一種使羊毛織物具有抗菌和抗靜電性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種使羊毛織物具抗菌和抗靜電性能的有效、環(huán)保的新方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 羊毛是一種具有優(yōu)異服用性能的天然纖維，在彈性、吸濕、保暖、防沾污、光澤生物 降解和相容性等方面性能優(yōu)異。隨著生活水平的不斷提高，人們對產(chǎn)品功能的需求，已向舒 適、健康、安全、易護理以及保健等功能轉(zhuǎn)變，羊毛在汽車、醫(yī)用、航天等領(lǐng)域有著越來越重 要的作用。
[0003] 作為一種蛋白質(zhì)纖維，羊毛常被作為細(xì)菌和蠕蟲的營養(yǎng)來源，在適宜的濕度和溫 度下，羊毛和蠶絲會成為微生物生長和傳播的媒介，并產(chǎn)生難聞的氣味、掉色、使織物降解， 并傳播疾病。因此，使羊毛織物具有抗菌性能就顯得尤為重要。羊毛表面的鱗片層呈整齊 的類脂層排列，具有一定的疏水性，使羊毛纖維表面積容易積累靜電荷，且鱗片層會影響染 料向纖維內(nèi)部的擴散。改善羊毛纖維的親水性，可以提高羊毛纖維的抗靜電性能，在實際應(yīng) 用中具有重要價值。
[0004] 傳統(tǒng)的抗菌劑和抗靜電劑是在不同的樹脂基料中添加無機、有機及復(fù)配的抗菌劑 和抗靜電劑，以達到抗菌和抗靜電的效果。由于這些填料在涂料基料中緩慢釋放或析出，隨 著時間的推移其抗菌及抗靜電性能在逐漸減弱，同時析出的重金屬離子如Ag+、Cu2+等對環(huán) 境造成了一定的污染。結(jié)構(gòu)型抗菌劑和抗靜電劑通常是將具有抗菌和抗靜電的基團通過一 定的化學(xué)反應(yīng)，通過化學(xué)鍵將功能性基團連接在樹脂基料高分子上，以此高分子作為基料 的抗菌涂料和抗靜電涂料。以此制備的抗菌劑和抗靜電劑的功能性更加持久，但還需要將 高分子基料處理在目標(biāo)基材上，不僅牢度得不到保證，而且工藝過程比較繁瑣。若能通過化 學(xué)鍵將功能性基團直接連接在基料高分子上，則能有效提高其抗菌性和抗靜電性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有使羊毛織物具有抗菌和抗靜電性能的方法，其抗菌和抗 靜電性能不穩(wěn)定，且工藝繁瑣的問題。
[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種使羊毛織物具有抗菌和抗靜電性能的方 法，其特征在于，采用抗菌劑對羊毛織物進行處理，所述的抗菌劑為丙烯酸酯類雙子座季銨 鹽。
[0007] 優(yōu)選地，所述丙烯酸酯類雙子座季銨鹽的制備方法為：以甲基丙烯酸二甲氨乙酯 (DMAEMA)和α，α '-二氯對二甲苯（BbmBP)為原料、丙酮為溶劑，反應(yīng)溫度為40_55°C， 反應(yīng)時間為15_24h，其中甲基丙烯酸二甲氨乙酯與α，α'-二氯對二甲苯的物質(zhì)的量之 比為2 : 1;反應(yīng)完成后使用有機溶劑清洗并抽濾提純。
[0008] 進一步地，所述有機溶劑為丙酮或四氯化碳。
[0009] 優(yōu)選地，在采用所述抗菌劑對羊毛織物處理之前，采用三（2-羧乙基）膦對羊毛織 物進行前處理。
[0010] 進一步地，所述羊毛織物在前處理前經(jīng)還原劑處理，使羊毛蛋白質(zhì)分子中的二硫 鍵還原為活性較高的巰基。
