一種新型抗菌棉織物及其制備方法

一種新型抗菌棉織物及其制備方法
【專利摘要】一種新型抗菌棉織物，以棉紡織面料為基材，通過接枝聚合在棉纖維表面接枝非溶出型聚季銨鹽高分子鏈的同時，利用共聚反應在接枝高分子鏈中引入親油性組分用以分散油溶性抗生素。改性過后的棉織物具有雙重殺菌功效，同時保持原有棉織物力學性能優異、吸濕性好、透氣性強和柔軟舒適的特性，且過程簡單、成本低廉、清潔環保，適合于工業化生產。
【專利說明】
一種新型抗菌棉織物及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種新型抗菌棉織物及其制備方法，屬化學、紡織及材料等領域。
【背景技術】
[0002] 人體與紡織品（床單、毛巾、繃帶、婦女用衛生巾面料等)表面接觸時，人體的汗液、 皮脂、血液及各種人體分泌物會粘著于紡織品上，成為微生物的營養源。同時，紡織品的多 孔結構又有利于微生物的附著。因此抗菌紡織品對于人體的健康有著重要的意義。抗菌紡 織品可以致病菌在紡織品上的繁殖以及細菌分解織物的污物而產生臭味。抗菌纖維是采用 物理或化學的方法將具有抑制細菌生長的抗菌劑引入纖維表面及內部。抗菌劑主要包括有 機類化合物無機類化合物。
[0003] 無機抗菌劑分兩大類，一類是含抗菌金屬離子的無機化合物，如銀、銅、鋅等金屬 離子。第二類是以二氧化鈦顆粒為代表的具有光催化性抗菌劑，此類抗菌劑必須在有紫外 線照射和氧氣或水存在才能起殺菌作用。
[0004] 有機類抗菌劑包括低分子有機抗菌劑，主要有季銨鹽類、季鱗鹽類、雙胍類、醇類、 酚類、有機金屬類、吡啶類、咪唑類等。低分子殺菌劑具有殺菌速度快、抗菌效能高、顏色穩 定性好等優異特性，但耐熱性能差，容易在溶劑存在的環境下析出，在使用一段時間后會產 生耐藥性，并且分解產物常帶有毒性。高分子有機抗菌劑與低分子有機抗菌劑相比，其性能 更穩定、不易揮發、使用壽命長、易于加工、易于貯存、不會滲入人或動物表皮，因此近幾年 來的研究較多。抗菌高分子的抗菌性能是通過引入抗菌官能團而獲得的，抗菌官能團可以 通過帶官能團單體均聚或共聚引入，也可以通過接枝的方式引入。
[0005] 抗菌高分子材料按抗菌功能基團的不同可分為金屬離子型、季麟鹽型、鹵胺型、季 銨鹽型、和天然抗菌高分子等。其中季銨鹽高分子是較為常見、研究較多的一類抗菌高分 子。
[0006] 抗菌紡織品加工方法主要有紡絲法和后整理法。共混紡絲法是將抗菌劑和分散劑 等助劑與纖維基體樹脂混合，通過熔融紡絲生產抗菌纖維。這種方法主要針對一些沒有反 應性側基的纖維，如滌綸、丙綸等;抗菌劑不僅存在于纖維的表面，而且均勻分散于纖維之 中，抗菌效果比較持久。利用這種方法制得的抗菌布料主要用于醫療衛生和服裝以及工業 裝飾用布。復合紡絲法是利用含有抗菌成分的纖維與其它纖維或者不含抗菌成分的纖維復 合紡絲，制成并列型、芯鞘型、鑲嵌型、中空多心型結構的抗菌纖維。濕紡法是將合適的抗菌 劑在有機溶劑中溶解后加入到紡絲原液中，經過濕紡制得具有抗菌性的纖維。所制得的抗 菌纖維屬溶出型抗菌方式，即在使用中抗菌劑不斷擴散到纖維表面，從而具有抗菌的效果。 目前，此法一般用于抗菌聚丙烯腈纖維的制造，適用于此法的抗菌劑多為無機類，如銀、銅 的金屬離子等。后整理法是利用含抗菌劑的溶液或樹脂對織物進行浸漬、浸乳或涂覆處理， 在通過高溫焙烘或其他方法蒸發時，織物上就會沉淀一層不溶或微溶的抗菌劑，從而使織 物獲得抗菌性能。一般在染整加工最后階段進行處理，也可在制成成品以后處理，可制得溶 出型和非溶出型抗菌紡織品。
[0007] 溶出型抗菌紡織品是指可以從內部擴散到纖維表面形成抗菌環，從而殺死環內細 菌的紡織品。這類紡織品耐水洗不好，適用于一次性紡織品或洗滌次數少的紡織品，如醫院 包扎用繃帶、一次性手術服、一次性臺布和毛巾等。
[0008] 非溶出型抗菌紡織品一般通過化學反應在纖維表面接上具有抗菌性能的基團而 獲得，這些抗菌劑可以與纖維形成共價鍵或離子鍵，作用時抗菌劑不能擴散，但與該纖維接 觸的細菌均可被殺滅，而且抗菌效果較為持久，可用于床上用品、內衣、毛巾等紡織品。
