一种长效抗菌消臭棉织物及其制备方法与流程

本发明涉及棉织物领域，具体涉及一种长效抗菌消臭棉织物及其制备方法。

背景技术：

1、随着人们对健康和卫生的关注日益增加，抗菌和消臭纺织品的需求显著增长。抗菌消臭棉织物的研究具有重要的科学和应用价值，其发展得益于对公共卫生和环境友好的迫切需求。由于棉织物具有柔软舒适、透气透湿、成本低和耐久性强等优良特性，因此广泛应用于医疗保健、运动服装以及家用纺织品等领域。然而，纤维素的葡萄糖单体和亲水基团富集的表面使棉织物成为微生物滋生的温床，其优异的吸湿性使其易于吸收人体汗液和皮脂腺的分泌物，为微生物提供了营养来源，这不仅降低了纺织品的使用寿命，还可能对人体健康构成威胁，同时由于汗渍以及细菌等微生物散发出的臭气也更为严重。因此，开发具备长效抗菌和消臭功能的棉织物，可以有效抑制病原体的传播，减少异味，从而提升纺织品的使用价值和用户的生活质量。

2、考虑到全球对可持续和健康生活方式的推动，研究和开发环境友好型的抗菌消臭棉织物是非常必要的。目前纺织工业中常用的整理剂主要有无机类、有机类和天然有机类。其中纳米金属离子、纳米金属氧化物、卤胺和季铵盐等为常用抗菌整理剂。然而，他们均存在一定的问题，如金属纳米颗粒很容易被由蛋白质和死微生物组成的吸附调节膜掩盖，导致接触活性抗菌功能的丧失，且对人体组织和器官可能造成不良损伤，包括诱导细胞死亡和dna损伤等；而季铵盐类抗菌剂人工合成成本高，难降解，会给环境带来危害。且添加量通常较大才能达到期望的功效值，这加重了经济成本及环境负担。此外，现有主流策略仅通过气相沉积、蒸发、溅射和喷涂等添加方式将添加剂物理加载至纤维，造成粘附性低及机械强度弱等问题，引起使用过程中对安全性、环境友好性、耐磨性和耐洗涤性的担忧。

3、因此，制备绿色环保且功能长效稳定的抗菌消臭织物具有极其重要的必要性，且同时具备重要的社会和经济意义。首先，它可以提高纺织品的卫生水平，减少病菌传播和感染的风险。特别是在医疗和公共场所，抗菌织物可以有效减少细菌的交叉感染。其次，消臭功能可以提升穿着舒适性，满足人们对高品质生活的需求。此外，具有抗菌消臭功能的纺织品在市场上具有较高的附加值和竞争力，有助于纺织行业的可持续发展和产品创新。

技术实现思路

1、棉织物以其亲肤柔软、成本低廉的特性被广泛使用，但在使用过程中因其易成为细菌、真菌生长的“温床”而引发安全性的担忧。棉织物容易滋长细菌、真菌的主要原因是吸湿性、纤维结构以及使用环境。首先，棉织物的吸湿性是其容易滋生细菌的一个重要因素。棉纤维上有很多亲水基团，如羟基、氨基、羧基等，这些基团具有较强的亲水性，这也体现于棉织物的较好的吸湿特性。此外，棉纤维的中空结构不仅增强了其吸水能力，同时也为水分长时间滞留提供了条件。这种中空结构里长时间保持潮湿状态，为微生物提供了良好的生存条件。其次，棉纤维的天然成分也为细菌、真菌提供了营养来源。棉纤维主要由纤维素构成，这些天然成分可以被分解为糖类，成为细菌、真菌生长的营养来源。最后，棉织物在日常中的使用通常是服用或作为床上用品。作为服用时，人体分泌的汗液或体液会加剧棉织物的潮湿状态，且残留的人体皮屑等组织同样可以作为细菌、真菌的营养物质来源；而用作床上用品时，不及时晾晒和更换也会导致细菌、真菌滋生。而细菌及真菌在棉织物上生长繁殖，会分泌酸性物质，从而产生刺鼻的怪味。棉织物吸收的人体汗液及分泌液不能及时排出，也会产生臭味气体。

2、因此，本发明通过联合环氧抗菌单体及天然多酚化学改性处理棉织物，从而获得性能稳定且长效广谱抗菌与消臭的棉织物，绿色安全的同时保留了原始棉织物的柔软舒适和透气吸湿性，进一步提升棉织物在使用过程中的安全性及舒适性。

