專利名稱：一種基于三聚氯氰的鹵胺類抗菌材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于抗菌材料技術領域，具體涉及一種基于三聚氯氰的鹵胺類抗菌材料的制備方法。
背景技術：
人類生活環(huán)境中存在大量的致病和致霉有害微生物，它們可以通過纖維、塑料、橡膠、紙張等各種材料和制品表面?zhèn)鞑ィ{人類健康。使用長效抗菌材料是有效防止有害微生物生長、繁殖、蔓延和傳播最為簡單、安全和有效的方法。傳統(tǒng)的用于材料抗菌整理的抗菌劑有重金屬、季銨鹽、三氯生等，但均不同程度存在價格昂貴、抗菌能力弱、殺菌效率低、對人體有害等缺點。新近發(fā)展起來的鹵胺類抗菌劑彌補了上述抗菌劑的不足，其具有抗菌譜廣、殺菌迅速、抗菌活性可再生、不產生有毒副產物、對人體和環(huán)境無害等優(yōu)點，在材料抗菌整理領域具有廣闊的應用前景。目前，基于鹵胺類抗菌劑的抗菌材料制備工藝尚存在以下不足:涉及反應物較多，原料昂貴，反應條件苛刻，工藝復雜，生產成本高；原料水溶性差，利用率低，需加入大量易燃有機溶劑助溶，增加了整理成本，且存在安全隱患；整理工藝對材料力學性能影響較大，紡織品強力損失嚴重；所制抗菌材料的抗菌性能還有待提高。

發(fā)明內容
本申請人針對現(xiàn)有鹵胺類抗菌材料制備工藝存在的上述缺陷，提供了一種基于三聚氯氰的鹵胺類抗菌材料的制備方法。本發(fā)明方法工藝操作簡單，成本低廉，反應條件溫和，對材料力學性能影響小，整理后的材料抗菌性能優(yōu)異，安全無毒。本發(fā)明的目的通過下述技術方案來實現(xiàn):一種基于三聚氯氰的鹵胺類抗菌材料的制備方法，工藝步驟如下:將三聚氯氰完全溶解于堿液制備成整理液，再將待整理材料浸泡于該整理液中，以濕透材料為準，整理完畢，取出干燥，于90 120°C固化10 40min，清洗該材料表面，最后鹵化、水洗、烘干，制得抗菌材料。其進一步技術方案為:所述堿液包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀溶液，其質量百分濃度為I 30%，優(yōu)選為2 5%。在所述整理浴中，所述三聚氯氰的質量百分濃度為0.5 30%，優(yōu)選為I 5%。所述鹵化為采用含有活性鹵素的溶液對所述材料進行浸泡處理，所述含有活性鹵素的溶液包括次氯酸鈉、次溴酸鈉或次氯酸鈣溶液，其質量百分濃度為0.01 5%，優(yōu)選為0.01 0.5%，pH 值為 4.0 12.0。所述待整理材料包括天然纖維或合成纖維紡織品、塑料、海綿、天然橡膠、合成橡膠、木材、紙張、涂料、殼聚糖或幾丁質。所述固化處理可以采用烘箱焙烘、高溫熨燙、滾筒處理、熱空氣處理等方式；當待整理材料為天然纖維或合成纖維紡織品時，浸泡于整理液后需采用傳統(tǒng)的二浸二軋法進行處理，軋余率為100%。與現(xiàn)有鹵胺類抗菌材料制備工藝相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:1.直接以廉價易得的三聚氯氰為原料，將其溶于堿液即可得整理液，原料利用率高，不需加入易燃有機溶劑助溶，操作非常簡便，成本低廉。2.工藝條件溫和，固化溫度低(90 120°C)，時間短，對材料力學性能影響很小，經檢測，本發(fā)明所制抗菌紡織品強力損失均小于20%，明顯優(yōu)于常規(guī)工藝制備的抗菌紡織