[0009] 隨著對抗菌劑和抗菌紡織面料研究的不斷發展，在抗菌紡織面料中引入抗菌基團 的方式也不再局限于簡單的復合和涂敷，尤其是考慮到材料對環境的友好性以及對人體的 安全性要求，如何精確地控制抗菌基團的釋放將會成為今后抗菌紡織面料研究的重點。利 用各種化學鍵將抗菌基團固定在高分子材料上，不僅延長了抗菌紡織面料的使用時間，同 時也使抗菌制品的使用更加安全。通過接枝的方法引入抗菌高分子簡單易行，通過共聚還 可以在材料中同時引入不同的官能基團，賦予材料不同的功能。
[0010] 雖然，利用接枝聚合的方法將聚陽離子接枝在織物表面的方法應用較多，但是也 存在許多技術問題，例如，盡管季銨鹽聚合物等聚陽離子具有高電荷密度，對細菌的吸附作 用強，但存在接觸殺菌過程較慢的問題，另外，接枝聚合在棉紡織面料表面的聚陽離子抗菌 劑的高分子鏈運動性受到限制，影響其抗菌活性。
[0011] 溶出型抗菌紡織面料和水溶液接觸時，抗菌化合物分子就會擴散于溶液中，從而 周圍的微生物起殺滅作用。與非溶出型抗菌紡織品相比，溶出型抗菌紡織面料一般具有更 快速的殺菌能力。但不具有持久的抗菌性能。
[0012] 由此可見溶出型抗菌紡織品和非溶出型抗菌紡織品的特點各異，也各有不足。如 果能夠通過二者組合制備含多重作用機理的抗菌紡織面料應該具有更突出的抗菌能力，這 已經成了抗菌紡織面料的主要發展方向。

【發明內容】

[0013] 本發明以設計制備具有優異抗菌性能的多重抗菌紡織面料為目的，以棉紡織面料 為基材，通過接枝聚合在棉纖維表面接枝非溶出型聚季銨鹽高分子鏈的同時，利用共聚反 應在接枝高分子鏈中引入親油性組分用以分散油溶性抗生素，使接枝高分子層成為具有雙 重抗菌效果的功能層，達到高效抗菌殺菌的目的。
[0014] 本發明所要解決的技術問題是提供一種新型抗菌棉織物及其制備方法，改性過后 的棉織物具有雙重殺菌功效，同時保持原有棉織物力學性能優異、吸濕性好、透氣性強和柔 軟舒適的特性，且過程簡單、成本低廉、清潔環保，適合于工業化生產。
[0015] 本發明所提供的制備一種新型抗菌棉織物的方法是：
[0016] 去離子水中依次加入適量甲基丙烯酰氧烷基三甲基氯化銨(Ml)、乳化劑、甲基丙 烯酸烷基酯(M2)、1-乙基-6-氟-1，4-二氫-4-氧代-7-( 1-哌嗪基)-3-喹啉羧酸(諾氟沙星）、 水溶性自由基引發劑配制成乳液。漂白棉織布浸漬于上述乳液，使用雙輥壓榨，除去多余液 體。烘箱內120 °C下加熱5~30分鐘，得到抗菌棉織物。
[0017]適合用于本發明的季銨鹽單體Ml是甲基丙烯酰氧烷基三甲基氯化銨，其中烷基鏈 中碳原子個數為1~8,以2~4為最佳。適合用于本發明的親油性單體M2是甲基丙烯酸烷基 酯，其中烷基鏈中碳原子個數為8~36,以12~18為最佳。用于本發明的乳化劑可以為非離 子乳化劑和離子乳化劑，其中季銨鹽型表面活性劑最佳。水溶性自由基引發劑可以是過硫 酸鹽類物質，也可以是過硫酸鹽-還原劑、過氧化氫-還原劑等氧化還原引發體系。本發明中 使用雙輥壓榨方法除去棉織物中的多余液體，以調整棉織物表面的接枝聚合物質量，一般 壓榨后的棉織物中乳液重量調整至棉織物原重的5~20%。聚合溫度可以為100°C~150°C， 聚合時間為5~30分鐘。
[0018] 配方中各物質的適用比例及最佳比例如表一所示，
[0019] 表一本發明中各物質的適用比例以及最佳比例范圍
[0020]
[0021]本發明與已有技術相比，所制新型抗菌棉織物具有更廣譜的抗菌性能和更為長久 的抗菌有效期，同時保持原有棉織物力學性能優異、吸濕性好、透氣性強和柔軟舒適的特 性。本發明提供的制備方法簡單，適合大規模生產。
【具體實施方式】
[0022]下面結合實施例對本發明進行進一步說明。
[0023]以下結合具體的實例對本發明的技術方案和應用作進一步說明，而不是對本發明 進行限制。
[0024] 實施例1
