一种使羊毛织物具有抗菌和抗静电性能的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种使羊毛织物具抗菌和抗静电性能的有效、环保的新方法。
【背景技术】
[0002] 羊毛是一种具有优异服用性能的天然纤维，在弹性、吸湿、保暖、防沾污、光泽生物 降解和相容性等方面性能优异。随着生活水平的不断提高，人们对产品功能的需求，已向舒 适、健康、安全、易护理以及保健等功能转变，羊毛在汽车、医用、航天等领域有着越来越重 要的作用。
[0003] 作为一种蛋白质纤维，羊毛常被作为细菌和蠕虫的营养来源，在适宜的湿度和温 度下，羊毛和蚕丝会成为微生物生长和传播的媒介，并产生难闻的气味、掉色、使织物降解， 并传播疾病。因此，使羊毛织物具有抗菌性能就显得尤为重要。羊毛表面的鳞片层呈整齐 的类脂层排列，具有一定的疏水性，使羊毛纤维表面积容易积累静电荷，且鳞片层会影响染 料向纤维内部的扩散。改善羊毛纤维的亲水性，可以提高羊毛纤维的抗静电性能，在实际应 用中具有重要价值。
[0004] 传统的抗菌剂和抗静电剂是在不同的树脂基料中添加无机、有机及复配的抗菌剂 和抗静电剂，以达到抗菌和抗静电的效果。由于这些填料在涂料基料中缓慢释放或析出，随 着时间的推移其抗菌及抗静电性能在逐渐减弱，同时析出的重金属离子如Ag+、Cu2+等对环 境造成了一定的污染。结构型抗菌剂和抗静电剂通常是将具有抗菌和抗静电的基团通过一 定的化学反应，通过化学键将功能性基团连接在树脂基料高分子上，以此高分子作为基料 的抗菌涂料和抗静电涂料。以此制备的抗菌剂和抗静电剂的功能性更加持久，但还需要将 高分子基料处理在目标基材上，不仅牢度得不到保证，而且工艺过程比较繁琐。若能通过化 学键将功能性基团直接连接在基料高分子上，则能有效提高其抗菌性和抗静电性。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的是现有使羊毛织物具有抗菌和抗静电性能的方法，其抗菌和抗 静电性能不稳定，且工艺繁琐的问题。
[0006] 为了解决上述问题，本发明提供了一种使羊毛织物具有抗菌和抗静电性能的方 法，其特征在于，采用抗菌剂对羊毛织物进行处理，所述的抗菌剂为丙烯酸酯类双子座季铵 盐。
[0007] 优选地，所述丙烯酸酯类双子座季铵盐的制备方法为：以甲基丙烯酸二甲氨乙酯 (DMAEMA)和α，α '-二氯对二甲苯（BbmBP)为原料、丙酮为溶剂，反应温度为40_55°C， 反应时间为15_24h，其中甲基丙烯酸二甲氨乙酯与α，α'-二氯对二甲苯的物质的量之 比为2 : 1;反应完成后使用有机溶剂清洗并抽滤提纯。
[0008] 进一步地，所述有机溶剂为丙酮或四氯化碳。
[0009] 优选地，在采用所述抗菌剂对羊毛织物处理之前，采用三（2-羧乙基）膦对羊毛织 物进行前处理。
[0010] 进一步地，所述羊毛织物在前处理前经还原剂处理，使羊毛蛋白质分子中的二硫 键还原为活性较高的巯基。
[0011] 优选地，所述羊毛织物经抗菌剂处理后，再进行后整理即可；所述后整理为通过点 击化学反应使双子座季铵盐与经过TCEP前处理的羊毛织物反应，将季铵盐接枝在羊毛纤 维上。
[0012] 优选地，具体步骤为：将羊毛织物用TCEP溶液在室温下处理2-4小时，TCEP浓度 为10mm〇l/L-30mm〇l/L，溶质为水与乙醇1 : 1的混合液，TCEP溶液的pH值为5-7 ;反应完 后取出羊毛织物，用去离子水充分清洗之后烘干；将TCEP处理后的蛋白质织物浸入到IDMA 水溶液中，IDMA的浓度为1% -10 %，处理液的pH值为7-8,浴比为50 : 1，该反应是在室 温下缓慢搅拌8-18小时；全部处理完毕，用去离子水将羊毛织物清洗干净，烘干即可。
[0013] 本发明提供了一种简单易行的抗菌及抗静电功能整理方法。双子座季铵盐IDMA 是具有高反应性的二丙烯酸酯单体，它是由物质的量为2 : 1的甲基丙烯酸二甲氨乙酯和 α，。-二氯对二甲苯合成，反应溶剂为丙酮（反应式如图1所示）。三（2-羧乙基）膦 (TCEP)是一种非常有效的硫醇类还原剂，广泛用作蛋白质化学及蛋白质组学研究中二硫键 的定量还原剂，它可以将羊毛纤维角蛋白中的二硫键断裂还原为巯基（反应机理如图2所 示）。合成的双子座季铵盐IDMA上含有C = C，可以与S-Η通过点击化学进行反应，将IDMA 分子直接接枝在羊毛蛋白质分子上（反应机理如图3所示）。该方法不仅反应快速可靠，而 且不用将季铵盐接枝在树脂基料上，大大简化了羊毛织物抗菌处理的流程，且抗菌持久性 提高。实验结果还发现，IDMA分子上的C = C与羊毛蛋白质分子上的S-Η发生反应，IDMA 分子可将切断的S-S键重现连接，有效增强羊毛织物的物理机械性能。
