專利名稱：一種抗菌纖維的制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種抗菌纖維的制備方法，更具體地說通過靜電自組裝技術(shù)使得纖維 表面包覆ε-聚賴氨酸薄膜得到的抗菌纖維的方法。
背景技術(shù)：
紡織品在人體穿著過程中，會沾染各種人體分泌物和環(huán)境中的各種污物，但是由 于紡織品的纖維本身不具有抗菌能力，使得這些污物在一定條件下會成為各種細菌繁殖的 良好環(huán)境，因此普通的紡織制品往往給細菌提供的生存的場所，威脅到人類的健康。抗菌整 理技術(shù)的目的就在于解決紡織品抗菌的難題，常用抗菌整理技術(shù)包括抗菌染料上染、化學 改性吸附、納米銀涂層以及化學交聯(lián)接枝等技術(shù)。由于抗菌染料不具廣譜抗菌性，化學交聯(lián) 劑戊二醛會破壞織物的結(jié)構(gòu)，纖維改性吸附和納米銀技術(shù)所使用的抗菌劑大多為Cu和Ag 等重金屬物質(zhì)，使得這些技術(shù)制得的產(chǎn)品在使用過程中會從織物纖維表面釋放出來，對人 體造成危害，同時整理后排放的廢水又會造成環(huán)境污染。因此，開發(fā)使用更加安全、環(huán)保、高 效的抗菌整理方法和抗菌劑來替代現(xiàn)有的纖維抗菌整理技術(shù)是國內(nèi)外研究的重點。另外，由于很多纖維吸濕性能較差(如羊毛纖維)，導致吸濕排汗速率較低，在人 體大量出汗后極易讓人感到不舒適。盡管科學家已經(jīng)開發(fā)出了讓疏水性纖維更親水的處理 方法，但它們或穩(wěn)定性差、不耐久，或會破壞纖維的結(jié)構(gòu)。如何能夠在不破壞纖維自身結(jié)構(gòu) 的前提下，研發(fā)簡單有效、且持久賦予疏水性纖維超親水功能的制備方法是應用領域的一 大難題。ε -聚賴氨酸(ε -PL)是L_賴氨酸的同型聚合物，由α -羧酸與ε -氨基形成肽 鍵連接而成。ε -PL不同于普通的聚L-賴氨酸之處在于其是通過發(fā)酵獲得的，其生產(chǎn)菌株 為鏈霉菌。ε -PL的相對分子質(zhì)量在3000 5000之間，其純品為淡黃色粉末，易溶于水、 微溶于乙醇，但不溶于乙酸乙酯、乙醚等有機溶劑。ε-PL有許多氨基，所以在中性水溶液 中帶有正電荷，可直接吸附到細胞膜上，最終導致細胞死亡，或者抑制細菌的呼吸作用，同 時作用于細胞膜和蛋白合成系統(tǒng)，與核糖體結(jié)合抑制蛋白和酶的合成，從而達到殺菌目的； 并且，ε -PL的抑菌普廣，對革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌、酵母菌以及霉菌等都有較好的抑 制作用。ε -PL的熱穩(wěn)定較好，在100°C加熱處理30min及120°C加熱處理20min，均能保 持抑菌能力。ε -PL在人體內(nèi)能分解為賴氨酸，而賴氨酸是人體必需8種氨基酸之一，因此 ε “聚賴氨酸是一種“營養(yǎng)型”抑菌劑，其安全性高于其它化學防腐劑，其急性口服毒性為 5g · kg-1。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有抗菌整理方法中存在的不足和問題，本發(fā)明的技術(shù)目的在于提供一 種采用“營養(yǎng)型”抗菌劑方制備抗菌纖維的方法，使得通過該法制備得到的纖維抗菌功能 強，同時又提高了纖維的親水性，不破壞纖維自身結(jié)構(gòu)，且該方法可具備對設備要求低、能 耗低、不污染環(huán)境等優(yōu)點。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種抗菌纖維的制備方法，包括以下步驟(1)將纖維浸漬在與纖維所帶電荷電性相反的海藻酸鈉溶液中，通過靜電引力作 用將海藻酸鈉吸附于纖維的表面；(2)將吸附了海藻酸鈉的纖維浸漬在與其所帶電荷電性相反的ε-PL溶液中，通 過靜電吸附使得吸附了海藻酸鈉的纖維的表面吸附ε -PL，制得產(chǎn)品。其中，本發(fā)明所述的方法可以重復上述步驟3 10次。本發(fā)明所述的步驟(1)中海藻酸鈉溶液的濃度為20Z0 12% owf、pH值為3 10、 溫度為30 80°C、溶液的浴比為1 20 1 50。本發(fā)明所述的步驟(2)中ε -PL溶液的濃度為2% 12% owf、調(diào)節(jié)pH值為3 10，溫度為30 80°C、溶液的浴比為1 20 1 50。其中，所述的步驟(1)或步驟(2)中所述的調(diào)節(jié)pH值的方法為加入NaOH、醋酸調(diào) 節(jié)。其中，所述的海藻酸鈉溶液或ε-PL溶液中還可以加入電解質(zhì)NaCl、Na2S04、KCl或 K2SO4,濃度為 0. lg/L 1.2g/L。本發(fā)明所述的步驟(1)中，纖維浸漬在海藻酸鈉溶液中的時間為30min 3h。本發(fā)明所述的步驟(2)中，纖維浸漬在ε -PL溶液中的時間為30min 3h。本發(fā)明所述的纖維包括植物纖維、動物纖維或合成纖維。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明利用了靜電吸附的原理，采用靜電自組裝技術(shù)制備的得到的抗菌纖維，既 不破壞纖維自身結(jié)構(gòu)，且對革蘭氏陰性菌(如大腸桿菌)的抑菌率可達96. 981%，對革蘭氏 陽性菌(如藤黃微球菌)的抑菌率可達97. 931%，且纖維的親水性得到提高。