品O3.本發(fā)明所制抗菌材料具有優(yōu)異的抗菌性能，抗菌效率高，其有效氯含量在0.1 1.0%范圍內，經檢測，經整理的抗菌棉織物與接種細菌接種后，IOmin內對金黃色葡萄球菌的抗菌率即可達100%，5min內對大腸桿菌0157:H7的抗菌率即可達到100%。4.制備工藝過程及成品無甲醛釋放，安全無毒。


圖1為本發(fā)明實施例1中抗菌整理化學反應原理圖。圖2為本發(fā)明所制抗菌材料殺菌及殺菌活性再生示意圖。圖3為棉織物紅外光譜分析圖，其中，(A)為空白樣品，(B)為實施例1中氯化前的棉織物，(O為實施例1中氯化后的棉織物。
具體實施例方式
以下結合附圖，并通過實施例對本發(fā)明進行具體說明。如圖1所示，三聚氯氰首先與氫氧化鈉反應生成可溶性鈉鹽，在固化條件下與纖維紡織品的活性基團(Cellulose-OH)發(fā)生親核取代反應，纖維素上的羥基氧取代三嗪環(huán)上的氯，從而使上述鈉鹽連接到材料表面。如圖2所示，連接在材料表面的鹵胺類抗菌劑通過其氧化性氯原子發(fā)揮殺菌作用，當有效氯釋放完后，可通過氯漂恢復抗菌性能(再生)。實施例1將Ig三聚氯氰、2g氫氧化鈉完全溶解于97g蒸餾水中制備成整理液，再將待整理天然纖維紡織品(純棉織物，購自浙江冠東印染服飾有限公司)浸泡于該整理液15min，二浸二軋，軋余率100% ;整理完畢，取出置于烘干機中于80°C烘干5min，然后放入焙烘機于120°C焙烘IOmin ;取出織物，用質量濃度為0.5%的標準皂片溶液和大量去離子水清洗其表面，于室溫晾干；將晾干的織物浸泡于質量百分濃度0.01%的次氯酸鈣溶液中(用稀硫酸調節(jié)PH值至7.0)，Ih后取出織物并用大量清水清洗，于45°C在烘干機中烘干2h，制得抗菌棉織物。用碘量法測得該抗菌棉織物的有效氯含量為0.68%。實施例2將Sg三聚氯氰、7g氫氧化鉀完全溶解于87g蒸餾水中制備成整理液，再將待整理天然纖維紡織品(純棉織物，購自浙江冠東印染服飾有限公司)浸泡于該整理液15min，二浸二軋，軋余率100% ;整理完畢，取出置于烘干機中于80°C烘干5min，然后放入焙烘機于90°C焙烘40min ;取出織物，用質量濃度為0.5%的標準皂片溶液和大量去離子水清洗其表面，于室溫晾干；將晾干的織物浸泡于質量百分濃度0.5%的次氯酸鈉溶液中(用稀硫酸調節(jié)pH值至12.0), Ih后取出織物并用大量清水清洗，于45°C在烘干機中烘干2h，制得抗菌棉織物。用碘量法測得該抗菌棉織物的有效氯含量為0.86%。
實施例3
將5g三聚氯氰、Ilg氫氧化鉀完全溶解于84g蒸餾水中制備成整理液，再將待整理天然纖維紡織品(純棉織物，購自浙江冠東印染服飾有限公司)浸泡于該整理液15min，二浸二軋，軋余率100% ;整理完畢，取出置于烘干機中于80°C烘干5min，然后放入焙烘機于100°C焙烘20min ;取出織物，用質量濃度為0.5%的標準皂片溶液和大量去離子水清洗其表面，于室溫晾干；將晾干的織物浸泡于質量百分濃度0.1 %的次氯酸鈉溶液中(用稀硫酸調節(jié)PH值至7.0)，Ih后取出織物并用大量清水清洗，于45°C在烘干機中烘干2h，制得抗菌棉織物。用碘量法測得該抗菌棉織物的有效氯含量為0.99%。
抗菌棉織物強力測試:
根據(jù)ASTM D5035法(扯邊紗條樣法)，對實施例1 實施例3所制抗菌棉織物進行強力測試，強力損失依次為16 %、10 %、15 %，均小于20 %，優(yōu)于常規(guī)整理工藝，證明本發(fā)明整理方法對織物力學性能影響較小。
抗菌棉織物的FT-1RATR紅外光譜分析:
采用傅里葉衰減全反射光譜(FT-1RATR)測試法進行測試，以未經整理的棉織物(同上)作為空白樣品，對實施例1中氯化前后的棉織物進行紅外光譜分析，測試結果參見圖3。
如圖3所示，(B)曲線在1713CHT1處和1610CHT1出現(xiàn)了新的吸收峰，(C)曲線在1700cm-1和1605CHT1處出現(xiàn)了新的吸收峰，為三嗪環(huán)上的羰基和雙鍵的吸收峰，證明三嗪環(huán)被連接到了棉織物上。
抗菌棉織物的抗菌性能測試:
根據(jù)修正AATCC100-1999抗菌性能測試標準所述方法進行測試，以實施例2中氯化前的棉織物作為空白樣品，對實施例2所制抗菌棉織物(有效氯含量0.86%)進行抗菌性能測試，接種細菌為金黃色葡萄球菌和大腸桿菌0157:H7，測試結果參見表I和表2。
表I抗菌棉織物對金黃色葡萄球菌的抗菌性能
權利要求
1.一種基于三聚氯氰的鹵胺類抗菌材料的制備方法，其特征在于工藝步驟如下:將三聚氯氰完全溶解于堿液制備成整理液，再將待整理材料浸泡于該整理液中，以濕透材料為準，整理完畢，取出干燥，于90 120°C固化10 40min，清洗該材料表面，最后鹵化、水洗、烘干，制得抗菌材料。
2.根據(jù)權利要求1所述鹵胺類抗菌材料的制備方法，其特征在于:所述堿液包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀溶液，其質量百分濃度為I 30%。
3.根據(jù)權利要求1所述鹵胺類抗菌材料的制備方法，其特征在于:在所述整理浴中，所述三聚氯氰的質量百分濃度為0.5 30%。
4.根據(jù)權利要求1所述鹵胺類抗菌材料的制備方法，其特征在于:所述鹵化為采用含有活性鹵素的溶液對所述材料進行浸泡處理。
5.根據(jù)權利要求1所述鹵胺類抗菌材料的制備方法，其特征在于:所述待整理材料包括天然纖維或合成纖維紡織品、塑料、海綿、天然橡膠、合成橡膠、木材、紙張、涂料、殼聚糖或幾丁質。
6.根據(jù)權利要求1所述鹵胺類抗菌材料的制備方法，其特征在于:還包括對浸泡于所述整理液的天然纖維或合成纖維紡織品進行二浸二軋的步驟。
7.根據(jù)權利要求2所述鹵胺類抗菌材料的制備方法，其特征在于:所述堿液的質量百分濃度為2 5%。
8.根據(jù)權利要求3所述鹵胺類抗菌材料的制備方法，其特征在于:在所述整理浴中，所述三聚氯氰的質量百分濃度為I 5%。
9.根據(jù)權利要求4所述鹵胺類抗菌材料的制備方法，其特征在于:所述含有活性鹵素的溶液包括次氯酸鈉、次溴酸鈉或次氯酸鈣溶液，其質量百分濃度為0.01 5%。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于三聚氯氰的鹵胺類抗菌材料的制備方法，工藝步驟如下將三聚氯氰完全溶解于堿液制備成整理液，再將待整理材料浸泡于該整理液中，以濕透材料為準，整理完畢，取出干燥，于90～120℃固化10～40min，清洗該材料表面，最后鹵化、水洗、烘干，制得抗菌材料。本發(fā)明方法工藝操作簡單，成本低廉，反應條件溫和，對材料力學性能影響小，整理后的材料抗菌性能優(yōu)異，安全無毒。
文檔編號D06M11/30GK103147288SQ20131005699
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月22日 優(yōu)先權日2013年2月22日
發(fā)明者任學宏, 馬凱凱 申請人:江南大學