一种抗菌抗病毒棉织物的制备方法、棉织物及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及棉织物领域，特别是涉及了一种抗菌抗病毒棉织物的制备方法、棉织物及其应用。
【背景技术】
[0002]人们在日常生活中经常受到细菌和病毒侵扰，影响人们的生活质量，严重甚至危害人类生命健康。普通的纺织品由于不具备抗菌性能，在人体的穿着过程中沾附人体分泌物而成为细菌生长的良好环境，危害人类健康。抗菌材料的广泛应用始于对医院里细菌感染的预防和对个人卫生情况的重视与保护；另外关于病毒，2003年爆发的SARS (严重急性呼吸系统综合征)病毒，由于它容易通过呼吸系统进入人体、侵害免疫系统，病毒迅速的复制传播能力使它曾一度肆虐全球并造成极大恐慌。
[0003]—直以来致病微生物对人类的生命健康财产安全造成严重威胁，近年来出现的致病性大肠杆菌、SARS病毒、H7N9病毒等细菌病毒微生物都曾引起社会恐慌。据统计，全球每年约有1700万人死于细菌感染引发的疾病。在现实生活中我们无法避免接触细菌、真菌等微生物，由于微生物具有快速的繁殖能力和多样性的传播疾病途径，因此能够有效抵御致病微生物和病毒侵扰的抗菌、抗病毒材料受到日益的重视。
[0004]另外，部分纤维由于具有疏水结构，吸湿性能差，如聚丙烯纤维、羊毛，使人体穿着过程中多余的汗液排出速率慢，降低穿着舒适性。因此改善此类纤维的亲水性能是纺织品的一个重要的难题，关键在于如何提高纤维亲水性能同时避免过于破坏纤维的自身结构。另一反面，具有疏水结构的纤维对于亲水性的含阳离子功能基团的单体的亲和力差，阻碍了功能基对纤维的接枝聚合反应修饰。在不破坏纤维自身结构影响纤维耐久性、稳定性的条件下，既实现纤维的抗病毒、抗菌性的同时兼顾提高纤维的亲水性能，赋予织物健康、舒适的穿着体验，是织物处理的创新也是技术难点。
[0005]抗菌纤维根据获取方式不同抗菌纤维可分为天然抗菌纤维和人工合成抗菌纤维两大类，天然抗菌纤维多指来自植物的纤维本身具备抗菌性能，并且在纺织加工过程中保存下来；天然抗菌纤维多指具有抗菌性的植物经过一定加工处理形成可纺织纤维，并具有一定的抗菌性能。主要包括壳聚糖纤维、麻纤维、竹纤维、海藻纤维等。壳聚糖是一种新型高分子功能材料，其资源丰富，具有许多天然的优良性质，如吸湿透气性、反应活性、生物相容性、生物可降解性、吸附性、粘合、抗菌性和安全性等，因此其开发应用前景广阔。壳聚糖作为一种天然抗菌整理剂，在纺织品抗菌、防皱、抗静电、染色增深等整理中有着广泛应用。壳聚糖的广谱抗菌性已得到广泛认可，然而PH值对壳聚糖的抑菌作用影响很大，随着pH值的升高，壳聚糖的溶解性和质子化程度降低，抑菌能力逐渐减弱，PH在7以上时，壳聚糖不再具有杀菌能力。
[0006]人工合成抗菌纤维是指对本身不具备抗菌性能的纤维经过各种改性或添加抗菌剂的方式而制备的抗菌纤维；目前，人工合成抗菌纤维的加工主要有四种方法，分别是:后整理法、共混纺丝法、复合纺丝法、接枝改性法。接枝改性法是通过化学反应在纤维上接枝具有抗菌功能的基团，基团与纤维的作用方式可以是配位键或其他类型的化学键。这种方法制备的抗菌纤维具有永久的抗菌性能、安全性好等特点。所以合成功能基团与棉织物纤维化学连接的功能棉织物具有重要的意义。
【发明内容】
[0007]本发明采用紫外光或低温等离子体预处理棉织物产生反应性自由基，再进入至少两种不同类型的具有抗菌抗病毒的功能基团。本发明的棉织物在保持壳聚糖良好吸湿透气性和生物相容性的同时增加了棉织物的广谱抗菌性能和亲水性，而且，棉织物与抗菌抗病毒的功能基团均形成化学键连接，显著提高了功能棉织物的耐洗性能，也提高了功能棉织物的广谱抗菌性能和多领域的适应性。
[0008]本发明的目的是提供一种抗菌抗病毒功能棉织物的制备方法。
