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棉织物用有机胍类抗菌整理研究 彭宴起 朱平 王炳 青岛大学纤维新材料及现代纺织国家重点实验室培育基地 山东青岛 266071 收稿日期：2006-11-17作者简介：彭宴起1982-1男，山东临沂人，在读硕士研究生，研究方向为新型纺织化学品制备及应用原载：染整技术2007/6；8-10 【摘要】探讨了有机抗菌剂盐酸聚六亚甲基胍整理到棉织物上的最佳工艺条件，确定了抗菌剂的浓度、pH值，交联剂的种类及其用量，还对抗菌织物的白度和强力等服用性能进行了测试。实验结果表明在1%的抗菌整理液中加入1%的柠檬酸，pH8-9，浴比1:15时可以获得抗菌效果优良的抗菌织物，且具有好的耐洗性。 【关键词】盐酸聚六亚甲基狐;棉织物;柠檬酸;抑菌率 【中图分类号】TS 195583 文献标识码：A 文章编号：1005-9350（2007）06-0008-03 随着人们生活水平的提高，天然纤维织物因其服用的舒适性等特点而深受消费者欢迎，但棉织物本身存在一些缺点，如棉织物受霉菌和真菌的侵袭比合成纤维敏感得多，所以需要经过抗菌整理剂处理，目前棉织物抗菌整理使用的抗菌剂根据成分不同主要分为三大类：天然抗菌剂、无机抗菌剂和有机抗菌剂。天然抗菌剂主要为天然植物的提取物，受资源的限制，应用推广有一定困难；无机抗菌剂这类化合物的耐洗性很差，杀菌作用比较慢；有机抗菌剂主要包括醛类、酚类、醇类、过氧化物类、胍类、醚类等，这些有机抗菌剂虽然耐洗性比较好，但除了胍类抗菌剂，大部分有机抗菌剂具有毒副作用，能引起皮肤病，对人体有害(某些单体甚至有致癌作用)，耐热性差、易分解、有气味，使用寿命短1，而胍类抗菌剂处理到棉织物上后不但无毒(对人体不存存致癌性、致变性和致畸性)、无味、无刺激性、耐高温，抗菌性好，而且耐洗性也很好，抗菌效果持久。 胍存在于蛋白、核酸、链霉素等天然产物及甜菜、稻壳、蘑菇和豆类等多种植物中，人和动物体内也含有微量的胍，但游离胍很不稳定，易吸收空气中的二氧化碳，生成碳酸胍，所以胍通常以胍盐的形式稳定存在，如盐酸胍、硝酸胍、碳酸胍、硫酸胍、硬脂酸胍等。胍盐是胍基化合物中的一个重要组成部分，能衍生出种类繁多的胍基衍生物，这些衍生物内其强碱性、高稳定性、较好的生物活性等优良特性，从而具有很好的抗菌性能，被广泛地应用在化学医疗、农产品防护、食品和日用品，纺织品等方面2。目前国内对于胍类聚合物在棉织物上的应用工艺研究还很少，因此，在实验中，选用一种新型的具有活性基团的盐酸聚六亚甲基单胍作为抗菌剂对棉织物进行功能整理，并对其整理工艺进行了研究。1 试验11 织物试样 纯棉漂白布4040 13372(青岛装饰布总厂)12 试剂 盐酸聚六亚甲基单胍(广东奥纳化工新材料有限公司)，氢氧化钠，氯化钠，蛋白胨，牛肉浸膏，琼脂粉，金黄葡萄球菌，磷酸氢二钠，磷酸二氢钠，BT-CA，乙二醛，戊二醛，柠檬酸，次亚磷酸钠。13 试验仪器 立式气动小轧车，烘箱，小样定形烘干机，酸度计，电子天平，净化工作台，电热恒温培养箱，冷藏冷冻柜，小型压力蒸汽灭菌锅，全自动缩水率试验机，全自动测色色差计，多功能织物强力机。14 抗菌织物整理过程 按照工艺处方先后加入抗菌剂、交联剂、交联催化剂，用lmol/L NaOH调pH为8-9，浴比l:15配制抗菌整理液。 工艺流程：二浸二轧(轧余率80%)预烘(温度80，5min)焙烘(160，3min)水洗烘干（80）。 15 测试指标 151 抗菌织物的抑菌率 按照国家纺织行业抗菌标准FZ/TO 1021-92测 试抗菌织物的抑菌率。 152 抗菌织物耐洗性能的测试 参照GB/T8629-2001标准，按照4A程序(用于特殊整理织物的洗涤程序)对经过抗菌整理的织物进行洗涤，测定其抗菌性能。153 抗菌织物性能的测定 整理织物的断裂强力、撕破强力、白度等指标分别按照GB3923-83、GB3919-83、GB3819-1983等国家标准或行业标准测试。2 2 结果与讨论 21 不加交联剂对抑菌性与水洗的影响 将不同浓度的抗菌剂在没有交联剂的情况下整理到棉织物上，测定织物抑菌率与水洗次数的关系，测试结果见表1。 表1 无交联剂抗菌织物的抑菌率与水洗次数关系 N抑菌率%05%(抗菌剂)1%(抗菌剂)2%(抗菌剂)010010010053742441010111320000注：N表示水洗次数；整理液pH8-9；二浸二轧轧余率80%，预烘80，5min；焙烘160K，3min;水洗；烘干80(下同)由表1可以看出，不加交联剂整理的抗菌织物 经水洗之后其抑菌性下降很快，水洗五次之后抑菌 率已经低于45%。