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棉织物以其优良的穿着舒适性而备受人们亲睐,但棉织物对微生物的耐抗性低,使其保健性遇到了挑战。壳聚糖是近期国内外研究的热点,它具有良好的抗菌性、生物可降解性、吸湿性、反应活性、吸附性和生物活性,非常适合用作织物的抗菌整理剂。多元羧酸应用于棉织物的耐久免烫整理已有很多研究,而且多元羧酸可以通过桥连作用将壳聚糖结合在织物表面,形成一层抗菌保护层。纳米粒子涂层技术是获得功能性织物的重要方法,但它存在耐久性差,手感差等缺陷。使用低温等离子体对纺织品的表面进行处理,可使材料形成微纳米粗糙表面,并可在材料表面接入一些官能团。将壳聚糖、纳米涂层整理及等离子体技术结合起来,可以增强壳聚糖同织物的粘附性,制备持久抗菌纺织品,这对保护人类健康与生态环境都具有重要意义。
本文采用价格低廉的壳聚糖、柠檬酸作为主要的整理试剂,研究了二者对棉织物“一浴法”及“两浴法”整理效果,并将等离子体预处理织物同织物后整理方法相结合,增加壳聚糖对织物的结合量及粘附性。
通过实验,分析整理过程中柠檬酸—织物、柠檬酸—壳聚糖、柠檬酸—壳聚糖—织物之间的化学反应。通过红外光谱图,证实柠檬酸与棉纤维素按环配机理发生了酯化反应,壳聚糖通过柠檬酸的桥联作用以化学键的形式固定在棉纤维上,使棉织物同时获得耐久的抗皱抗菌性能。
通过对功能整理并染色后织物K/S值的测试,考察浸渍温度、焙烘温度、等离子体预处理功率和时间对织物K/S值的影响,优化整理方法,并考察壳聚糖浓度、低分子量壳聚糖的复配、轧余率等因素对织物K/S值的影响,进一步优化织物功能整理的工艺条件。实验表明:两浴法整理织物的K/S值高于一浴法,等离子体预处理后再经过两浴法整理后织物K/S值最高。最佳整理条件:织物预先经功率为90W的等离子体预处理5min,采用“两浴法”,0.5%浓度的壳聚糖复配0.2%的低分子量壳聚糖,轧余率80%,95℃下预烘150s,170℃下焙烘90s。经等离子体预处理后优化条件下整理的织物100次标准洗涤后K/S值达11.639,较未经等离子体预处理的织物提高59.44%。
探讨了不同超声频率和时间对抗菌纳米粉体在壳聚糖溶液中分散性能的影响,通过实验对比,在现有条件下找出了一组相对较好的频率和时间参数。当分散功率600W,全程时间2.5min时壳聚糖溶液有较好的分散效果,整理后织物SEM图片显示,表面纳米粉体分散均匀。
采用GB15979—1995测试方法,对添加抗菌纳米粉体的壳聚糖溶液整理后的织物进行抗菌测试。结果显示,涂层整理织物100次标准洗涤前后对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的抗菌率均高于90%,对金黄色葡萄球菌的抗菌率洗涤前后都高达99.99%。采取的等离子体表面粗糙化及有机涂层工艺有助于纳米粒子与纤维表面的紧密结合,以及纳米抗菌特性的保持。