一種鹵胺雙鍵海因抗菌劑及其制備、應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及功能紡織品的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鹵胺雙鍵海因的合成和 鹵胺雙鍵海因抗菌棉織物的電子束輻照制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 棉纖維是一種服用性能良好的天然纖維，具有吸濕，透氣的優(yōu)點(diǎn)，在生活中使用廣 泛。但是與此同時(shí)，棉纖維也是細(xì)菌滋長(zhǎng)的溫床，在一定的濕度和溫度下，細(xì)菌可以很快增 殖，這不僅損害了纖維本身，也易于傳播疾病，對(duì)人類的健康造成了巨大威脅。尤其是在醫(yī) 療場(chǎng)所，食品行業(yè)，防止細(xì)菌滋生顯得尤為重要。因此，抗菌棉織物的研宄尤為重要。
[0003] 抗菌劑分為天然抗菌劑，無機(jī)抗菌劑和有機(jī)抗菌劑。其中，天然抗菌劑提取困難， 且成本昂貴，雖然具有殺菌效果溫和的特點(diǎn)，但是要實(shí)現(xiàn)大量的工業(yè)化生活還很困難。無機(jī) 抗菌劑多為金屬離子，如銀離子，這類抗菌劑的殺菌效果優(yōu)于天然抗菌劑，殺菌較快速，但 是它與棉纖維的結(jié)合不夠穩(wěn)固，使用的耐久性不夠好。因此，有機(jī)合成抗菌劑應(yīng)用較為廣 泛，如季銨鹽，三氯生，鹵胺化合物。在這些有機(jī)抗菌劑中，鹵胺化合物有良好的重復(fù)利用 性。其中的N-H鍵可以在家用漂白劑的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)镹-C1鍵，從而殺滅細(xì)菌。鹵胺化合物 還具有低毒安全，對(duì)人體無害，抗菌快速持久的特點(diǎn)。
[0004] 但是，傳統(tǒng)鹵胺抗菌劑的整理方法都是軋烘焙，需要高溫焙烘織物，并且要加入交 聯(lián)劑或者引發(fā)劑才可以通過化學(xué)鍵的形式接枝到棉織物上，增加了原料的成本。處理過程 較為復(fù)雜，工藝條件苛刻。因此尋找一種簡(jiǎn)單高效的整理工藝來替代傳統(tǒng)的軋烘焙工藝，提 高效率，減輕污染是亟待解決的一個(gè)重要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本申請(qǐng)人提供了一種鹵胺雙鍵海因抗菌劑及其制 備、應(yīng)用方法。本方法簡(jiǎn)單高效，無需使用引發(fā)劑、交聯(lián)劑，工藝條件溫和，無需高溫，節(jié)約能 源；使用高能電子束的能量引發(fā)，減輕工業(yè)廢液的污染，殺菌效果顯著，具有良好的應(yīng)用前 景。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] -種鹵胺雙鍵海因抗菌劑，其為3-(3-丙烯酸丙酯）-5, 5-二甲基海因，其化學(xué)結(jié) 構(gòu)如式（I)所示：
[0008]
[0009] 式（I)中，X為鹵族元素氯或者溴。
[0010] 一種鹵胺雙鍵海因抗菌劑的制備方法，包括如下步驟：
[0011] (1)先將等摩爾的NaOH和5, 5二甲基海因加入燒瓶中，再加入去離子水，攪拌至無 色透明，即為5, 5二甲基海因的鈉鹽；
[0012] (2)再加入相同摩爾的3-氯-1-丙醇，升溫至KKTC，在冷凝回流的條件下，反應(yīng) 10-15h，得到3-(3_羥基丙基）-5, 5-二甲基海因；
[0013] (3)將步驟⑵所得的3-(3_羥基丙基）-5, 5-二甲基海因放入燒瓶中，以四氫 呋喃為溶劑，加入相同摩爾的三乙胺作為除酸劑，在冰浴的條件下，逐滴加入等摩爾丙烯酰 氯，反應(yīng)lh;
[0014] (4)在室溫下再反應(yīng)20-24h，由此得到3-(3_丙烯酸丙酯）-5,5_二甲基海因。
[0015] -種電子輻射法制備抗菌棉織物的方法，包括如下步驟：
[0016] (1)配制抗菌整理液：將鹵胺雙鍵海因抗菌劑溶于去離子水中，浴比為 1:30-1:50,得到抗菌整理液，所述整理液中抗菌劑的濃度為0?lmol/L-0. 5mol/L;
