本發(fā)明屬于抗菌阻燃技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種具有抗菌和阻燃性能的整理劑及其制備方法和應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
微生物與人們的生活息息相關(guān)。在許多領(lǐng)域都有微生物的應(yīng)用，比如農(nóng)業(yè)、生物工程、醫(yī)學(xué)和工業(yè)等方面。微生物既有對(duì)人類有利的一面，又會(huì)給人類帶來危害。微生物不僅會(huì)直接給人類帶來疾病，還會(huì)侵蝕一些生活中的必需品，比如紡織品、電子產(chǎn)品、食物、水果等，間接地危害人類的健康。紡織品如棉、麻以及粘膠等天然纖維由于其給微生物的生長提供了很好的環(huán)境，如濕度、溫度等都能促使微生物的快速增長。這不僅對(duì)人類的健康帶來危害，如皮膚感染，難聞氣味，交叉感染等，還對(duì)織物本身的服用性能和物理機(jī)械性能帶來很大的影響，減短紡織品的使用壽命。
隨著科技的發(fā)展、紡織工業(yè)的進(jìn)步，紡織品種類不斷增多，其應(yīng)用范圍從人們的日常生活擴(kuò)展到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、軍事、衛(wèi)生、防護(hù)等諸多領(lǐng)域。與此同時(shí)，由于大部分紡織品不阻燃而引起的潛在火災(zāi)威脅也進(jìn)一步增大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約50％以上的火災(zāi)事故是因紡織品不阻燃而引起擴(kuò)大的。所以，紡織品的阻燃性能引起了世界范圍的關(guān)注。除了應(yīng)完善消防設(shè)施和火災(zāi)報(bào)警設(shè)施外，家用紡織品的阻燃處理成為減少火災(zāi)傷亡的重要方面。因此，如何減少紡織品燃燒危險(xiǎn)性及燃燒時(shí)有毒氣體的釋放，如何減少人民生命財(cái)產(chǎn)的損失，已引起全世界的關(guān)注。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于提供一種具有抗菌和阻燃性能的整理劑及其制備方法和應(yīng)用方法，該整理劑具有良好的抗菌性能和阻燃性能，使得經(jīng)過該整理劑整理的紡織品也具有良好的抗菌性能和阻燃性能。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種具有抗菌和阻燃性能的整理劑，所述整理劑為含有式(ⅰ)所示結(jié)構(gòu)的化合物：
其中，r代表h、br或者cl。
另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種整理劑的制備方法，包括以下步驟：
將5,5-二甲基海因和堿加入到水或者有機(jī)溶劑中，在0～25℃下攪拌10～30min，然后加入質(zhì)量濃度為3～10％的氯磷酸二乙酯溶液，在0～25℃下攪拌，反應(yīng)8～24h后，利用減壓蒸餾工藝蒸出有機(jī)溶劑，獲得初產(chǎn)物；利用乙醇或者丙酮對(duì)初產(chǎn)物進(jìn)行清洗，然后過濾，獲得濾液；利用減壓蒸餾工藝蒸出所述濾液中的乙醇或者丙酮，得到整理劑前驅(qū)體；將所述整理劑前驅(qū)體經(jīng)過鹵化反應(yīng)，得到整理劑。
作為優(yōu)選例，所述整理劑前驅(qū)體為含有式(ii)所示結(jié)構(gòu)的化合物：
作為優(yōu)選例，所述5,5-二甲基海因、堿和氯磷酸二乙酯的摩爾比為1:1:1。
作為優(yōu)選例，所述有機(jī)溶劑為乙醚、n,n-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、二氯甲烷或者三氯甲烷；所述有機(jī)溶劑的質(zhì)量濃度為1～10％。
作為優(yōu)選例，所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、三乙胺或者三甲胺。
