[发明专利]一种离子液体介质中壳聚糖改性羧基化棉织物的制备方法

说明书

本发明公开了一种离子液体介质中壳聚糖改性羧基化棉织物的制备方法，其特征在于：先将低结晶壳聚糖溶解在离子液体中，然后采用浓硝酸/浓磷酸‑亚硝酸钠体系在异丙醇中选择性氧化经退浆和煮炼处理的棉织物，再将羧基化棉织物与壳聚糖在离子液体介质中，于30～40℃的温度范围内搅拌发生酰胺化学反应，去除离子液体后真空干燥、水洗即得壳聚糖改性羧基化棉织物。本发明方法简单易行、酰胺反应快、接枝率高、离子液体可重复利用、绿色环保，所制备的壳聚糖酰胺改性棉织物具有持久高效的抗菌能力、亲和人体、安全卫生、穿着舒适性好，克服了传统壳聚糖改性由于使用化学交联剂和酸溶液对棉织物优良特性和人体健康造成的负面影响，因此实际应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及一种离子液体介质中壳聚糖改性羧基化棉织物的制备方法，尤其是涉及采用离子液体作为溶剂和反应介质，使壳聚糖酰胺接枝羧基化棉织物，属于纺织品功能整理技术领域。

背景技术

天然棉纤维资源丰富、可再生，其织物具有柔软、穿着舒适、吸湿透气、人体亲和性好、易染色、生物可降解等优点，但在服用、洗涤过程中，棉织物易缩水起皱，尤其是棉织物亲水性好，为微生物的繁殖提供了适宜环境，不仅使织物变色、发臭、机械力学性能下降，还会造成人体细菌感染，引起各种疾病传播，对人体健康构成严重威胁。随着人们生活水平提高和健康环保意识的增强，对纺织品进行抗菌整理以保护人体免受细菌侵害，使纺织品的抗菌能力、使用安全性和高效耐久性符合人们的要求已引起世界各国的高度重视。

目前主要有纳米银、纳米ZnO、纳米陶瓷粉、纳米TiO₂等无机抗菌剂用于棉织物整理，获得了良好的抗菌保健性能。但是金属离子成本较高，容易转变为氧化物或者还原为单质而变色，影响织物色泽，且金属抗菌剂的耐洗涤性较差[Xu Q B,Xie L J,Diao H N,etal. Antibacterial cotton fabric with enhanced durability prepared usingsilver nanoparticles and carboxymethylchitosan.Carbohydrate Polymers,2017,177:187-193]。此外，金属及金属氧化物抗菌剂都是由不可再生资源生产的，在资源危机的冲击下，势必造成金属抗菌剂应用的极大限制。天然抗菌剂来源广泛、量大种类多、作用靶点多样、抗菌谱广、安全卫生、不易产生耐药性，已在纺织品抗菌中普遍使用。壳聚糖作为一种天然绿色抗菌剂，因其抗菌性持久稳定、适应性强、生物相容性好且无毒、易生物降解、可再生，被广泛用于棉织物的抗菌及防皱功能整理中。由于壳聚糖分子间形成大量氢键力，壳聚糖不溶于水，只能溶于醋酸、盐酸或多元羧酸等酸溶液中，而这些酸存在易挥发、难回收、腐蚀性强、污染环境等缺点，限制了壳聚糖的应用。同时壳聚糖与棉纤维之间缺少化学键联结，在反复洗涤时会从纤维表面逐渐溶出。目前主要方法是先将壳聚糖溶解在含有化学交联剂的酸溶液中，然后采用浸轧或涂层方法在高温焙烘(150～175℃)条件下借助交联剂的化学桥联作用使壳聚糖交联在棉织物上以达到持久抗菌目的[Zhang Z,Chen L,Ji J,Huang Y,Chen D.Antibacterial properties of cotton fabrics treated withchitosan.Textile Research Journal,2003,73(12):1103-1106；Eltahlawy K F,Elbendary M A,Elhendawy A G,Hudson S M.The antimicrobial activity of cottonfabrics treated with different crosslinking agents and chitosan.CarbohydratePolymers,2005,60(4):421-430]。然而化学交联剂在天然棉纤维表面涂覆一层化学物质，会对棉织物的优良风格和人体健康产生负面影响，且高温焙烘也会造成织物的机械力学损伤、泛黄、手感变差等不足[王建刚,甘应进,刘运娟,陈东生.壳聚糖和多元羧酸对棉织物抗菌防皱整理的影响.江南大学学报,2007, 6(5):598-601]。发明专利CN106521950A公开的三甲氧基苯甲酰壳聚糖改性的棉织物，由三甲氧基苯甲酰壳聚糖发挥抗菌抗紫外作用，由有机多元羧酸和氨基硅油乳液为交联剂提高壳聚糖与棉织物的交联键合，改善棉织物的抗菌、防缩抗皱、抗紫外线等功能，但该整理液组份繁多、整理剂配制复杂，且改性织物需进行浸轧、预烘和高温焙烘，对工艺设备要求高。因此，在无交联剂条件下实现壳聚糖与棉织物的化学键结合，使抗菌棉织物具备良好的服用性能和持久高效的抑菌活性已成为广大研究者竞相开展的课题。