[0017] (2)將棉織物浸漬在整理液中，浸漬時(shí)間為5-30min，二浸二軋；
[0018] (3)然后將棉織物放入電子束設(shè)備控制系統(tǒng)中的輻射室內(nèi)，調(diào)整電子輻射的劑量 為7-65KGy，對(duì)棉織物進(jìn)行輻照；
[0019] (4)輻照結(jié)束后，烘干，再經(jīng)皂洗，水洗，氯化后即可得抗菌棉織物。
[0020] 所述整理液中抗菌劑的濃度為0. 3mol/L。
[0021] 所述棉織物在整理液中的浸漬時(shí)間為20min。
[0022] 所述二浸二軋的軋余率為100%。
[0023] 所述電子福射的劑量為15KGy。
[0024] 本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于：
[0025] 本發(fā)明使用電子束輻射技術(shù)，發(fā)明了一種接枝雙鍵鹵胺海因化合物整理抗菌棉織 物的制備方法。本發(fā)明合成了一種適合電子輻射技術(shù)接枝棉織物的雙鍵海因類鹵胺化合 物，其結(jié)構(gòu)中含有與羰基相連的碳碳雙鍵，并且含有N-H鍵，極易轉(zhuǎn)化為N-C1鍵，從而具有 抗菌效果。與羰基相連的碳碳雙鍵很容易被高能電子束引發(fā)，從而與棉織物發(fā)生接枝聚合 反應(yīng)。
[0026] 與已有的鹵胺類抗菌劑及整理工藝相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0027] 1、抗菌劑的結(jié)構(gòu)中沒有N-羥甲基基團(tuán)，合成和使用過程中無甲醛釋放，安全無 毒，對(duì)人體和環(huán)境無害染；
[0028] 2、工藝條件溫和，反應(yīng)時(shí)間短，減少能源損耗；
[0029] 3、選擇無污染的電子束輻照技術(shù)，簡(jiǎn)單快速，易于操作，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)的流程，減少 了對(duì)環(huán)境的污；
[0030] 4、最終產(chǎn)物具有較好的水溶性，工藝處理中無需使用有機(jī)溶劑；
[0031] 5、由本發(fā)明抗菌劑進(jìn)行抗菌整理制得的紡織品具有優(yōu)異的抗菌性能，殺菌速率快 速高效，在5min內(nèi)對(duì)大腸桿菌0157 :H7的抗菌率達(dá)到100%，在lOmin內(nèi)對(duì)金黃色葡萄球 菌的抗菌率達(dá)到100%。
[0032] 6、本發(fā)明制備的抗菌棉織物可以達(dá)到0. 4%的含氯量，耐紫外效果和耐水洗效果 良好。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中3-(3-羥基丙基）-5, 5-二甲基海因的合成路線圖；
[0034] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中3_(3_丙烯酸丙酯）_5, 5-二甲基海因的合成路線圖；
[0035] 圖3為本發(fā)明鹵胺類抗菌劑的殺菌和再生原理示意圖；
[0036] 圖4為本發(fā)明對(duì)照試驗(yàn)中織物樣品表面掃描電鏡圖；
[0037] 圖5為本發(fā)明對(duì)照試驗(yàn)中織物樣品紅外光譜分析圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖1~5,對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。
[0039] 第一部分：電子束輻照法整理雙鍵海因抗菌棉織物的制備
[0040]如圖1所示，以5, 5二甲基海因和3-氯-1-丙醇為原料，加入NaOH，在冷凝回流條 件下反應(yīng)12h，得到3-(3_羥基丙基）-5, 5-二甲基海因的粗產(chǎn)物。使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓蒸 餾去除溶劑，再用丙酮溶解產(chǎn)物，過濾掉，旋蒸，得到的固體即為3-(3-羥基丙基）-5, 5-二 甲基海因。