[0011] 優(yōu)選地，所述羊毛織物經(jīng)抗菌劑處理后，再進行后整理即可；所述后整理為通過點 擊化學(xué)反應(yīng)使雙子座季銨鹽與經(jīng)過TCEP前處理的羊毛織物反應(yīng)，將季銨鹽接枝在羊毛纖 維上。
[0012] 優(yōu)選地，具體步驟為：將羊毛織物用TCEP溶液在室溫下處理2-4小時，TCEP濃度 為10mm〇l/L-30mm〇l/L，溶質(zhì)為水與乙醇1 : 1的混合液，TCEP溶液的pH值為5-7 ;反應(yīng)完 后取出羊毛織物，用去離子水充分清洗之后烘干；將TCEP處理后的蛋白質(zhì)織物浸入到IDMA 水溶液中，IDMA的濃度為1% -10 %，處理液的pH值為7-8,浴比為50 : 1，該反應(yīng)是在室 溫下緩慢攪拌8-18小時；全部處理完畢，用去離子水將羊毛織物清洗干凈，烘干即可。
[0013] 本發(fā)明提供了一種簡單易行的抗菌及抗靜電功能整理方法。雙子座季銨鹽IDMA 是具有高反應(yīng)性的二丙烯酸酯單體，它是由物質(zhì)的量為2 : 1的甲基丙烯酸二甲氨乙酯和 α，。-二氯對二甲苯合成，反應(yīng)溶劑為丙酮（反應(yīng)式如圖1所示）。三（2-羧乙基）膦 (TCEP)是一種非常有效的硫醇類還原劑，廣泛用作蛋白質(zhì)化學(xué)及蛋白質(zhì)組學(xué)研究中二硫鍵 的定量還原劑，它可以將羊毛纖維角蛋白中的二硫鍵斷裂還原為巰基（反應(yīng)機理如圖2所 示）。合成的雙子座季銨鹽IDMA上含有C = C，可以與S-Η通過點擊化學(xué)進行反應(yīng)，將IDMA 分子直接接枝在羊毛蛋白質(zhì)分子上（反應(yīng)機理如圖3所示）。該方法不僅反應(yīng)快速可靠，而 且不用將季銨鹽接枝在樹脂基料上，大大簡化了羊毛織物抗菌處理的流程，且抗菌持久性 提高。實驗結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，IDMA分子上的C = C與羊毛蛋白質(zhì)分子上的S-Η發(fā)生反應(yīng)，IDMA 分子可將切斷的S-S鍵重現(xiàn)連接，有效增強羊毛織物的物理機械性能。
[0014] 本發(fā)明的內(nèi)容是提供一種使羊毛具有耐久抗菌及抗靜電性能的制備方法。采用該 加工方法，該處理方法不僅可以使羊毛織物保持原來的各種優(yōu)良性能，而且操作簡單、性能 優(yōu)良、效果持久，并能提升織物的機械強力。
[0015] 本發(fā)明主要通過兩個步驟來完成以上的功能性整理：
[0016] (1)合成雙子座季銨鹽IDMA :由物質(zhì)的量為2 : 1的甲基丙烯酸二甲氨乙酯和α， -二氯對二甲苯合成，反應(yīng)溶劑為丙酮。
[0017] (2)將季銨鹽IDMA整理到羊毛織物上：先用TCEP對羊毛織物進行前處理，使羊毛 蛋白質(zhì)分子中二硫鍵斷裂產(chǎn)生具有較高活性的巰基，再將羊毛織物浸入季銨鹽IDMA溶液 中發(fā)生接枝反應(yīng)。
[0018] 水溶性的TCEP是一種極為合適的部分還原試劑，對還原二硫鍵選擇性極強。肽鍵 在堿性條件下易于降解，在酸性及中性條件下對保持角蛋白的分子量有很好的作用。TCEP 對半胱氨酸反應(yīng)的活性強而且?guī)缀鯖]有與其它氨基酸的副反應(yīng)。通過TCEP處理后，蛋白質(zhì) 纖維上的二硫鍵較多的轉(zhuǎn)化為巰基，IDMA兩端的烯基易與巰基通過點擊化學(xué)中的烯基-巰 基反應(yīng)進行，該反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率高。通過化學(xué)鍵合的整理方法可以有效解決單純靠物理 吸附作用造成的耐久性差等問題，且IDMA分子可將切斷的S-S鍵重現(xiàn)連接，有效增強羊毛 織物的物理機械性能。