[0014] 本发明的内容是提供一种使羊毛具有耐久抗菌及抗静电性能的制备方法。采用该 加工方法，该处理方法不仅可以使羊毛织物保持原来的各种优良性能，而且操作简单、性能 优良、效果持久，并能提升织物的机械强力。
[0015] 本发明主要通过两个步骤来完成以上的功能性整理：
[0016] (1)合成双子座季铵盐IDMA :由物质的量为2 : 1的甲基丙烯酸二甲氨乙酯和α， -二氯对二甲苯合成，反应溶剂为丙酮。
[0017] (2)将季铵盐IDMA整理到羊毛织物上：先用TCEP对羊毛织物进行前处理，使羊毛 蛋白质分子中二硫键断裂产生具有较高活性的巯基，再将羊毛织物浸入季铵盐IDMA溶液 中发生接枝反应。
[0018] 水溶性的TCEP是一种极为合适的部分还原试剂，对还原二硫键选择性极强。肽键 在碱性条件下易于降解，在酸性及中性条件下对保持角蛋白的分子量有很好的作用。TCEP 对半胱氨酸反应的活性强而且几乎没有与其它氨基酸的副反应。通过TCEP处理后，蛋白质 纤维上的二硫键较多的转化为巯基，IDMA两端的烯基易与巯基通过点击化学中的烯基-巯 基反应进行，该反应条件温和，产率高。通过化学键合的整理方法可以有效解决单纯靠物理 吸附作用造成的耐久性差等问题，且IDMA分子可将切断的S-S键重现连接，有效增强羊毛 织物的物理机械性能。
【附图说明】
[0019] 图1为为合成双座季铵盐IDMA的反应方程式图；
[0020] 图2为TCEP处理羊毛纤维的反应机理示意图；
[0021] 图3为IDMA与羊毛蛋白质分子上的巯基通过点击化学发生反应的示意图；
[0022] 图 4 为 IDMA 的1H-NMR 谱图。
【具体实施方式】
[0023] 为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0024] 实施例1-2中的羊毛布为美利奴羊毛；DMAEMA、BbmBP和TCEP均采自 Sigma-Aldrich 公司。
[0025] 实施例1
[0026] -种使羊毛织物具有抗菌和抗静电性能的方法，其具体步骤为：
[0027] (1)合成双子座季铵盐IDMA :
[0028] a.称量4. 083g的白色粉末BbmBP于一 250mL三口烧瓶中，逐滴加入丙酮，边加边 搅拌，直至白色固体恰好全部溶解为止。将三口烧瓶固定于集热式电磁搅拌器的铁夹上，在 滴液漏斗中加入4. 764g DMAEMA，并向三口烧瓶中滴加。滴加完毕后，升温到50°C，回流搅 拌反应24h。
[0029] b.反应完全后，取出产物，用抽滤瓶抽滤，并分别用丙酮和四氯化碳清洗并抽滤， 得到白色固体物质，即为较为纯净的双子座季铵盐IDMA。
[0030] c.在真空烘燥箱中将抽滤后的合成产物烘干，得干燥的白色固体物质IDMA。
[0031] (2)将季铵盐IDMA整理到羊毛织物上：
[0032] a.称取2. 17g的羊毛织物，浸渍于乙醇中，超声波清洗15min，去除织物表面的油 污。
[0033] b.根据称取羊毛织物的质量配置还原溶液，TCEP为0. 62g，浴比50 : 1，用pH值 为10. 0的Na2C03/NaHC03缓冲液调节还原溶液的pH值至7. 0。
[0034] c.将羊毛织物浸渍于还原溶液中，在磁力搅拌器中温和搅拌，在25°C条件下反应 4h〇
[0035] d.反应完毕，将羊毛织物用蒸馏水冲洗三次，置于真空干燥箱中60°C烘燥至干， 备用。
[0036] e.根据前处理羊毛织物的质量配置季铵盐溶液，IDMA为5. 42g，浴比为50 : 1，用 pH值为10. 0的Na2C03/NaHC03缓冲液调节IDMA溶液的pH值至8. 0,并向配置好的IDMA溶 液中加入微量的TCEP作为催化剂。
[0037] f.将TCEP处理的羊毛织物浸渍在IDMA溶液中，在磁力搅拌器中温和搅拌，25°C条 件下反应8h。
[0038] g.反应完毕，将羊毛织物用蒸馏水冲洗三次，置于真空干燥箱中60°C烘燥至干。
[0039] 实施例2
[0040] -种使羊毛织物具有抗菌和抗静电性能的方法，其具体步骤为：
[0041] (1)合成双子座季铵盐IDMA :
[0042] a.称量6. 125g的白色粉末BbmBP于一 250mL三口烧瓶中，逐滴加入丙酮，边加边 搅拌，直至白色固体恰好全部溶解为止。将三口烧瓶固定于集热式电磁搅拌器的铁夹上，在 滴液漏斗中加入7.