[0041] 如圖2所示，將第一步所得的產(chǎn)物與丙烯酰氯反應(yīng)，加入三乙胺，冰浴條件下反應(yīng) lh，此后，在室溫下再反應(yīng)20h，確保反應(yīng)完全。由此得到3- (3-丙烯酸丙酯）-5, 5-二甲基 海因。
[0042] 如圖3所示，合成終產(chǎn)物3- (3-丙烯酸丙酯）-5, 5-二甲基海因接枝到棉織物上之 后，通過氯化可以使其N-H鍵轉(zhuǎn)變?yōu)镹-C1鍵，但是在殺菌之后N-C1鍵又恢復(fù)為N-H鍵；然 后通過家用漂白液氯化，可以使抗菌棉織物具有持久的殺菌效果。
[0043] -、鹵胺抗菌劑及其前驅(qū)體合成實(shí)施例
[0044] 實(shí)施例1
[0045] 以0?lmol的NaOH和0?lmol的5, 5二甲基海因?yàn)樵戏磻?yīng)，再加入去離子水，攪拌 15min，得到無色透明溶解，即為5, 5二甲基海因的鈉鹽。再加入0.lmol的3-氯-1-丙醇， 升溫至100°C并加入磁力攪拌子攪拌溶液，在冷凝回流的條件下，反應(yīng)10h，得到3-(3_羥基 丙基）-5, 5-二甲基海因的粗產(chǎn)物。使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓蒸餾去除去離子水，得到固體混合 物。再用丙酮溶解，過濾，旋蒸濾液，得到的固體即為3-(3-羥基丙基）-5, 5-二甲基海因。 將第一步所得的3_(3_羥基丙基）-5, 5-二甲基海因放入100ml四氫呋喃中，0.lmol三乙胺 作為除酸劑。在冰浴的條件下，逐滴加入〇.lmol丙烯酰氯，使之在冰浴條件下反應(yīng)lh。此 后，在室溫下再反應(yīng)20h，確保反應(yīng)完全。
[0046] 實(shí)施例2
[0047] 以0?lmol的NaOH和0?lmol的5, 5二甲基海因?yàn)樵戏磻?yīng)，再加入去離子水，攪拌 15min，得到無色透明溶解，即為5, 5二甲基海因的鈉鹽。再加入0.lmol的3-氯-1-丙醇， 升溫至100°C并加入磁力攪拌子攪拌溶液，在冷凝回流的條件下，反應(yīng)12h，得到3-(3_羥基 丙基）-5, 5-二甲基海因的粗產(chǎn)物。使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓蒸餾去除去離子水，得到固體混合 物。再用丙酮溶解，過濾，旋蒸濾液，得到的固體即為3-(3-羥基丙基）-5, 5-二甲基海因。 將第一步所得的3_(3_羥基丙基）-5, 5-二甲基海因放入100ml四氫呋喃中，0.lmol三乙胺 作為除酸劑。在冰浴的條件下，逐滴加入〇.lmol丙烯酰氯，使之在冰浴條件下反應(yīng)lh。此 后，在室溫下再反應(yīng)22h，確保反應(yīng)完全。
[0048] 實(shí)施例3
[0049] 以0?lmol的NaOH和0?lmol的5, 5二甲基海因?yàn)樵戏磻?yīng)，再加入去離子水，攪拌 15min，得到無色透明溶解，即為5, 5二甲基海因的鈉鹽。再加入0.lmol的3-氯-1-丙醇，升 溫并加入磁力攪拌子攪拌溶液，在95°C的條件下，反應(yīng)15h，得到3- (3-羥基丙基）-5, 5-二 甲基海因的粗產(chǎn)物。使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓蒸餾去除去離子水，得到固體混合物。再用丙酮 溶解，過濾，旋蒸濾液，得到的固體即為3-(3-羥基丙基）-5, 5-二甲基海因。將第一步所得 的3-(3_羥基丙基）-5, 5-二甲基海因放入100ml四氫呋喃中，0.lmol三乙胺作為除酸劑。 在冰浴的條件下，逐滴加入〇.lmol丙烯酰氯，使之在冰浴條件下反應(yīng)lh。此后，在室溫下再 反應(yīng)24h，確保反應(yīng)完全。
[0050] 二、鹵胺類聚合物抗菌劑應(yīng)用實(shí)施例
[0051] 應(yīng)用實(shí)施例1
[0052] 將0.lmol/L實(shí)施例1的合成抗菌劑溶解在去離子水中，以1:30的浴比浸漬棉布， 浸漬時(shí)間為20min，用軋車去除多余水分，乳液率為100%。采用二浸二軋的工藝，將處理 好的棉織物放入電子束設(shè)備控制系統(tǒng)中的輻射室內(nèi)，調(diào)整劑量為7KGy，對(duì)棉織物進(jìn)行輻照。