专利名称：一种基于三聚氯氰的卤胺类抗菌材料的制备方法
技术领域：
本发明属于抗菌材料技术领域，具体涉及一种基于三聚氯氰的卤胺类抗菌材料的制备方法。
背景技术：
人类生活环境中存在大量的致病和致霉有害微生物，它们可以通过纤维、塑料、橡胶、纸张等各种材料和制品表面传播，威胁人类健康。使用长效抗菌材料是有效防止有害微生物生长、繁殖、蔓延和传播最为简单、安全和有效的方法。传统的用于材料抗菌整理的抗菌剂有重金属、季铵盐、三氯生等，但均不同程度存在价格昂贵、抗菌能力弱、杀菌效率低、对人体有害等缺点。新近发展起来的卤胺类抗菌剂弥补了上述抗菌剂的不足，其具有抗菌谱广、杀菌迅速、抗菌活性可再生、不产生有毒副产物、对人体和环境无害等优点，在材料抗菌整理领域具有广阔的应用前景。目前，基于卤胺类抗菌剂的抗菌材料制备工艺尚存在以下不足:涉及反应物较多，原料昂贵，反应条件苛刻，工艺复杂，生产成本高；原料水溶性差，利用率低，需加入大量易燃有机溶剂助溶，增加了整理成本，且存在安全隐患；整理工艺对材料力学性能影响较大，纺织品强力损失严重；所制抗菌材料的抗菌性能还有待提高。
发明内容
本申请人针对现有卤胺类抗菌材料制备工艺存在的上述缺陷，提供了一种基于三聚氯氰的卤胺类抗菌材料的制备方法。本发明方法工艺操作简单，成本低廉，反应条件温和，对材料力学性能影响小，整理后的材料抗菌性能优异，安全无毒。本发明的目的通过下述技术方案来实现:一种基于三聚氯氰的卤胺类抗菌材料的制备方法，工艺步骤如下:将三聚氯氰完全溶解于碱液制备成整理液，再将待整理材料浸泡于该整理液中，以湿透材料为准，整理完毕，取出干燥，于90 120°C固化10 40min，清洗该材料表面，最后卤化、水洗、烘干，制得抗菌材料。其进一步技术方案为:所述碱液包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾溶液，其质量百分浓度为I 30%，优选为2 5%。在所述整理浴中，所述三聚氯氰的质量百分浓度为0.5 30%，优选为I 5%。所述卤化为采用含有活性卤素的溶液对所述材料进行浸泡处理，所述含有活性卤素的溶液包括次氯酸钠、次溴酸钠或次氯酸钙溶液，其质量百分浓度为0.01 5%，优选为0.01 0.5%，pH 值为 4.0 12.0。所述待整理材料包括天然纤维或合成纤维纺织品、塑料、海绵、天然橡胶、合成橡胶、木材、纸张、涂料、壳聚糖或几丁质。所述固化处理可以采用烘箱焙烘、高温熨烫、滚筒处理、热空气处理等方式；当待整理材料为天然纤维或合成纤维纺织品时，浸泡于整理液后需采用传统的二浸二轧法进行处理，轧余率为100%。与现有卤胺类抗菌材料制备工艺相比，本发明具有如下优点:1.直接以廉价易得的三聚氯氰为原料，将其溶于碱液即可得整理液，原料利用率高，不需加入易燃有机溶剂助溶，操作非常简便，成本低廉。2.工艺条件温和，固化温度低(90 120°C)，时间短，对材料力学性能影响很小，经检测，本发明所制抗菌纺织品强力损失均小于20%，明显优于常规工艺制备的抗菌纺织
品O3.本发明所制抗菌材料具有优异的抗菌性能，抗菌效率高，其有效氯含量在0.1 1.0%范围内，经检测，经整理的抗菌棉织物与接种细菌接种后，IOmin内对金黄色葡萄球菌的抗菌率即可达100%，5min内对大肠杆菌0157:H7的抗菌率即可达到100%。4.制备工艺过程及成品无甲醛释放，安全无毒。
图1为本发明实施例1中抗菌整理化学反应原理图。图2为本发明所制抗菌材料杀菌及杀菌活性再生示意图。图3为棉织物红外光谱分析图，其中，(A)为空白样品，(B)为实施例1中氯化前的棉织物，(O为实施例1中氯化后的棉织物。
具体实施例方式
以下结合附图，并通过实施例对本发明进行具体说明。如图1所示，三聚氯氰首先与氢氧化钠反应生成可溶性钠盐，在固化条件下与纤维纺织品的活性基团(Cellulose-OH)发生亲核取代反应，纤维素上的羟基氧取代三嗪环上的氯，从而使上述钠盐连接到材料表面。如图2所示，连接在材料表面的卤胺类抗菌剂通过其氧化性氯原子发挥杀菌作用，当有效氯释放完后，可通过氯漂恢复抗菌性能(再生)。实施例1将Ig三聚氯氰、2g氢氧化钠完全溶解于97g蒸馏水中制备成整理液，再将待整理天然纤维纺织品(纯棉织物，购自浙江冠东印染服饰有限公司)浸泡于该整理液15min，二浸二轧，轧余率100% ;整理完毕，取出置于烘干机中于80°C烘干5min，然后放入焙烘机于120°C焙烘IOmin ;取出织物，用质量浓度为0.5%的标准皂片溶液和大量去离子水清洗其表面，于室温晾干；将晾干的织物浸泡于质量百分浓度0.01%的次氯酸钙溶液中(用稀硫酸调节PH值至7.0)，Ih后取出织物并用大量清水清洗，于45°C在烘干机中烘干2h，制得抗菌棉织物。用碘量法测得该抗菌棉织物的有效氯含量为0.68%。实施例2将Sg三聚氯氰、7g氢氧化钾完全溶解于87g蒸馏水中制备成整理液，再将待整理天然纤维纺织品(纯棉织物，购自浙江冠东印染服饰有限公司)浸泡于该整理液15min，二浸二轧，轧余率100% ;整理完毕，取出置于烘干机中于80°C烘干5min，然后放入焙烘机于90°C焙烘40min ;取出织物，用质量浓度为0.5%的标准皂片溶液和大量去离子水清洗其表面，于室温晾干；将晾干的织物浸泡于质量百分浓度0.5%的次氯酸钠溶液中(用稀硫酸调节pH值至12.0), Ih后取出织物并用大量清水清洗，于45°C在烘干机中烘干2h，制得抗菌棉织物。用碘量法测得该抗菌棉织物的有效氯含量为0.86%。
