本發(fā)明涉及一種紡織品面料用抗菌整理劑的制備方法,尤其是一種紡織品面料用抗菌整理劑的制備方法,屬于紡織品助劑領(lǐng)域
背景技術(shù):
對于能夠殺滅或抑制微生物的材料,人們通常都叫做抗菌材料或抗菌劑,紡織品用抗菌劑按其成分可大致分為天然抗菌劑、有機抗菌劑和無機抗菌劑三大類。天然抗菌劑主要為天然動植物的提取物,受資源的限制,應(yīng)用推廣有一定困難。有機抗菌劑已有30多年的應(yīng)用歷史,但有機抗菌劑存在安全性差,會產(chǎn)生微生物耐藥性,化學(xué)穩(wěn)定性差,耐熱性差等缺點,限制了其在生產(chǎn)制品中的應(yīng)用。與有機抗菌劑相比,無機抗菌劑在安全性、持久性、耐熱性等方面都存在明顯優(yōu)勢,已成為新型抗菌劑研究的主流。
目前對無機抗菌材料的應(yīng)用研究主要涉及金屬元素抗菌劑、光催化材料抗菌劑和納米材料抗菌劑,應(yīng)用于紡織、塑料、涂料及陶瓷等方面。
無機抗菌劑按其作用于微生物的機理可分為兩類:一類是以銀為代表的具有抗菌作用的金屬化合物(銀、銅、鋅等的鹽類)與無機載體(如沸石、膨潤土、活性炭等)結(jié)合制備而成,稱之為銀系抗菌劑;另一類是以鈦為代表的具有光催化作用的物質(zhì)作抗菌主體,如納米二氧化鈦、氧化鋅是廣泛應(yīng)用的光催化劑,稱之為氧化鋅光觸媒系抗菌劑。納米氧化鋅通過光催化反應(yīng)使有機物分解而具有抗菌效果。納米氧化鋅在水和空氣的體系中,在陽光尤其是在紫外線的照射下,能夠自行分解出自由移動的帶負(fù)電的電子(e-)和帶正電的空穴(h+),發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng),形成空穴-電子對。吸附溶解在氧化鋅表面的氧俘獲電子形成O2-,而空穴則將吸附在氧化鋅表面的OH-和H2O氧化成HO·。生成的超氧根離子和羥基自由基有很強的化學(xué)活性,特別是超氧根離子能與多數(shù)有機物反應(yīng)(氧化),同時能與細菌內(nèi)的有機物反應(yīng),生成CO2和H2O,從而在短時間內(nèi)就能殺死細菌,消除惡臭和油污。
值得注意的是,銀作為重金屬價格昂貴,加工易變色,而且過多的接觸會對人體有一定的損傷;氧化鋅光觸媒的消毒殺菌作用只能在有光線照射的條件下才能產(chǎn)生,其效果也因光照強度及光源種類而不同。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有抗菌劑的不足,本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種紡織品面料用抗菌整理劑的制備方法,將季銨鹽接枝到納米氧化鋅上,使季銨鹽限制在基體中,使氧化鋅光觸媒在光線暗處亦有抗菌性,既克服了季銨鹽作為有機抗菌劑存在的缺陷,又提高抗菌劑的抗菌長效性和有效性。
為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種紡織品面料用抗菌整理劑的制備方法,包括如下步驟:
步驟一 向攪拌釜中加入63份去離子水、2份鋁鋯偶聯(lián)劑、2份十三氟辛基三甲氧基硅烷、15份納米氧化鋅,攪拌,并升溫至62℃,保溫30分鐘,通過無水乙醇反復(fù)高速離心分離5次,去除多余的偶聯(lián)劑;濾餅經(jīng)干燥、研磨、過篩,制成改性納米氧化鋅粉末;0.6份過硫酸鈉與20份去離子水溶解形成引發(fā)劑水溶液,待用;
步驟二 向反應(yīng)釜中加入26份季銨鹽抗菌單體二甲基二烯丙基氯化銨、8份步驟一制成的改性納米氧化鋅粉末、113份去離子水,以碳酸鈉調(diào)節(jié)體系pH值為7~8,攪拌升溫至65~68℃;
步驟三 2小時內(nèi)向反應(yīng)釜中滴加8份二烯丙基胺、6份3-乙烯基苯胺和引發(fā)劑水溶液,滴加完后,再保溫反應(yīng)2小時;
步驟四 將反應(yīng)釜溫度降至45~50℃,加入0.2份硝酸銀與20份去離子水的溶液,攪拌均勻后,迅速加入0.2份硼氫化鈉與20份去離子水的溶液,進行還原反應(yīng);過200目篩,即得紡織品面料用抗菌整理劑。