具體實施例方式以下通過具體實施例說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅僅限定于這些實施例。本發(fā)明中，對產(chǎn)品最終吸附ε -PL量的檢測方法如下高效液相色譜(HPLC)法測定，色譜條件TSK2gel G3000PWXL色譜柱 (718_Χ30(Μιπι)；流動相為 0. 3mol · L-1Na2SO4 (乙酸調(diào) pH 至 4. 0)；檢測波長 2 IOnm ； 柱溫30°C ；進樣量20yL，流速0. SmL.mirT1。ε-PL標準品為自制。計算方法C = 5X 10_5A+0. 0173，式中=C為溶液中ε -PL的濃度，A為峰的面積。纖維上吸附ε -PL的量的計算方法M = C。XV0-C1XV1式中=Ctl為原處理液中ε -PL的濃度，Vtl為原處理液的體積&為反應結(jié)束后的處 理液與羊毛纖維洗滌液混合后溶液中ε "PL的濃度，V1為處理液和洗滌液的混合體積。本發(fā)明中，對抑菌率的檢測方法及計算方法如下檢測方法GB/T 20944《紡織品抗菌性能的評價》第3部分振蕩法。計算方法JfS —
A式中XS為抑菌率(％ ) ;A為被試樣品振蕩前平均菌落數(shù)；B為被試樣品振蕩后平 均菌落數(shù)；
如果振蕩后的平均菌落數(shù)大于振蕩前的平均菌落數(shù)，抑菌率按0計算。不加樣片 組的菌落數(shù)在1 X IO4 9 X IO4CfuAiL之間，且樣品振蕩前后平均菌落數(shù)差值在10%以內(nèi)， 試驗有效；被試樣片組抑菌率與對照樣片組抑菌率的差值> 26%，產(chǎn)品具有抗菌作用。本發(fā)明中，對纖維親水性的檢測方法如下測試方法用DroMeter A-100P視頻光學接觸角/表界面張力測量儀測定水滴在 纖維表面所形成的界面接觸角。實施例1將羊毛纖維(購自于南京市山西路面料城)浸漬在海藻酸鈉的溶液中，溶液的濃 度為12%0時，溶液？!1為7.0，溶液中妝(1的濃度為1.28/1，溫度為401，浴比為1 50， 浸漬時間為2h后水洗，50°C烘干；將已吸附海藻酸鈉的羊毛纖維浸漬在ε -PL溶液中，溶 液的濃度為12% owf，加入NaOH調(diào)節(jié)溶液ρΗ為8. 0，溶液中NaCl的濃度為1. 2g/L，溫度為 50°C，浴比為1 50，浸漬時間為2h，水洗，50°C烘干。最終結(jié)果Ig羊毛纖維表面吸附的 ε -PL量為25. lmg，對大腸桿菌的抑菌率為96. 978%，對藤黃微球菌的抑菌率為97. 927%。 同時使得水滴在包覆ε -PL羊毛纖維表面所形成的界面接觸角與在未經(jīng)過處理的羊毛纖 維表面形成的界面接觸角相比減小了 25.7°。實施例2將羊毛纖維(購自于南京市山西路面料城)浸漬在海藻酸鈉的溶液中，溶液的濃 度為4% owf，加入醋酸調(diào)節(jié)溶液ρΗ為3，溶液中KCl的濃度為0. 5g/L，溫度為40°C，浴比 為1 40，浸漬時間為2h，水洗，50°C烘干；將已吸附海藻酸鈉的羊毛纖維浸漬在ε-PL溶 液中，溶液的濃度為8% owf，加入醋酸調(diào)節(jié)溶液ρΗ為3，溶液中KCl的濃度為0. 5g/L，溫度 為50°C，浴比為1 30，浸漬時間為2h，水洗，50°C烘干。Ig羊毛纖維表面吸附的ε-PL量 為16. 2mg，對大腸桿菌的抑菌率為96. 937%，對藤黃微球菌的抑菌率為97. 912%。重復上 述步驟10次。最終結(jié)果同時使得水滴在包覆ε-PL羊毛纖維表面所形成的界面接觸角與 在未經(jīng)過處理的羊毛纖維表面形成的界面接觸角相比減小了 20.3°。實施例3將棉纖維(購自于南京市山西路面料城)浸漬在ε-PL溶液中，溶液的濃度為 12% owf，加入NaOH調(diào)節(jié)溶液ρΗ為10，溫度為80°C，浴比為1 50，浸漬時間為2h，水洗， 50°C烘干；將已吸附ε -PL的棉纖維浸漬在海藻酸鈉的溶液中，溶液的濃度為12% owf，加 入NaOH調(diào)節(jié)溶液pH為10，溫度為80°C，浴比為1 50，浸漬時間為2h，水洗，50°C烘干。重 復上述步驟3次。最終結(jié)果Ig棉纖維表面吸附的ε-PL量為9. 4mg，對大腸桿菌的抑菌率 為96. 