第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種整理劑的應(yīng)用方法，包括以下步驟：
將整理劑前驅(qū)體溶于水中制成整理溶液，將待處理紡織品浸漬于該整理溶液中10～60min，然后從整理溶液中取出紡織品進(jìn)行軋液，軋液率為80～120％，隨后將紡織品在95℃下焙烘5min，接著將紡織品在150～180℃焙烘1～5min，隨后將紡織品皂洗后烘干；最后將所述織織品浸漬于質(zhì)量濃度0.01～1％的次氯酸鈉溶液中，進(jìn)行鹵化反應(yīng)，取出紡織品并烘干，制得抗菌和阻燃紡織品。
作為優(yōu)選例，所述的整理劑前驅(qū)體為含有式(ii)所示結(jié)構(gòu)的化合物：
作為優(yōu)選例，所述整理劑前驅(qū)體的終濃度為1～15％w/v。
作為優(yōu)選例，所述紡織品為含纖維素纖維或蛋白質(zhì)纖維的紡織品。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案具有良好的抗菌性能和阻燃性能。本發(fā)明實(shí)施例的整理劑與紡織品放生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)以后，進(jìn)行鹵化，n-h變成n-cl，形成鹵胺抗菌的結(jié)構(gòu)，具備較強(qiáng)抗菌性；另外整理劑結(jié)構(gòu)中含有n的五元環(huán)，側(cè)鏈含有p，形成磷氮協(xié)同阻燃的效應(yīng)。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
本發(fā)明實(shí)施例的一種具有抗菌和阻燃性能的整理劑，為含有式(ⅰ)所示結(jié)構(gòu)的化合物：
其中，r代表h、br或者cl。
當(dāng)r為h時(shí)，即式(ⅰ)為式(ⅱ)，為整理劑前驅(qū)體。
當(dāng)式(ⅱ)中的h被br或者cl取代，生成整理劑。
上述實(shí)施例的整理劑的制備方法，包括以下步驟：
將5,5-二甲基海因和堿加入到水或者有機(jī)溶劑中，在0～25℃下攪拌10～30min，然后加入質(zhì)量濃度為3～10％的氯磷酸二乙酯溶液，在0～25℃下攪拌，反應(yīng)8～24h后，利用減壓蒸餾工藝蒸出有機(jī)溶劑，獲得初產(chǎn)物；利用乙醇或者丙酮對(duì)初產(chǎn)物進(jìn)行清洗，然后過濾，獲得濾液；利用減壓蒸餾工藝蒸出所述濾液中的乙醇或者丙酮，得到整理劑前驅(qū)體，如式(ⅱ)所示；將所述整理劑前驅(qū)體經(jīng)過鹵化反應(yīng)，得到整理劑。
上述實(shí)施例中，作為優(yōu)選，所述5,5-二甲基海因、堿和氯磷酸二乙酯的摩爾比為1:1:1。1:1:1是等物質(zhì)的量，反應(yīng)完全進(jìn)行。
上述實(shí)施例中，有機(jī)溶劑為乙醚、n,n-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、二氯甲烷或者三氯甲烷；所述有機(jī)溶劑的質(zhì)量濃度為1～10％。所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、三乙胺或者三甲胺。
上述實(shí)施例的制備方法中，堿與5,5-二甲基海因反應(yīng)形成鈉鹽。氯磷酸二乙酯上的氯與5,5-二甲基海因上夾在羰基之間的n連接的h發(fā)生反應(yīng)，從而形成整理劑前驅(qū)體。整理劑前驅(qū)體經(jīng)過鹵化反應(yīng)，經(jīng)過鹵化h變成br或者cl，得到整理劑。整理劑具有抗菌性。
利用上述實(shí)施例的整理劑整理紡織品，包括以下步驟：
將整理劑前驅(qū)體溶于水中制成整理溶液，將待處理紡織品浸漬于該整理溶液中10～60min，然后從整理溶液中取出紡織品進(jìn)行軋液，軋液率為80～120％，隨后將紡織品在95℃下焙烘5min，接著將紡織品在150～180℃焙烘1～5min，隨后將紡織品皂洗后烘干；最后將所述織織品浸漬于質(zhì)量濃度0.01～1％的次氯酸鈉溶液中，進(jìn)行鹵化反應(yīng)，取出紡織品并烘干，制得抗菌和阻燃紡織品。