3、本发明选用的环氧抗菌单体及天然多酚可以通过物理及化学双重途径抑制细菌及真菌。在物理杀菌方面，环氧抗菌单体及天然多酚可通过破坏菌类细胞壁膜，导致菌类细胞内物质外泄致死。而在化学杀菌方面，环氧抗菌单体及天然多酚可通过抑制细菌及真菌正常生理代谢参与酶的活性、与菌体内蛋白质、核酸等生物大分子发生反应破坏细菌及真菌内部的生物大分子结构，进而导致死亡。在消臭功能方面，本发明选用的天然多酚中的酚羟基可通过氢键结合臭味气体物质，形成更加稳定的化合物，从而有效地中和和消除臭味气体。

4、此外，本发明通过化学改性及以偶联剂做架桥剂的方式，将功能单体牢固锚地至棉织物，保障了织物的功能长效性。首先，通过前处理后，纤维素中的羟基基团被活化，以提高功能单体后续接枝率，而后通过环氧抗菌单体与纤维素表面的羟基发生开环反应，将抗菌单体牢固接枝在棉织物上，再以硅烷偶联剂作为中间连接体，先通过水解后与纤维素羟基缩合接枝至棉织物，再通过引发剂诱发双键共聚连接天然多酚。通过以上化学反应将功能单体牢固锚定至织物表面，大幅提高了其耐洗性，保持了织物的长效功能性。

5、为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种长效抗菌消臭棉织物的制备方法，其包括以下步骤：

6、s1、配置环氧抗菌单体整理液

7、以二甲基亚砜为溶剂，并加入环氧抗菌单体和引发剂配置为环氧抗菌单体整理液，其中引发剂选自4-二甲氨基吡啶、三乙胺、六氢吡啶及乙醇钠中的至少一种；

8、s2、配置天然多酚整理液

9、以去离子水为溶剂，并加入天然多酚、硅烷偶联剂和引发剂配置为天然多酚整理液，其中硅烷偶联剂选自3-二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种，引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的至少一种；

10、s3、接枝前预处理

11、将棉织物用naoh溶液浸泡，再经水洗、烘干；

12、s4、接枝环氧抗菌单体

13、将步骤s3预处理后的棉织物浸泡于步骤s1的环氧抗菌单体整理液进行第一步接枝反应，反应完成后，先烘干，再充分水洗，再烘干；

14、s5、接枝天然多酚

15、将步骤s4第一步接枝后的棉织物浸泡于步骤s2的天然多酚整理液进行第二步接枝反应，反应完成后，先烘干，再充分水洗，再烘干。

16、作为本发明的进一步优选技术方案，步骤s1配置的环氧抗菌单体整理液中，环氧抗菌单体的浓度20g/l-50g/l，其中优选浓度为25g/l-40g/l，引发剂的浓度30g/l～80g/l。

17、作为本发明的进一步优选技术方案，步骤s2配置的天然多酚整理液中，天然多酚的浓度4g/l-10g/l，其中优选浓度为4g/l-8g/l，硅烷偶联剂的浓度为4g/l～8g/l，引发剂的浓度为1g/l～2g/l。

18、作为本发明的进一步优选技术方案，步骤s3中，naoh溶液用量为40g/l～180g/l，浸泡温度为50℃～100℃，时间0.5h～1.5h。

19、作为本发明的进一步优选技术方案，步骤s4中，环氧抗菌单体选自环氧乙烷、环氧环乙烷、环氧三氯生、环氧氯丙烷及环氧丙烯酸酯中的至少一种。

20、作为本发明的进一步优选技术方案，步骤s5中，天然多酚选自茶多酚、和厚朴酚、丁香酚、肉桂酸、异丁香酚或百里香酚中的至少一种。

21、作为本发明的进一步优选技术方案，步骤s4中，第一步接枝反应的温度为40℃～80℃，反应时间为22h～26h。

22、作为本发明的进一步优选技术方案，步骤s5中，第二步接枝反应的温度为40℃～80℃，反应时间为3h～6h。

23、根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种长效抗菌消臭棉织物，其采用上述的方法制备得到。

24、与现有技术相比，本发明可以达到如下有益效果：

25、1)本技术所选环氧抗菌单体能在低浓度下彰显高效广谱抗菌活性，且具有较高相对稳定性。而天然多酚来源广泛、应用历史悠久，在提供高效抗菌消臭功能性的同时保障了生物安全性。常规功能组分添加量多在50-75％，而本发明的功能组分在接枝液1％的质量分数内即可达到优秀的功能活性。

26、2)目前市售抗菌整理剂通常存在短效性的问题，如接触性抗菌剂很容易被死微生物组成的吸附膜掩盖，溶出性抗菌剂有效成分逐渐流失，因而在使用过程中抗菌功能逐渐丧失。而本发明选用的环氧抗菌单体及天然多酚的抗菌消臭等功能与其分子结构有直接关系，其烷基、羟基、烯键等基团是其重要的活性部分，可长效发挥功能活性。

