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羊毛纤维作为天然纤维,具有许多优良的服用性能,是各类纺织品的重要原料,但是在外力的作用下羊毛织物因纤维表层的鳞片层易产生毡缩现象,并且羊毛织物能够为微生物提供适宜的条件促其生长繁殖,而这些现象的产生则会影响羊毛织物的服用性能,无法满足人们对生活品质的追求。鉴于此,本论文提出基于点击化学原理,采用聚氨酯预聚体和 N-苯基酰亚胺赋予羊毛织物优良持久的防毡缩和抗菌性能。
本论文以适当摩尔比的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚丁二醇(PTMG, MW=1000g/mol)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为原料合成了聚氨酯预聚体,并采用红外光谱对其进行结构表征,确定合成产物的分子结构,证明与理论上的聚氨酯预聚体结构相符合。首先,羊毛织物防毡缩整理是采用三(2-羧乙基)磷盐酸盐(TCEP)将羊毛纤维大分子中的二硫键还原为巯基,然后利用巯基-异氰酸酯点击化学在适当条件下通过化学键合的方式将聚氨酯预聚体接枝到含有巯基的羊毛织物,使预聚体在羊毛织物表面成膜达到耐久的防毡缩效果。对整理工艺优化得到最佳工艺条件为聚氨酯预聚体的用量5 wt.%、催化剂三乙胺的用量0.1 wt.%、反应温度55℃、反应时间60min;在最优整理条件下,防缩处理后的羊毛织物在经过25次标准水洗之后与原羊毛织物相比面积毡缩率从 78.60%降低到 15.57%;在经过 7000 次的摩擦之后织物表面只是有轻微的起毛起球,与原羊毛织物相比其抗起毛起球性提高了2级。
之后,本论文又采用巯基-马来酰亚胺点击化学原理探究了羊毛织物的抗菌整理,先选用适当摩尔比的乙酸乙酯、顺丁烯二酸酐、苯胺在室温下合成N-苯基马来酸单酰胺,再用N-苯基马来酸单酰胺与乙酸酐在三乙胺的催化作用下制备出 N-苯基马来酰亚胺;然后在合适的反应体系中,将制备的 N-苯基马来酰亚胺与 TCEP 处理的羊毛织物通过巯基-马来酰亚胺迈克尔加成反应结合,从而赋予羊毛织物耐久的抗菌性能。优选的反应条件为 N-苯基马来酰亚胺5 wt.%,三乙胺0.05 wt.%,温度为室温,时间8h,溶剂为乙酸乙酯。通过红外光谱、拉曼谱图、埃尔曼反应验证了 N-苯基马来酰亚胺成功地接枝到巯基改性的羊毛织物上,利用抑菌圈法验证 N-苯基马来酰亚胺能赋予羊毛织物抗菌性,用震荡培养法定量分析得知抗菌整理后的羊毛织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率可分别达99.57%和97.67%,而经过10次标准水洗之后其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率仍能保持在87.30%和89.25%,由此可见基于巯基-马来酰亚胺点击化学的抗菌整理能赋予织物耐久的抗菌性,此外,羊毛纤维因 N-苯基马来酰亚胺的交联作用断裂强力有所提高。
本论文以适当摩尔比的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚丁二醇(PTMG, MW=1000g/mol)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为原料合成了聚氨酯预聚体,并采用红外光谱对其进行结构表征,确定合成产物的分子结构,证明与理论上的聚氨酯预聚体结构相符合。首先,羊毛织物防毡缩整理是采用三(2-羧乙基)磷盐酸盐(TCEP)将羊毛纤维大分子中的二硫键还原为巯基,然后利用巯基-异氰酸酯点击化学在适当条件下通过化学键合的方式将聚氨酯预聚体接枝到含有巯基的羊毛织物,使预聚体在羊毛织物表面成膜达到耐久的防毡缩效果。对整理工艺优化得到最佳工艺条件为聚氨酯预聚体的用量5 wt.%、催化剂三乙胺的用量0.1 wt.%、反应温度55℃、反应时间60min;在最优整理条件下,防缩处理后的羊毛织物在经过25次标准水洗之后与原羊毛织物相比面积毡缩率从 78.60%降低到 15.57%;在经过 7000 次的摩擦之后织物表面只是有轻微的起毛起球,与原羊毛织物相比其抗起毛起球性提高了2级。
之后,本论文又采用巯基-马来酰亚胺点击化学原理探究了羊毛织物的抗菌整理,先选用适当摩尔比的乙酸乙酯、顺丁烯二酸酐、苯胺在室温下合成N-苯基马来酸单酰胺,再用N-苯基马来酸单酰胺与乙酸酐在三乙胺的催化作用下制备出 N-苯基马来酰亚胺;然后在合适的反应体系中,将制备的 N-苯基马来酰亚胺与 TCEP 处理的羊毛织物通过巯基-马来酰亚胺迈克尔加成反应结合,从而赋予羊毛织物耐久的抗菌性能。优选的反应条件为 N-苯基马来酰亚胺5 wt.%,三乙胺0.05 wt.%,温度为室温,时间8h,溶剂为乙酸乙酯。通过红外光谱、拉曼谱图、埃尔曼反应验证了 N-苯基马来酰亚胺成功地接枝到巯基改性的羊毛织物上,利用抑菌圈法验证 N-苯基马来酰亚胺能赋予羊毛织物抗菌性,用震荡培养法定量分析得知抗菌整理后的羊毛织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率可分别达99.57%和97.67%,而经过10次标准水洗之后其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率仍能保持在87.30%和89.25%,由此可见基于巯基-马来酰亚胺点击化学的抗菌整理能赋予织物耐久的抗菌性,此外,羊毛纤维因 N-苯基马来酰亚胺的交联作用断裂强力有所提高。