[0009]本发明另一目的是通过所述抗菌抗病毒功能棉织物的制备方法制备的棉织物。
[0010]本发明再一目的是提供所述抗菌抗病毒功能棉织物的应用，主要是涉及医疗器械、纺织品等抗病毒和/或抗菌领域。
[0011]本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现:
一种抗菌抗病毒棉织物的制备方法，包括如下步骤:
A、对棉织物进行预处理，以产生可反应的自由基；
B、把预处理后的棉织物浸于整理液中进行整理处理，以在棉织物上引入至少两种不同类型的抗菌抗病毒基团，得到抗菌抗病毒棉织物。其中，
步骤A具体是采用紫外光或低温等离子体对棉织物进行预处理，使棉织物上产生可反应的活性自由基。所述紫外光处理条件为:紫外光照功率为150~400W、光强度为50~100%的高压汞蒸气灯、处理时间为30~90min ;光引发剂为:过氧化二苯甲酰、二苯甲酮、偶氮二异丁腈中的任一种，光引发剂用量为0.1-0.18wt%，溶剂为水；所述低温等离子体条件为:等离子体的电压为120~150V，真空度为130~160Pa，处理时间为l~3min。
[0012]步骤B具体步骤如下:
B-1、制备整理液。所述整理液由以下按重量百分比组份组成:5~10被％脂肪链季铵盐、l~5wt%水溶性壳聚糖、l~5wt%接枝单体、0.1-0.2wt%引发剂、0.lwt%对氧甲基苯酸作为聚合抑制剂，2~8wt%的纯碱，余量为水；其中，
所述脂肪链季铵盐为环氧丙基脂肪烷基二甲基氯化铵，其合成方法包括如下步骤:配制5~20wt%脂肪叔胺的溶液lOOmL，在搅拌条件下加热至50°C ;缓慢滴加2?8wt%的环氧氯丙烷，恒温反应6h~24h，停止反应；所得产物减压蒸馏，除去溶液溶剂，用无水乙醇洗涤，放入真空干燥箱中，于50°C真空干燥12h，合成得到环氧丙基脂肪烷基二甲基氯化铵；
B-2、把预处理后的棉织物浸于整理液中，棉织物与整理液的浴比为1:10~1:20，进行整理处理，在棉织物上引入两种不同类型的抗菌抗病毒基团，得到抗菌抗病毒棉织物。所述整理处理具体为:60°C反应2h、80°C反应2h、100°C反应2h、120°C反应2h ;反应结束后，水洗、脱水、烘干。
[0013]在本发明中，所述脂肪叔胺为十二叔胺、十四叔胺、十六叔胺、十八叔胺中的任一种；所述溶液溶剂为水、甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇、乙醚中的任一种。
[0014]在本发明中，所述接枝单体为丙烯酸、柠檬酸、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和3-氯丙基三甲氧基硅烷中的一种或它们的混合物；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、硫酸亚铁铵/双氧水中的一种。
[0015]在本发明中，所述棉织物为纯棉和涤纶的混纺棉织物，其中纯棉含量20~80%，涤纶含量 20~80%。
[0016]所述抗病毒、抗菌功能棉织物具有良好的抗菌性能，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌率、白色念珠菌、霉菌等细菌中的一种或混合菌种的抗菌率大于95%，该棉织物可应用于纺织品等抗菌领域。
[0017]所述的抗病毒、抗菌功能棉织物具有良好的抗病毒性能，对抗甲型流感病毒、乙型流感病毒、呼吸道合胞病毒、腺病毒等病毒的抗病毒率大于95%，该棉织物可应用于医疗、个人卫生品、纺织品等抗病毒材料领域。
[0018]本发明具有如下有益效果:
本发明采用紫外光或低温等离子体在处理棉织物产生反应性自由基，环氧基脂肪链季铵盐和接枝单体与自由基直接反应键合到棉织物上，再通过接枝单体引入壳聚糖。本发明保持壳聚糖良好吸湿透气性和生物相容性的同时增加了棉织物的广谱抗菌性能和亲水性，同时，棉织物与脂肪链季铵盐和天然壳聚糖均形成化学键连接，显著提高了功能棉织物的耐洗性能，也提高了功能棉织物的广谱抗菌性能和多领域的适应性。
[0019]本发明制备功能棉织物具有良好、持久的抗菌和抗病毒功能，其抗菌抗病毒率均大于95% ;洗涤30次后，该棉织物的抗菌、抗病毒率仍均大于95% ;该棉织物具有优良的耐洗涤性和亲水性，可应用于医疗器械、纺织品等抗病毒、抗菌领域。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
[0021]实施例1:
1.制备
A、对棉织物进行预处理。棉织物(20%纯棉、80%涤纶)的紫外光处理:在紫外光照功率为250W、光强度为70%的高压汞蒸气灯条件下，5g棉织物置于10mL蒸馏水中，加入
0.18被％二苯甲酮，常温下搅拌30min。反应后用蒸馏水、乙醇洗涤至中性，80°C真空烘干，得到处理后棉织物。
[0022]B、对预处理后的棉织物进行整理处理获得抗菌抗病毒棉织物。
[0023]B-1、合成环氧丙基脂肪烷基二甲基氯化铵:配制6wt%的十八叔胺/水溶液10mL,在搅拌条件下加热至50°C。缓慢滴加7wt%的环氧氯丙烷，恒温反应18h，停止反应。所得产物减压蒸馏，除去溶剂，用无水乙醇洗涤，放入真空干燥箱中，于50°C真空干燥12h，合成得到环氧丙基脂肪烷基二甲基氯化铵。
[0024]B-2、按棉织物与整理液1:10的浴比混合，整理液由以下按重量百分比组份组成:5wt%脂肪链季钱盐、5wt%水溶性壳聚糖、5wt%丙稀酸、0.2wt%过硫酸钱、0.lwt%对氧甲基苯酚、8wt%的纯碱，余量为水。按照以下程序升温进行整理处理:60°C反应2h、80°C反应2h、100°C反应2h、120°C反应2h;反应结束后，水洗、脱水、烘干，得到抗菌抗病毒棉织物。
[0025]2.制备的抗菌抗病毒功能棉织物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌率、白色念珠菌、霉菌的抗菌率均大于98%;抗甲型流感病毒、乙型流感病毒、呼吸道合胞病毒、腺病毒等病毒的抗病毒率均大于96% ;洗涤30次后，该棉织物的抗菌、抗病毒率均大于95% ;该棉织物可应用于医疗、个人卫生品、纺织品等抗病毒、抗菌材料领域。
[0026]实施例2:
1.制备
A、对棉织物进行预处理。棉织物(80%纯棉、20%涤纶)的紫外光处理:在紫外光照功率为150W、光强度为50%的高压萊蒸气灯条件下，5g棉织物加入10mL蒸馈水中，加入0.lwt%过氧化二苯甲酰，常温下搅拌90min。反应后用蒸馏水、乙醇洗涤至中性，80°C真空烘干，得到处理后棉织物。
[0027]B、对预处理后的棉织物进行整理处理获得抗菌抗病毒棉织物。
[0028]B-1、配制5wt%的十二叔胺/丙酮溶液lOOmL，在搅拌条件下加热至50°C。缓慢滴加2wt%的环氧氯丙烷，恒温反应6h，停止反应。所得产物减压蒸馏，除去溶剂，用无水乙醇洗涤，放入真空干燥箱中，于50°C真空干燥12h，合成得到环氧丙基脂肪烷基二甲基氯化铵。
[0029]B-2、按棉织物与整理液1:20的浴比混合，整理液由以下按重量百分比组份组成:10wt%脂肪链季钱盐、lwt%水溶性壳聚糖、lwt%丙稀酰胺、0.lwt%过硫酸钾、0.lwt%对氧甲基苯酚、2wt%的纯碱，余量为水。按照以下程序升温进行整理处理:60°C反应2h、80°C反应2h、10tC反应2h、120°C反应2h;反应结束后，水洗、脱水、烘干，得到抗菌抗病毒棉织物。<