【附圖說明】
[0019] 圖1為為合成雙座季銨鹽IDMA的反應(yīng)方程式圖；
[0020] 圖2為TCEP處理羊毛纖維的反應(yīng)機理示意圖；
[0021] 圖3為IDMA與羊毛蛋白質(zhì)分子上的巰基通過點擊化學(xué)發(fā)生反應(yīng)的示意圖；
[0022] 圖 4 為 IDMA 的1H-NMR 譜圖。
【具體實施方式】
[0023] 為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0024] 實施例1-2中的羊毛布為美利奴羊毛；DMAEMA、BbmBP和TCEP均采自 Sigma-Aldrich 公司。
[0025] 實施例1
[0026] -種使羊毛織物具有抗菌和抗靜電性能的方法，其具體步驟為：
[0027] (1)合成雙子座季銨鹽IDMA :
[0028] a.稱量4. 083g的白色粉末BbmBP于一 250mL三口燒瓶中，逐滴加入丙酮，邊加邊 攪拌，直至白色固體恰好全部溶解為止。將三口燒瓶固定于集熱式電磁攪拌器的鐵夾上，在 滴液漏斗中加入4. 764g DMAEMA，并向三口燒瓶中滴加。滴加完畢后，升溫到50°C，回流攪 拌反應(yīng)24h。
[0029] b.反應(yīng)完全后，取出產(chǎn)物，用抽濾瓶抽濾，并分別用丙酮和四氯化碳清洗并抽濾， 得到白色固體物質(zhì)，即為較為純凈的雙子座季銨鹽IDMA。
[0030] c.在真空烘燥箱中將抽濾后的合成產(chǎn)物烘干，得干燥的白色固體物質(zhì)IDMA。
[0031] (2)將季銨鹽IDMA整理到羊毛織物上：
[0032] a.稱取2. 17g的羊毛織物，浸漬于乙醇中，超聲波清洗15min，去除織物表面的油 污。
[0033] b.根據(jù)稱取羊毛織物的質(zhì)量配置還原溶液，TCEP為0. 62g，浴比50 : 1，用pH值 為10. 0的Na2C03/NaHC03緩沖液調(diào)節(jié)還原溶液的pH值至7. 0。
[0034] c.將羊毛織物浸漬于還原溶液中，在磁力攪拌器中溫和攪拌，在25°C條件下反應(yīng) 4h〇
[0035] d.反應(yīng)完畢，將羊毛織物用蒸餾水沖洗三次，置于真空干燥箱中60°C烘燥至干， 備用。
[0036] e.根據(jù)前處理羊毛織物的質(zhì)量配置季銨鹽溶液，IDMA為5. 42g，浴比為50 : 1，用 pH值為10. 0的Na2C03/NaHC03緩沖液調(diào)節(jié)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作為催化劑。
[0037] f.將TCEP處理的羊毛織物浸漬在IDMA溶液中，在磁力攪拌器中溫和攪拌，25°C條 件下反應(yīng)8h。
[0038] g.反應(yīng)完畢，將羊毛織物用蒸餾水沖洗三次，置于真空干燥箱中60°C烘燥至干。
[0039] 實施例2
[0040] -種使羊毛織物具有抗菌和抗靜電性能的方法，其具體步驟為：
[0041] (1)合成雙子座季銨鹽IDMA :
[0042] a.稱量6. 125g的白色粉末BbmBP于一 250mL三口燒瓶中，逐滴加入丙酮，邊加邊 攪拌，直至白色固體恰好全部溶解為止。將三口燒瓶固定于集熱式電磁攪拌器的鐵夾上，在 滴液漏斗中加入7.