实施例3
将5g三聚氯氰、Ilg氢氧化钾完全溶解于84g蒸馏水中制备成整理液，再将待整理天然纤维纺织品(纯棉织物，购自浙江冠东印染服饰有限公司)浸泡于该整理液15min，二浸二轧，轧余率100% ;整理完毕，取出置于烘干机中于80°C烘干5min，然后放入焙烘机于100°C焙烘20min ;取出织物，用质量浓度为0.5%的标准皂片溶液和大量去离子水清洗其表面，于室温晾干；将晾干的织物浸泡于质量百分浓度0.1 %的次氯酸钠溶液中(用稀硫酸调节PH值至7.0)，Ih后取出织物并用大量清水清洗，于45°C在烘干机中烘干2h，制得抗菌棉织物。用碘量法测得该抗菌棉织物的有效氯含量为0.99%。
抗菌棉织物强力测试:
根据ASTM D5035法(扯边纱条样法)，对实施例1 实施例3所制抗菌棉织物进行强力测试，强力损失依次为16 %、10 %、15 %，均小于20 %，优于常规整理工艺，证明本发明整理方法对织物力学性能影响较小。
抗菌棉织物的FT-1RATR红外光谱分析:
采用傅里叶衰减全反射光谱(FT-1RATR)测试法进行测试，以未经整理的棉织物(同上)作为空白样品，对实施例1中氯化前后的棉织物进行红外光谱分析，测试结果参见图3。
如图3所示，(B)曲线在1713CHT1处和1610CHT1出现了新的吸收峰，(C)曲线在1700cm-1和1605CHT1处出现了新的吸收峰，为三嗪环上的羰基和双键的吸收峰，证明三嗪环被连接到了棉织物上。
抗菌棉织物的抗菌性能测试:
根据修正AATCC100-1999抗菌性能测试标准所述方法进行测试，以实施例2中氯化前的棉织物作为空白样品，对实施例2所制抗菌棉织物(有效氯含量0.86%)进行抗菌性能测试，接种细菌为金黄色葡萄球菌和大肠杆菌0157:H7，测试结果参见表I和表2。
表I抗菌棉织物对金黄色葡萄球菌的抗菌性能
权利要求
1.一种基于三聚氯氰的卤胺类抗菌材料的制备方法，其特征在于工艺步骤如下:将三聚氯氰完全溶解于碱液制备成整理液，再将待整理材料浸泡于该整理液中，以湿透材料为准，整理完毕，取出干燥，于90 120°C固化10 40min，清洗该材料表面，最后卤化、水洗、烘干，制得抗菌材料。
2.根据权利要求1所述卤胺类抗菌材料的制备方法，其特征在于:所述碱液包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾溶液，其质量百分浓度为I 30%。
3.根据权利要求1所述卤胺类抗菌材料的制备方法，其特征在于:在所述整理浴中，所述三聚氯氰的质量百分浓度为0.5 30%。
4.根据权利要求1所述卤胺类抗菌材料的制备方法，其特征在于:所述卤化为采用含有活性卤素的溶液对所述材料进行浸泡处理。
5.根据权利要求1所述卤胺类抗菌材料的制备方法，其特征在于:所述待整理材料包括天然纤维或合成纤维纺织品、塑料、海绵、天然橡胶、合成橡胶、木材、纸张、涂料、壳聚糖或几丁质。
6.根据权利要求1所述卤胺类抗菌材料的制备方法，其特征在于:还包括对浸泡于所述整理液的天然纤维或合成纤维纺织品进行二浸二轧的步骤。
7.根据权利要求2所述卤胺类抗菌材料的制备方法，其特征在于:所述碱液的质量百分浓度为2 5%。
8.根据权利要求3所述卤胺类抗菌材料的制备方法，其特征在于:在所述整理浴中，所述三聚氯氰的质量百分浓度为I 5%。
9.根据权利要求4所述卤胺类抗菌材料的制备方法，其特征在于:所述含有活性卤素的溶液包括次氯酸钠、次溴酸钠或次氯酸钙溶液，其质量百分浓度为0.01 5%。
全文摘要
本发明公开一种基于三聚氯氰的卤胺类抗菌材料的制备方法，工艺步骤如下将三聚氯氰完全溶解于碱液制备成整理液，再将待整理材料浸泡于该整理液中，以湿透材料为准，整理完毕，取出干燥，于90～120℃固化10～40min，清洗该材料表面，最后卤化、水洗、烘干，制得抗菌材料。本发明方法工艺操作简单，成本低廉，反应条件温和，对材料力学性能影响小，整理后的材料抗菌性能优异，安全无毒。
文档编号D06M11/30GK103147288SQ20131005699
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月22日 优先权日2013年2月22日
发明者任学宏, 马凯凯 申请人:江南大学