PHMG的改性及棉织物的抗菌整理研究

作     者：周勇 

作者单位：东华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王学利;张丽

授予年度：2021年

学科分类：0821[工学-纺织科学与工程] 08[工学] 082103[工学-纺织化学与染整工程] 

主      题：PHMG GTE 抗菌棉织物 耐水洗 织物性能 

摘      要：天然纺织品,特别是由纤维素纤维构成的纺织品,例如棉纺织品,被认为是病原微生物繁殖和传播的潜在媒介。由于多孔结构和保持水分的能力,棉纺织品为微生物提供了适宜的生长环境,导致异味产生、人体皮肤过敏、医院中的交叉感染等后果。聚六亚甲基胍盐酸盐(PHMG)易溶于水,具有广谱抗菌性能、低毒性、可降解性等特性,并且具有持久抑菌效果。PHMG作为一种含有胍基的阳离子聚合物,可以与细菌细胞膜上的羧酸盐、磷酸盐等结合,引起细菌细胞膜损伤和细胞内物质外流,最后导致细菌死亡。因此,它具有极好的抗菌活性。PHMG对棉纺织品的抗菌整理主要采用浸渍法,吸附在棉织物表面的PHMG在与细菌的接触中起到杀死细菌的作用,但这种方法整理的棉纺织品往往不耐水洗。研究人员已经采取多种方法,使PHMG接枝到棉纺织品上以赋予其耐水洗抗菌性能。本文通过控制盐酸胍和1,6-己二胺的反应时间,合成了3种不同分子量的PHMG,对其结构和性能进行表征。然后将其以3%、2%、1%、0.5%、0.25%这5个比例的添加量对棉织物进行抗菌整理,并且测试其洗涤30次前后的抑菌率。然后用丙三醇三缩水甘油醚(GTE)对PHMG改性,合成了PHMG-GTE抗菌剂,表征了其结构与性能。随后同样以3%、2%、1%、0.5%、0.25%这5个比例的添加量对棉织物进行抗菌整理,测试抗菌棉织物洗涤50次前后的抑菌率。为了探究抗菌整理对棉织物的影响,本文测试了未经抗菌整理的棉织物以及2%PHMG、3%PHMG-GTE抗菌剂整理的棉织物的拉伸断裂强力、抗弯刚度、折皱回复角、悬垂系数及透气率。主要结论如下:(1)PHMG的FT-IR、H-NMR、GPC的测试结果表明其的成功合成。PHMG的TG测试结果显示其热分解温度较高,表明其热性能优异,在纺织后整理加工过程中不会受热分解,满足要求。(2)PHMG整理的棉织物具有出色的抗菌效果,在PHMG添加量为2%时,抗菌棉织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球的抑菌率均超过了99.9%。但洗涤30次后,抗菌棉织物的抗菌性能大幅降低,原因是吸附棉织物上的PHMG在洗涤过程中从棉织物上脱落。PHMG分子量的增加会使其整理的棉织物的耐洗性也增强,其原因可能是高分子量的PHMG相较于低分子量PHMG,与棉吸附作用更强。(3)通过FT-IR、H-NMR证明了PHMG-GTE抗菌剂的成功合成。XPS能谱测试结果表明经过PHMG-GTE抗菌剂整理的棉织物在洗涤50次后表面Cl元素含量依然远远超过未经抗菌整理的棉织物,说明PHMG-GTE抗菌剂通过化学接枝到棉织物上。(4)当PHMG-GTE抗菌剂添加量为3%时,其对两种细菌的抑菌率均超过了99.9%,抗菌棉织物具有优异的抗菌性能,洗涤50次后抗菌性能只有降低幅度较小,而单纯用3%PHMG整理的棉织物水洗50次后的抑菌率下降严重,说明PHMG-GTE的环氧基和棉纤维素上的羟基发生反应,形成牢固的共价键,所以洗涤后抗菌棉织物抑菌率不会大幅降低。(5)经过整理后棉织物的断裂强力、折皱回复角、透气率均有一定程度的下降,而抗弯刚度和悬垂系数变大,其中经向抗弯刚度增加幅度较大。这说明抗菌整理对棉织物的断裂强力、折皱回复弹性、悬垂性及透气性影响较小,但会使棉织物的硬挺度增加明显。