27、3)现有技术多将抗菌整理剂包覆在纳米微胶囊中，然后应用粘合剂或交联剂等将纳米微胶囊整理到织物表面，但其粘附力弱，耐洗性差，功能长效性难以保证。而本发明通过化学改性及以偶联剂做架桥剂的方式，通过环氧抗菌单体及天然多酚与棉织物中纤维素的羟基发生的化学反应，将其牢固接枝到棉织物表面，大幅提高了其耐洗性，保持了织物稳定长效的功能性。

28、4)现有常规涂层整理工艺往往使棉织物的舒适性下降，本发明通过接枝改性保留了棉织物的柔软舒适和透气吸湿性。单独的偶联剂整理织物通常会在纤维表面产生沉积或形成涂层，使得纤维表面粗糙度大幅增加，孔隙被覆盖，致使棉织物吸湿透气性下降。本发明通过工艺控制避免偶联剂在纤维织物表面形成网状膜结构的聚合物，在保留功能单元裸露的同时，保留了原始棉织物的柔软舒适、透气吸湿性。

29、5)尽管现有技术的各种类型的抗菌剂均有许多优势，但都存在一些明显的不足。如：常规天然抗菌剂耐热性差、提取成本高且易受生产条件制约，很难大规模生产；无机类抗菌剂尽管耐热性好，且一般不会产生耐药性，但溶出性能常常导致短效性且存在环境与生物体内累积毒性问题；而合成有机抗菌剂杀菌力强，杀菌速度比较快，但其耐热性比较差，易对细菌产生耐药性，特别是有机小分子等。此外，单类别抗菌剂对于菌群表现出选择性抑制，且有效抑菌范围通常较窄，而类别间的作用机理也通常不同。因此本发明所采用的复合抗菌是目前抗菌策略中的首选方向。通过不同抗菌剂的有效功能协同，以不同的抗菌机理作用于不同菌群，所制备的棉织物表现出广谱高效的抗菌性能。

技术特征：

1.一种长效抗菌消臭棉织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的长效抗菌消臭棉织物的制备方法，其特征在于，步骤s1配置的环氧抗菌单体整理液中，环氧抗菌单体的浓度25g/l～40g/l，引发剂的浓度30g/l～80g/l。

3.根据权利要求1所述的长效抗菌消臭棉织物的制备方法，其特征在于，步骤s2配置的天然多酚整理液中，天然多酚的浓度4g/l～8g/l，硅烷偶联剂的浓度为4g/l～8g/l，引发剂的浓度为1g/l～2g/l。

4.根据权利要求1所述的长效抗菌消臭棉织物的制备方法，其特征在于，步骤s3中，naoh溶液用量为40g/l～180g/l，浸泡温度为50℃～100℃，时间0.5h～1.5h。

5.根据权利要求1所述的长效抗菌消臭棉织物的制备方法，其特征在于，步骤s4中，环氧抗菌单体选自环氧乙烷、环氧环乙烷、环氧三氯生、环氧氯丙烷及环氧丙烯酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的长效抗菌消臭棉织物的制备方法，其特征在于，步骤s5中，天然多酚选自茶多酚、和厚朴酚、丁香酚、肉桂酸、异丁香酚、百里香酚中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的长效抗菌消臭棉织物的制备方法，其特征在于，步骤s4中，第一步接枝反应的温度为40℃～80℃，反应时间为22h～26h。

8.根据权利要求1所述的长效抗菌消臭棉织物的制备方法，其特征在于，步骤s5中，第二步接枝反应的温度为40℃～80℃，反应时间为3h～6h。

9.一种长效抗菌消臭棉织物，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的方法制备得到。

技术总结
本发明涉及棉织物领域，公开了一种长效抗菌消臭棉织物及其制备方法，其方法包括以下步骤：以二甲基亚砜为溶剂，并加入环氧抗菌单体和引发剂配置为环氧抗菌单体整理液；以去离子水为溶剂，并加入天然多酚、硅烷偶联剂和引发剂配置为天然多酚整理液；用NaOH溶液浸泡，再经水洗、烘干以对棉织物进行预处理；将棉织物浸泡于环氧抗菌单体整理液进行第一步接枝反应；再将棉织物浸泡于天然多酚整理液进行第二步接枝反应。而本发明通过化学改性及以偶联剂做架桥剂的方式，通过环氧抗菌单体及天然多酚与棉织物中纤维素的羟基发生的化学反应，将其牢固接枝到棉织物表面，大幅提高了其耐洗性，保持了织物的长效抗菌消臭功能活性。

技术研发人员：谭淋,文雯,田明珠,王康建,孙近,赵瑞方,李莘,施亦东
受保护的技术使用者：四川省纤维检验局
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5