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殼聚糖具有抗菌性、無毒性、生物相容性和生物降解性等多種優(yōu)異的性能,因其聚合作用和天然的抗菌性而成為織物抗菌整理劑,且符合環(huán)保要求。運(yùn)用多元羧酸在纖維素纖維上固定殼聚糖,其目的是提高抗菌性。檸檬酸作為多元羧酸的代表,經(jīng)酯化反應(yīng)與棉發(fā)生交聯(lián)。僅用檸檬酸對(duì)織物進(jìn)行抗菌整理會(huì)使織物發(fā)黃,研究人員已開始研究能避免發(fā)生泛黃現(xiàn)象的添加劑。本文把檸檬酸作為殼聚糖溶劑的同時(shí),研究其做為棉的交聯(lián)劑的可行性。檸檬酸和纖維素之間、檸檬酸和殼聚糖之間易于發(fā)生酯化反應(yīng),而且檸檬酸的自由羧基也會(huì)與殼聚糖中的氨基反應(yīng)形成鹽式鍵,從而實(shí)現(xiàn)了殼聚糖在棉織物上的固定。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1原料

殼聚糖(ＣＳ)脫乙酰度為90%,分子量為2700(按照文獻(xiàn)[5,6]方法自制)、檸檬酸(ＣＡ)、醋酸(分析純)、次亞磷酸鈉(ＳＨＰ)、細(xì)菌(金黃色葡萄球菌)、洗滌劑。

織物是100%純棉漂白布。

12整理工藝

在室溫下把ＣＳ溶解在7%的ＣＡ溶液中約12ｈ,然后添加催化劑ＳＨＰ和01%非離子表面活性劑。為了進(jìn)行比較,把ＣＳ溶解在2%的醋酸水溶液中。將織物浸在溶液中當(dāng)吸收率為織物重量的(80±3)%后,取出晾干→在定型烘干機(jī)上預(yù)烘(100℃,5ｍｉｎ)→焙烘(180℃,2ｍｉｎ)→水洗→干燥。

13測(cè)試方法

1.3.1折皺回復(fù)角(ＷＲＡ)

在ＹＧ541Ｂ型彈性儀上按ＧＢ3819—1983進(jìn)行測(cè)定,測(cè)試條件是溫度25℃,相對(duì)濕度65%。

13.2斷裂強(qiáng)力

采用ＹＧ(Ｂ)026Ｄ250型強(qiáng)力機(jī)按ＧＢ3923—1983進(jìn)行測(cè)試。

13.3撕破強(qiáng)力

采用ＹＧ026型強(qiáng)力機(jī)按ＧＢ3919—1983進(jìn)行測(cè)試。

13.4織物抗菌性

以金黃色葡萄球菌為指示菌:

抗菌率=(Ｎ0-Ｎ1)Ｎ1×100%

式中,Ｎ0為未整理布樣的菌落數(shù);Ｎ1為整理布樣的菌落數(shù)。

13.5耐洗性

家庭洗滌方法,室溫,浴比為1∶30,在洗衣機(jī)中洗滌6ｍｉｎ,晾干,作為一次洗滌過程。

13.6ＣＡ和ＣＳ混合液的濃度

把整理后的棉織物用酸性染料(Ｃ.Ｉ.酸性紅88)和堿性染料(Ｃ.Ｉ.堿性綠4)染色,然后用紫外可見分光光度計(jì)(ＵＶｍｉｎｉ1240)來測(cè)量反射率。ＫＳ值與ＣＳ中的氨基對(duì)酸性染料的吸咐和ＣＡ中剩余的羧基對(duì)堿性染料的吸咐有關(guān)。

2結(jié)果與討論

2.1殼聚糖的濃度對(duì)抗菌作用的影響

ＣＳ抗菌作用機(jī)理:在酸性條件下,ＣＳ分子中氨基轉(zhuǎn)化成銨鹽,吸咐帶負(fù)電荷的細(xì)菌破壞其細(xì)胞壁,從而阻礙其發(fā)育。另一種可能是ＣＳ分解成低分子,吸咐細(xì)菌后,穿過微生物細(xì)胞壁進(jìn)入到細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)與ＤＮＡ形成穩(wěn)定的復(fù)合物,干擾ＤＮＡ聚合酶或ＲＮＡ聚合酶的作用,阻礙了ＤＮＡ或ＲＮＡ的合成,從而抑制了細(xì)菌的繁殖。當(dāng)用醋酸溶液作溶劑時(shí),抗菌性隨ＣＳ濃度的增大而提高。值得注意的是,僅用ＣＡ溶液整理織物時(shí)抗菌率幾乎達(dá)100%,所以ＣＡ可以看作是一種抗菌素。

22多元羧酸含量對(duì)殼聚糖固著率的影響

交聯(lián)織物上ＣＳ的固定量隨著作為交聯(lián)劑的ＣＡ量的增長(zhǎng)而呈線性增長(zhǎng)。這是因?yàn)殡S著織物上ＣＡ的增加,交聯(lián)后織物上的自由羧基顯著增加,從而使棉織物有足夠的自由羧基沒有參加與棉的交聯(lián)反應(yīng),織物上的ＣＳ可能通過與自由羧基間的酯化作用或鹽式鍵得到固定。

23焙烘溫度對(duì)殼聚糖固著率及白度的影響

隨焙烘溫度的升高,ＣＡ的羧基和纖維素分子中的羥基間的酯化反應(yīng)也增加,且如果加入弱堿性催化劑會(huì)使反應(yīng)加速。隨著焙烘溫度的升高,織物上ＣＳ吸咐量有所上升。當(dāng)焙烘溫度達(dá)到170℃以上時(shí),ＣＳ的含量也更高,但當(dāng)焙烘溫度達(dá)到190℃時(shí)織物明顯呈黃色,因此在180℃時(shí)焙烘2ｍｉｎ就足夠了。

24棉織物性能的變化

ＣＡ既是ＣＳ的溶劑,本身也是一種交聯(lián)劑,不同濃度的ＣＡ處理后棉織物的折皺回復(fù)角ＷＲＡ、斷裂強(qiáng)力ＴＳ、撕破強(qiáng)力ＡＲＳ及耐久定型ＤＰ如表1所示。

從表1看出,隨著ＣＡ濃度的增大,折皺回復(fù)角(ＷＲＡ)、ＫＳ值和耐久定型(ＤＰ)也隨之增大,而斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力由于交聯(lián)的增加而下降。因與棉發(fā)生反應(yīng)的自由羧基和ＣＡ中羧基基團(tuán)的存在,使棉可用堿性染料染色。因而經(jīng)整理后的棉,用堿性染料染色后的ＫＳ值間接表示在棉上ＣＡ的含量。