持久抗菌的超疏水纤维素织物，包括纤维素织物以及粘附在纤维素织物表面的涂层；涂层主要由聚多巴胺、多巴胺醌、多巴胺寡聚物和天然有机抗菌剂酚酮类化合物组成；
[0007]聚多巴胺中的邻苯二酚基团的亲水部分与纤维素的羟基之间通过氢键结合，多巴胺醌或聚多巴胺中的邻苯二酚基团的疏水部分与纤维素的羟基之间通过共价键结合；
[0008]多巴胺寡聚物通过邻苯二酚基团之间的π键堆积自组装，形成纳米粒子，纳米粒子之间相互作用形成微米级的团聚体；
[0009]天然有机抗菌剂酚酮类化合物与聚多巴胺之间通过共价键结合；
[0010]天然有机抗菌剂酚酮类化合物中含有环庚三烯结构。
[0011]作为优选的技术方案：
[0012]如上所述的一种天然持久抗菌的超疏水纤维素织物，天然有机抗菌剂酚酮类化合物为桧木醇、扁柏酚或β
‑
多拉布林。
[0013]如上任一项所述的一种天然持久抗菌的超疏水纤维素织物，天然持久抗菌的超疏水纤维素织物的水接触角为151.6～158.5
°
；参照GB/T 20944.3
‑
2008的抗菌测试标准测得，天然持久抗菌的超疏水纤维素织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率均达到99％以上，并且经50次洗涤后，抑菌率的下降率不超过2％。
[0014]本专利技术还提供一种制备如上任一项所述的一种天然持久抗菌的超疏水纤维素织物的方法，先在酸性条件下将天然有机抗菌剂酚酮类化合物与多巴胺反应制得含(聚)多巴胺(即多巴胺或聚多巴胺)结构的仲胺类疏水抗菌改性剂，再在有氧碱性条件下将含(聚)多巴胺结构的仲胺类疏水抗菌改性剂与纤维素织物反应制得天然持久抗菌的超疏水纤维素织物。
[0015]作为优选的技术方案：
[0016]如上所述的方法，具体步骤如下：
[0017](1)将天然有机抗菌剂酚酮类化合物与多巴胺加入到溶剂(优选的溶剂为甲苯)中，调节体系的pH值(优选采用盐酸调节pH值)至4～5后，在100～120℃下回流反应6～8h，制得N
‑
取代亚胺溶液；其中，多巴胺作为羰基试剂，其亲核性较弱，一般需要在酸催化下进行反应，但酸过高会导致多巴胺中的伯胺质子化而失去亲核活性，因此需要严格控制反应溶液的pH在4
‑
5；
[0018](2)向N
‑
取代亚胺溶液中加入还原剂，继续反应20～24h后，去除溶剂和还原剂(优选去除杂质采用旋蒸去除溶剂，再用乙酸乙酯萃取的方式)得到含(聚)多巴胺结构的仲胺类疏水抗菌改性剂；在加入还原剂前，步骤(1)中必须回流反应6
‑
8小时，以保证酚酮类化合物中的酮基完全转化为亚胺，从而防止直接将酮基还原；
[0019](3)将含(聚)多巴胺结构的仲胺类疏水抗菌改性剂加入溶剂(优选的溶剂为乙醇)中，调节体系的pH值(优选采用氨水、氢氧化钠溶液或三羟甲基氨基甲烷溶液调节pH值)至8
～9，制得疏水抗菌改性剂溶液，在有氧条件下，将纤维素织物(优选采用经过预处理的纤维素织物，预处理即采用去离子水超声洗涤除杂质并烘干)浸渍于疏水抗菌改性剂溶液中，在室温下超声2～6h后取出干燥(优选干燥采用80～100℃烘干的方式)，制得天然本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然持久抗菌的超疏水纤维素织物，其特征在于，包括纤维素织物以及粘附在纤维素织物表面的涂层；涂层主要由聚多巴胺、多巴胺醌、多巴胺寡聚物和天然有机抗菌剂酚酮类化合物组成；聚多巴胺中的邻苯二酚基团的亲水部分与纤维素的羟基之间通过氢键结合，多巴胺醌或聚多巴胺中的邻苯二酚基团的疏水部分与纤维素的羟基之间通过共价键结合；多巴胺寡聚物通过邻苯二酚基团之间的π键堆积自组装，形成纳米粒子，纳米粒子之间相互作用形成微米级的团聚体；天然有机抗菌剂酚酮类化合物与聚多巴胺之间通过共价键结合；天然有机抗菌剂酚酮类化合物中含有环庚三烯结构。2.根据权利要求1所述的一种天然持久抗菌的超疏水纤维素织物，其特征在于，天然有机抗菌剂酚酮类化合物为桧木醇、扁柏酚或β
‑
多拉布林。3.根据权利要求1或2所述的一种天然持久抗菌的超疏水纤维素织物，其特征在于，天然持久抗菌的超疏水纤维素织物的水接触角为151.6～158.5
°
；参照GB/T 20944.3
‑
2008的抗菌测试标准测得，天然持久抗菌的超疏水纤维素织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率均达到99％以上，并且经50次洗涤后，抑菌率的下降率不超过2％。4.制备如权利要求1～3任一项所述的一种天然持久抗菌的超疏水纤维素织物的方法，其特征在于，先在酸性条件下将天然有机抗菌剂酚酮类化合物与多巴胺反应制得含(聚)多巴胺结构的仲胺类疏水抗菌改性剂，再在有氧碱性条件下将含(聚)多巴胺结构的仲胺类疏水抗菌改性剂与纤维素织物反应制得天然持久抗菌的超疏水纤维素织物。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌婧，刘美，王华平，邹黎明，赵润，高欢，
申请(专利权)人：江苏新视界先进功能纤维创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：