上述方法中，在95℃焙烘是促進(jìn)整理劑滲透到紡織品纖維內(nèi)部，在150～180℃，是促使整理劑與纖維發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)。整理劑與纖維化學(xué)交聯(lián)以后，進(jìn)行鹵化，n-h變成n-cl，形成鹵胺抗菌的結(jié)構(gòu)，具備較強(qiáng)抗菌性；另外整理劑結(jié)構(gòu)中含有n的五元環(huán)，側(cè)鏈含有p，形成磷氮協(xié)同阻燃的效應(yīng)。
上述實(shí)施例中，所述整理劑前驅(qū)體的終濃度為1～15％w/v。整理劑前驅(qū)體的終濃度越大，抗菌阻燃效果越好，但是濃度增加會(huì)導(dǎo)致成本的提高。
上述實(shí)施例中，優(yōu)選所述紡織品為含纖維素纖維或蛋白質(zhì)纖維的紡織品。所述含纖維素纖維，如棉、粘膠、麻等，及它們與其它纖維的混紡織物。所述蛋白質(zhì)纖維的紡織品，如蠶絲、羊毛等，及它們與其它纖維的混紡織物。
下面通過試驗(yàn)驗(yàn)證經(jīng)過本發(fā)明實(shí)施例整理劑整理的紡織品具有良好的抗菌和阻燃性能。
實(shí)施例1
步驟10)制備整理劑前驅(qū)體，包括以下步驟：
將5,5-二甲基海因和氫氧化鈉加入到水中，在0℃下攪拌20min，然后加入質(zhì)量濃度為10％的氯磷酸二乙酯溶液，在10℃下攪拌，反應(yīng)8h后，利用減壓蒸餾工藝蒸出水，獲得初產(chǎn)物；利用乙醇對(duì)初產(chǎn)物進(jìn)行清洗，然后過濾，獲得濾液；利用減壓蒸餾工藝蒸出所述濾液中的乙醇，得到整理劑前驅(qū)體。5,5-二甲基海因、氫氧化鈉和氯磷酸二乙酯的摩爾比為1:1:1。
步驟20)浸漬紡織品，包括以下步驟：
將整理劑前驅(qū)體溶于水中制成整理溶液，將待處理紡織品浸漬于該整理溶液中30min，然后從整理溶液中取出紡織品進(jìn)行軋液，軋液率為80％，隨后將紡織品在95℃下焙烘5min，接著將紡織品在180℃焙烘3min，隨后將紡織品皂洗后烘干；最后將所述織織品浸漬于質(zhì)量濃度0.05％的次氯酸鈉溶液中，進(jìn)行鹵化反應(yīng)，取出紡織品并烘干。待處理紡織品為純棉織品。
實(shí)施例2
步驟10)制備整理劑前驅(qū)體，包括以下步驟：
將5,5-二甲基海因和氫氧化鉀加入到質(zhì)量濃度為1％的n,n-二甲基甲酰胺中，在20℃下攪拌10min，然后加入質(zhì)量濃度為8％的氯磷酸二乙酯溶液，在15℃下攪拌，反應(yīng)20h后，利用減壓蒸餾工藝蒸出有機(jī)溶劑，獲得初產(chǎn)物；利用乙醇或者丙酮對(duì)初產(chǎn)物進(jìn)行清洗，然后過濾，獲得濾液；利用減壓蒸餾工藝蒸出所述濾液中的乙醇或者丙酮，得到整理劑前驅(qū)體。5,5-二甲基海因、氫氧化鉀和氯磷酸二乙酯的摩爾比為1:1:1。
步驟20)浸漬紡織品，包括以下步驟：
將整理劑前驅(qū)體溶于水中制成整理溶液，將待處理紡織品浸漬于該整理溶液中10min，然后從整理溶液中取出紡織品進(jìn)行軋液，軋液率為100％，隨后將紡織品在95℃下焙烘5min，接著將紡織品在150℃焙烘4min，隨后將紡織品皂洗后烘干；最后將所述織織品浸漬于質(zhì)量濃度1％的次氯酸鈉溶液中，進(jìn)行鹵化反應(yīng)，取出紡織品并烘干。待處理紡織品為羊毛織品。
實(shí)施例3
步驟10)制備整理劑前驅(qū)體，包括以下步驟：
將5,5-二甲基海因和三乙胺加入到質(zhì)量濃度為8％的四氫呋喃中，在15℃下攪拌15min，然后加入質(zhì)量濃度為3％的氯磷酸二乙酯溶液，在0℃下攪拌，反應(yīng)24h后，利用減壓蒸餾工藝蒸出四氫呋喃，獲得初產(chǎn)物；利用乙醇或者丙酮對(duì)初產(chǎn)物進(jìn)行清洗，然后過濾，獲得濾液；利用減壓蒸餾工藝蒸出所述濾液中的乙醇或者丙酮，得到整理劑前驅(qū)體。5,5-二甲基海因、三乙胺和氯磷酸二乙酯的摩爾比為1:1:1。
步驟20)浸漬紡織品，包括以下步驟：