所述的納米氧化鋅的平均粒徑為30-50nm。
但是由于納米氧化鋅粒徑小,比表面積大,表面原子嚴(yán)重配位不足,表面能高,處于非熱力學(xué)穩(wěn)定態(tài),極易發(fā)生團聚,較低的分散性甚至?xí)雇磕さ男阅鼙仍瓉硐陆祷蚋睢9试趯o機納米氧化鋅粒子與季銨鹽抗菌單體混合前,需要對其表面進行改性。
偶聯(lián)劑是一種常見的改性無機納米粒子的試劑。偶聯(lián)劑是具有兩性結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。其分子中的一部分基團可與粉體表面的各種官能團反應(yīng),形成強有力的化學(xué)鍵合,另一部分基團可與有機基體發(fā)生某些化學(xué)反應(yīng)或物理纏擾,從而將兩種差異很大的材料牢固的結(jié)合起來,使無機填料和有機基體之間產(chǎn)生具有特殊功能的“分子橋”。
鋁鋯偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)中含有兩個無機部分(鋯和鋁)和一個有機功能配位體,因此它具有其它偶聯(lián)劑所沒有的性能:加工溫度低,室溫和常溫下即可與填料相互作用;偶聯(lián)反應(yīng)快,分散性好,可使改性后的無機填料與聚合物易于混合,能增大無機填料在聚合物中的填充量;價格低廉,約為硅烷偶聯(lián)劑的一半。此外,鋁鋯偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)中的有機功能配位體部分含有雙鍵結(jié)構(gòu),可以和有機單體進行聚合,從而可方便地對納米材料進行接枝,增強納米材料的功能性和分散性。
納米氧化鋅極性強,表面呈親水性,極性較弱的有機單體很難在納米氧化鋅表面上接枝。若先用易與納米氧化鋅表面羥基作用的帶雙鍵的鋁鋯偶聯(lián)劑及氟硅偶聯(lián)劑進行表面改性,減弱其表面極性,然后緩慢加入季銨鹽抗菌單體和引發(fā)劑,在納米氧化鋅表面接枝包覆一定量的季銨鹽聚合物,以實現(xiàn)納米氧化鋅與有機抗菌劑復(fù)合的目的。
本發(fā)明采用季銨鹽抗菌單體在改性后的納米氧化鋅離子表面接枝的方法,以二烯丙基胺為交聯(lián)劑,使季銨鹽限制在基體中,并在分子鏈上生成納米銀,將無機和有機抗菌劑進行復(fù)合,克服了納米氧化鋅光觸媒在光線暗處沒有抗菌性和季銨鹽抗菌劑安全性差、會產(chǎn)生微生物耐藥性、化學(xué)穩(wěn)定性差、耐熱性差等缺點,實現(xiàn)了抗菌劑的安全、持久、高效性。
具體實施方法:
下列實施方案,僅是舉例說明,不是僅有的,所以,一切在本發(fā)明范圍內(nèi)或是做與本發(fā)明相似的改變均包含于本發(fā)明之內(nèi)。
除非特別說明,以下單位均為重量份。
實施例1
一種紡織品面料用抗菌整理劑的制備方法,包括如下步驟:
步驟一 向攪拌釜中加入63份去離子水、2份鋁鋯偶聯(lián)劑、2份十三氟辛基三甲氧基硅烷、15份納米氧化鋅,攪拌,并升溫至62℃,保溫30分鐘,通過無水乙醇反復(fù)高速離心分離5次,去除多余的偶聯(lián)劑;濾餅經(jīng)干燥、研磨、過篩,制成改性納米氧化鋅粉末;0.6份過硫酸鈉與20份去離子水溶解形成引發(fā)劑水溶液,待用;
步驟二 向反應(yīng)釜中加入26份季銨鹽抗菌單體、8份步驟一制成的改性納米氧化鋅粉末、113份去離子水,以碳酸鈉調(diào)節(jié)體系pH值為7~8,攪拌升溫至65~68℃;季銨鹽抗菌單體為二甲基二烯丙基氯化銨;
步驟三 2小時內(nèi)向反應(yīng)釜中滴加8份二烯丙基胺、6份3-乙烯基苯胺和引發(fā)劑水溶液,滴加完后,再保溫反應(yīng)2小時;
步驟四 將反應(yīng)釜溫度降至45~50℃,加入0.2份硝酸銀與20份去離子水的溶液,攪拌均勻后,迅速加入0.2份硼氫化鈉與20份去離子水的溶液,進行還原反應(yīng);過200目篩,即得紡織品面料用抗菌整理劑。