[0025] 100ml去離子水中依次加入適量甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（15g)、十二烷基 三甲基溴化銨（5g)、甲基丙烯酸月桂酯（2g)、諾氟沙星(0.8g)、過硫酸鉀(0.2g)配制成乳 液。漂白棉織布浸漬于上述乳液，使用雙輥壓榨，調整吸液增重為漂白棉織布自重的10%， 烘箱內120°C下加熱15分鐘，得到抗菌棉織物。按如下實驗方法檢驗抗菌性能。
[0026]抗菌性能測試：
[0027] 1)樣品及各種器具滅菌:放于超凈臺上，開啟紫外燈，滅菌30min。
[0028] 2)取對照樣，抗菌織物50mmX 50mm。在織物上滴加20yL含菌營養液，并覆蓋上同樣 的棉布，室溫下在超凈臺上培養lh。將棉布放入裝有5ml的緩沖液的試管中，用振蕩器振蕩 10分鐘。吸取l〇〇yL震蕩液，在固體培養基平板表面均勻涂抹，倒置，放于37 °C恒溫培養箱中 培養24h。
[0029] 3)將兩組浸過含菌營養液的樣品放在固體培養基上，封口保持濕潤，培養24h后取 出，觀察棉布下方菌落情況，記錄。揭開棉布繼續在恒溫箱中培養24h，觀察原來棉布位置菌 落情況，記錄菌落數。
[0030] 根據兩個平板得到的菌落數，按式（1)計算每個試樣燒瓶內的活菌濃度(保留兩位 小數）。
[0031]
[0032] 式中：
[0033] Y--試樣的抑菌率；
[0034] fft--3個對照樣18h振蕩接觸后燒瓶內活菌濃度的平均值(CFU/mL);
[0035] Qt--3個抗菌織物(或3個為抗菌處理織物)試樣18h振蕩接觸后燒瓶內的活菌濃 度的平均值(CFU/mL)。
[0036] 實驗結果:抑菌率為99.99 %。
[0037] 實施例2~7
[0038] 參照實施例1，改變配方中單體、乳化劑的化學結構以及用量如表二所示，其余參 數同實施例1，所得實驗結果如表二。
[0039] 表二、本發明實施例各物質、配比以及實驗結果
[0040]
[0042] a、Ml =甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨;M2=甲基丙烯酰氧丁基三甲基氯化銨。 b、M3=甲基丙烯酸月桂酯;M4=甲基丙烯酸辛酯。
[0043] c、E1 =十二烷基三甲基溴化銨;E2 =十六烷基三甲基溴化銨。d、引發劑=過硫酸 鉀。
[0044]可以理解的是，以上關于本發明的具體描述，僅用于說明本發明而并非受限于本 發明實施例所描述的技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行 局部修改或等同替換，以達到相同的技術效果；只要滿足使用需要，都在本發明的保護范圍 之內。
【主權項】
1. 一種新型抗菌棉織物，其特征在于：由去離子水、甲基丙烯酰氧烷基三甲基氯化銨、 乳化劑、甲基丙烯酸烷基酯、諾氟沙星、水溶性自由基引發劑為主要成分制備乳液，浸漬處 理棉紡織面料，使用雙輥壓榨，除去多余液體，加熱聚合，于棉纖維表面得到抗菌接枝聚合 物層，該聚合物層兼具聚季銨鹽的殺菌功效和促進諾氟沙星溶解分散的雙重功效。2. 根據權利要求1所述的抗菌棉織物，其特征在于，季銨鹽單體為甲基丙烯酰氧乙基三 甲基氯化銨其中烷基鏈中碳原子個數為1~8,甲基丙烯酸烷基酯，其中烷基鏈中碳原子個 數為8~36,乳化劑可以為非離子乳化劑和離子乳化劑，水溶性自由基引發劑可以是過硫酸 鹽類物質，也可以是過硫酸鹽-還原劑、過氧化氫-還原劑氧化還原引發體系。3. 根據權利要求2所述的抗菌棉織物，其特征在于，乳化劑為十二烷基三甲基溴化銨、 親油性單體為甲基丙烯酸月桂酯。4. 根據權利要求1所述的抗菌棉織物，其特征在于，所述雙輥壓榨方法除去棉織物中的 多余液體，以調整棉織物表面的接枝聚合物質量，一般壓榨后的棉織物中乳液重量調整至 棉織物原重的5~20 %，聚合溫度可以為100°C~150°C，聚合時間為5~30分鐘。
【文檔編號】D06M101/06GK105862417SQ201610294360
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月4日
【發明人】姚力
【申請人】中山市中清生物科技有限公司