壳聚糖具有抗菌性、无毒性、生物相容性和生物降解性等多种优异的性能,因其聚合作用和天然的抗菌性而成为织物抗菌整理剂,且符合环保要求。运用多元羧酸在纤维素纤维上固定壳聚糖,其目的是提高抗菌性。柠檬酸作为多元羧酸的代表,经酯化反应与棉发生交联。仅用柠檬酸对织物进行抗菌整理会使织物发黄,研究人员已开始研究能避免发生泛黄现象的添加剂。本文把柠檬酸作为壳聚糖溶剂的同时,研究其做为棉的交联剂的可行性。柠檬酸和纤维素之间、柠檬酸和壳聚糖之间易于发生酯化反应,而且柠檬酸的自由羧基也会与壳聚糖中的氨基反应形成盐式键,从而实现了壳聚糖在棉织物上的固定。

1实验部分

1.1原料

壳聚糖(ＣＳ)脱乙酰度为90%,分子量为2700(按照文献[5,6]方法自制)、柠檬酸(ＣＡ)、醋酸(分析纯)、次亚磷酸钠(ＳＨＰ)、细菌(金黄色葡萄球菌)、洗涤剂。

织物是100%纯棉漂白布。

12整理工艺

在室温下把ＣＳ溶解在7%的ＣＡ溶液中约12ｈ,然后添加催化剂ＳＨＰ和01%非离子表面活性剂。为了进行比较,把ＣＳ溶解在2%的醋酸水溶液中。将织物浸在溶液中当吸收率为织物重量的(80±3)%后,取出晾干→在定型烘干机上预烘(100℃,5ｍｉｎ)→焙烘(180℃,2ｍｉｎ)→水洗→干燥。

13测试方法

1.3.1折皱回复角(ＷＲＡ)

在ＹＧ541Ｂ型弹性仪上按ＧＢ3819—1983进行测定,测试条件是温度25℃,相对湿度65%。

13.2断裂强力

采用ＹＧ(Ｂ)026Ｄ250型强力机按ＧＢ3923—1983进行测试。

13.3撕破强力

采用ＹＧ026型强力机按ＧＢ3919—1983进行测试。

13.4织物抗菌性

以金黄色葡萄球菌为指示菌:

抗菌率=(Ｎ0-Ｎ1)Ｎ1×100%

式中,Ｎ0为未整理布样的菌落数;Ｎ1为整理布样的菌落数。

13.5耐洗性

家庭洗涤方法,室温,浴比为1∶30,在洗衣机中洗涤6ｍｉｎ,晾干,作为一次洗涤过程。

13.6ＣＡ和ＣＳ混合液的浓度

把整理后的棉织物用酸性染料(Ｃ.Ｉ.酸性红88)和碱性染料(Ｃ.Ｉ.碱性绿4)染色,然后用紫外可见分光光度计(ＵＶｍｉｎｉ1240)来测量反射率。ＫＳ值与ＣＳ中的氨基对酸性染料的吸咐和ＣＡ中剩余的羧基对碱性染料的吸咐有关。

2结果与讨论

2.1壳聚糖的浓度对抗菌作用的影响

ＣＳ抗菌作用机理:在酸性条件下,ＣＳ分子中氨基转化成铵盐,吸咐带负电荷的细菌破坏其细胞壁,从而阻碍其发育。另一种可能是ＣＳ分解成低分子,吸咐细菌后,穿过微生物细胞壁进入到细菌细胞内与ＤＮＡ形成稳定的复合物,干扰ＤＮＡ聚合酶或ＲＮＡ聚合酶的作用,阻碍了ＤＮＡ或ＲＮＡ的合成,从而抑制了细菌的繁殖。当用醋酸溶液作溶剂时,抗菌性随ＣＳ浓度的增大而提高。值得注意的是,仅用ＣＡ溶液整理织物时抗菌率几乎达100%,所以ＣＡ可以看作是一种抗菌素。

22多元羧酸含量对壳聚糖固着率的影响

交联织物上ＣＳ的固定量随着作为交联剂的ＣＡ量的增长而呈线性增长。这是因为随着织物上ＣＡ的增加,交联后织物上的自由羧基显著增加,从而使棉织物有足够的自由羧基没有参加与棉的交联反应,织物上的ＣＳ可能通过与自由羧基间的酯化作用或盐式键得到固定。

23焙烘温度对壳聚糖固着率及白度的影响

随焙烘温度的升高,ＣＡ的羧基和纤维素分子中的羟基间的酯化反应也增加,且如果加入弱碱性催化剂会使反应加速。随着焙烘温度的升高,织物上ＣＳ吸咐量有所上升。当焙烘温度达到170℃以上时,ＣＳ的含量也更高,但当焙烘温度达到190℃时织物明显呈黄色,因此在180℃时焙烘2ｍｉｎ就足够了。

24棉织物性能的变化

ＣＡ既是ＣＳ的溶剂,本身也是一种交联剂,不同浓度的ＣＡ处理后棉织物的折皱回复角ＷＲＡ、断裂强力ＴＳ、撕破强力ＡＲＳ及耐久定型ＤＰ如表1所示。

从表1看出,随着ＣＡ浓度的增大,折皱回复角(ＷＲＡ)、ＫＳ值和耐久定型(ＤＰ)也随之增大,而断裂强力和撕破强力由于交联的增加而下降。因与棉发生反应的自由羧基和ＣＡ中羧基基团的存在,使棉可用碱性染料染色。因而经整理后的棉,用碱性染料染色后的ＫＳ值间接表示在棉上ＣＡ的含量。

在ＳＨＰ作为催化剂的情况下,用ＣＡ和ＣＳ整理的棉织物的ＷＲＡ和ＤＰ都有所提高,这是因为催化剂促进了纤维与羧酸的酯交联而使弹性上升,如表2所示。

随着ＣＳ浓度的增大,用酸性染料染色的棉织物的ＫＳ值也增大,这是由于ＣＳ结构上供酸性染料染色的氨基有所增加,也就是说ＫＳ值间接表示ＣＳ的含量。

25耐洗性

在反复洗涤的过程中,织物的抗菌持久性如表3所示。

从表3看出,经ＣＡ与ＣＳ混合液处理的棉织物经洗涤25次后其抗菌性仍在80%以上,表明ＣＳ已被牢固地固着在棉织物上。

3结论

用柠檬酸和壳聚糖的混合液对棉织物进行抗菌整理的效果是明显的,整理后棉织物的耐久定型和折皱回复率都有提高,且织物耐久定型可达35～4级;用柠檬酸与壳聚糖的混合液处理的棉织物强力保留率比单独用柠檬酸处理的有所提高,壳聚糖作为交联链段的补充剂使其断裂和撕裂强力稍有增加;用柠檬酸与壳聚糖的混合液对棉织物整理可达到很高的抗菌率,而且经反复洗涤后其抗菌性仍达

到80%以上。