929%，對藤黃微球菌的抑菌率為97. 897%。實施例4將羊毛纖維(購自于南京市山西路面料城)浸漬在海藻酸鈉的溶液中，溶液的濃 度為2%owf，溶液pH為7，溶液中Na2SO4W濃度為0. lg/L，溫度為30°C，浴比為1 10，浸漬 時間為30min，水洗，50°C烘干；將已吸附海藻酸鈉的羊毛纖維浸漬在ε -PL溶液中，溶液的 濃度為2% owf,加入NaOH調(diào)節(jié)溶液pH為8，溶液中Na2SO4的濃度為0. lg/L，溫度為30°C，浴 比為1 10，浸漬時間為30min，水洗，50°C烘干。最終結(jié)果Ig羊毛纖維表面吸附的ε-PL 量為8. 3mg,對大腸桿菌的抑菌率為96. 951%,對藤黃微球菌的抑菌率為97. 903%。同時使 得水滴在包覆ε -PL羊毛纖維表面所形成的界面接觸角與在未經(jīng)過處理的羊毛纖維表面形成的界面接觸角相比減小了 10.6°。實施例5將滌綸(購自于南京市山西路面料城)浸漬在海藻酸鈉的溶液中，溶液的濃度為 4%0時，溶液？!1為7，溶液中1(2304的濃度為0.58/1，溫度為401，浴比為1 40，浸漬時 間為3h，水洗，50°C烘干；將已吸附海藻酸鈉的滌綸浸漬在ε -PL溶液中，溶液的濃度為8% owf,加入NaOH調(diào)節(jié)溶液ρΗ為8，溶液中K2SO4的濃度為0. 5g/L，溫度為50°C，浴比為1 30， 浸漬時間為3h，水洗，50°C烘干。重復上述步驟6次。最終結(jié)果Ig滌綸表面吸附的ε-PL 量為19. 6mg，對大腸桿菌的抑菌率為96. 981 %，對藤黃微球菌的抑菌率為97. 931%。
權(quán)利要求
一種抗菌纖維的制備方法，包括以下步驟(1)將纖維浸漬在與纖維所帶電荷電性相反的海藻酸鈉溶液中，通過靜電引力作用將海藻酸鈉吸附于纖維的表面；(2)將吸附了海藻酸鈉的纖維浸漬在與其所帶電荷電性相反的ε-PL溶液中，通過靜電吸附使得吸附了海藻酸鈉的纖維的表面吸附ε-PL，制得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的方法可以重復3 10次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的步驟(1)中海藻酸鈉溶液的濃 度為2% 12% owf、pH值為3 10、溫度為30 80°C、溶液的浴比為1 10 1 50。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的步驟(2)中ε-PL溶液的濃度 為2% 12%0時、？!1值為3 10，溫度為30 801、溶液的浴比為1 10 1 50。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的制備方法，其特征在于所述的ρΗ值的調(diào)節(jié)方法為加入 NaOH或醋酸調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的制備方法，其特征在于所述的海藻酸鈉溶液或ε-PL溶 液中還加入電解質(zhì)NaCl、Na2S04、KCl或K2S04。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述的電解質(zhì)的濃度為0.lg/L 1. 2g/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的步驟(1)中，纖維浸漬在海藻酸 鈉溶液中的時間為30min 3h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的步驟(2)中，纖維浸漬在ε-PL 溶液中的時間為30min 3h。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的纖維包括植物纖維、動物纖維 或合成纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗菌纖維的制備方法，包括將纖維浸漬在與纖維所帶電荷電性相反的海藻酸鈉溶液中，通過靜電引力作用將海藻酸鈉吸附于纖維的表面；再將吸附了海藻酸鈉的纖維浸漬在與其所帶電荷電性相反的ε-PL溶液中，通過靜電吸附使得吸附了海藻酸鈉的纖維的表面吸附ε-PL，制得產(chǎn)品。通過本發(fā)明所述制備方法制備得到的纖維抗菌能力高，同時又提高了纖維的親水性，且該方法可具備對設備要求低、能耗低、不污染環(huán)境等優(yōu)點。
文檔編號D06M15/13GK101886337SQ20101019520
公開日2010年11月17日 申請日期2010年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者仲兆祥, 常菁, 徐虹 申請人:南京工業(yè)大學