说明单纯使用盐酸聚六亚甲基单 胍整理的抗菌织物不耐洗。原因是盐酸聚六亚甲基 单胍是-种阳离子的化合物，其分子中的胍基与纤 维素在实验中织物整理的条件下不发生反应，不能 够固着在纤维素纤维上，仅仅通过范德华力、氢键 和单胍的阳离子性吸附在织物的表面。因此，只用 盐酸聚六亚甲基单胍整理的织物耐洗性不好，需要 加入交联剂来提高其耐洗性。 22 交联剂种类对抑菌性与水洗的影响 分别选用乙二醛、戊二醛、柠檬酸和BTCA作为 交联剂整理织物，织物的抑菌率与水洗次数关系见 表2。 表2 不同交联剂整理织物的抑菌率与水洗次数关系 N抑菊率%原布无交联剂BTCA乙二醛戊二醛柠檬酸001001001001001001001197768097200090425389300085232984 注：N表示水洗次数；所用抗菌剂、交联剂、交联催化剂用量均为1%，pH8-9；整理工艺同表l 由表2可以看出，随着水洗次数的增多，不加交 联剂和用乙二醛、戊二醛作为交联剂整理的抗菌织 物的抑菌率下降比较快，水洗十次后抑菌率已经很 低，这是因为醛基在碱性条件下和纤维素交联程度 不够所致。因此，不使用乙二醛和戊二醛来做进一 步的抗菌性能试验。 而用BTCA和柠檬酸做交联剂整理的织物的抑菌率下降比较小。水洗30次后其抑菌率仍大于80%。由此可以确定BTCA和柠檬酸作为交联剂具有好的耐洗性。 23 交联剂用量对抑菌性与水洗的影响 选择抗菌剂用量为1%，交联剂用量为0.5%和1%的BTCA和柠檬酸整理的抗菌织物进行浸渍培养法抑菌率试验，测试结果见表3。 表3 不同交联剂用呈整理织物的抑菌率与水洗次数关系 N抑菌率%无交联剂BTCAl%BTCA O.5%柠檬酸1%柠檬酸0.5%01001001001001001011979597942009084898430085688467注：N表示水洗次数；抗菌剂1%，pH8-9；整理工艺同表l 由表3可以看出，加入交联剂BTCA整理的抗菌试样水洗后的抑菌性比不加交联剂整理的试样好很多，而且加入BTCA为l%比其为0.5%的耐洗性好得多。因为交联剂BTCA的分子中有四个羧基，都可以同纤维素中的羟基发生反应生成羧基纤维素，同时也能一定程度地与盐酸聚六亚甲基单胍反应。 另外，交联剂柠檬酸的加入提高了盐酸聚六亚甲基单胍化在棉织物上的耐洗性，而且经1%的柠檬酸整理的织物比其为0.5%整理的抗菌织物的耐洗性好。其原理基本同BTCA。 对于交联剂BTCA和柠檬酸来说，在相同用量下，经交联剂BTCA整理的抗菌织物水洗后其抑菌性稍好于经交联剂柠檬酸整理的抗菌织物，但由于成本原因，本试验采用柠檬酸作为交联剂。24 pH值的确定为了确定整理液的最佳pH值，选择了整理液pH分别为3、5、7、8、9、10，进行整理，整理的扰菌织物进行浸渍培养法抑菌率试验，测试结果见表4。表4 不同pH整理的织物水洗次数与抑菌率关系N抑菌率%pH3pH5pH7pH8pH9pHlO0969699100100100106367899697972051547089899030243151838483 注：N表示水洗次数，柠檬酸1%，抗菌剂1%，整理工艺同见表l 由表4可看出，布酸性或中性条件下整理的抗菌试样不耐水洗，而在碱性条件下，织物耐水洗性良好。原因可能是因为盐酸聚六亚甲基单胍溶液中胍基易吸引正离子形成稳定的阳离子而使溶液呈碱性，在酸性条件下盐酸聚六亚甲基单胍与酸作用，使与纤维结合的抗菌剂的量减少，导致抑菌率下降。在碱性条件下，碱可促进抗菌剂与纤维的交联，使抗菌效果更好。25 织物强力及白度变化 对经过1%抗菌剂、1%交联催化剂和交联剂分别是BTCA和柠檬酸整理过的织物进行强力和白度测试，结果见表5。表5 织物的强力和白度原布无交联剂BTCA l%BTCA O.5%柠檬酸1%柠檬酸0.5%撕破强力cN717.12695.45651.92680.81667.43669.87断裂强力N388.99372.27301.36350.97331.89371.91白度%93.9692.7690.3191.5087.3189.75注：强力值均为纬向 由表5可知，对于经过抗菌剂与交联剂共同整理过的织物其物理性能的变化不很大。随着交联剂浓度的增大，织物的物理性能的下降也趋向明显。不论是BTCA还是柠檬酸，其断裂强力、撕破强力都有一些下降，而柠檬酸整理过的布样由度下降稍大。但都在织物应用允许的范围之内。3 结论 (l)将盐酸聚六亚甲基单胍(PHMA)和交联剂柠檬酸均以用量为1%、pH8-9条件下整理到棉织物上，洗涤30次后，其抑菌率仍可达到80%以上，具有较好的耐洗性。 (2)通过试验所用最佳工艺条件处理所