將整理劑前驅(qū)體溶于水中制成整理溶液，將待處理紡織品浸漬于該整理溶液中50min，然后從整理溶液中取出紡織品進(jìn)行軋液，軋液率為120％，隨后將紡織品在95℃下焙烘5min，接著將紡織品在160℃焙烘1min，隨后將紡織品皂洗后烘干；最后將所述織織品浸漬于質(zhì)量濃度0.08％的次氯酸鈉溶液中，進(jìn)行鹵化反應(yīng)，取出紡織品并烘干。待處理紡織品為麻織品。
實(shí)施例4
步驟10)制備整理劑前驅(qū)體，包括以下步驟：
將5,5-二甲基海因和三甲胺加入到質(zhì)量濃度為10％的二氯甲烷中，在5℃下攪拌30min，然后加入質(zhì)量濃度為5％的氯磷酸二乙酯溶液，在25℃下攪拌，反應(yīng)15h后，利用減壓蒸餾工藝蒸出二氯甲烷，獲得初產(chǎn)物；利用乙醇或者丙酮對(duì)初產(chǎn)物進(jìn)行清洗，然后過濾，獲得濾液；利用減壓蒸餾工藝蒸出所述濾液中的乙醇或者丙酮，得到整理劑前驅(qū)體。5,5-二甲基海因、三甲胺和氯磷酸二乙酯的摩爾比為1:1:1。
步驟20)浸漬紡織品，包括以下步驟：
將整理劑前驅(qū)體溶于水中制成整理溶液，將待處理紡織品浸漬于該整理溶液中60min，然后從整理溶液中取出紡織品進(jìn)行軋液，軋液率為90％，隨后將紡織品在95℃下焙烘5min，接著將紡織品在170℃焙烘5min，隨后將紡織品皂洗后烘干；最后將所述織織品浸漬于質(zhì)量濃度0.6％的次氯酸鈉溶液中，進(jìn)行鹵化反應(yīng)，取出紡織品并烘干。待處理紡織品為蠶絲織品。
實(shí)施例5
步驟10)制備整理劑前驅(qū)體，包括以下步驟：
將5,5-二甲基海因和氫氧化鉀加入到質(zhì)量濃度為3％的三氯甲烷中，在25℃下攪拌26min，然后加入質(zhì)量濃度為9％的氯磷酸二乙酯溶液，在20℃下攪拌，反應(yīng)10h后，利用減壓蒸餾工藝蒸出三氯甲烷，獲得初產(chǎn)物；利用乙醇或者丙酮對(duì)初產(chǎn)物進(jìn)行清洗，然后過濾，獲得濾液；利用減壓蒸餾工藝蒸出所述濾液中的乙醇或者丙酮，得到整理劑前驅(qū)體。5,5-二甲基海因、氫氧化鉀和氯磷酸二乙酯的摩爾比為1:1:1。
步驟20)浸漬紡織品，包括以下步驟：
將整理劑前驅(qū)體溶于水中制成整理溶液，將待處理紡織品浸漬于該整理溶液中20min，然后從整理溶液中取出紡織品進(jìn)行軋液，軋液率為110％，隨后將紡織品在95℃下焙烘5min，接著將紡織品在165℃焙烘2min，隨后將紡織品皂洗后烘干；最后將所述織織品浸漬于質(zhì)量濃度0.4％的次氯酸鈉溶液中，進(jìn)行鹵化反應(yīng)，取出紡織品并烘干。待處理紡織品為粘膠織品。
對(duì)上述5個(gè)實(shí)施例整理后的紡織品進(jìn)行抗菌性能和阻燃性能測(cè)試。
根據(jù)修正的aatcc100-1999抗菌性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)所述方法進(jìn)行抗菌性能測(cè)試。將沒有經(jīng)過本實(shí)施例方法整理的樣品作為對(duì)比例。對(duì)各對(duì)比例和實(shí)施例，按照上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗菌測(cè)試，接種細(xì)菌為金黃色葡萄球菌和大腸桿菌o157：h7。其中，金黃色葡萄球菌的接種濃度為3.33×106cfu/sample；大腸桿菌o157：h7的接種濃度為4.23×106cfu/sample
測(cè)試結(jié)果如表1和表2所示。
表1抗菌棉織物對(duì)金黃色葡萄球菌的抗菌性能測(cè)試
表1的測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明實(shí)施例的整理劑對(duì)紡織品經(jīng)理后，具有良好的抗菌性能，抗菌效率高，5min內(nèi)對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌o157：h7的殺菌率即可達(dá)100％。
對(duì)于阻燃性能，采用極限氧指數(shù)參數(shù)考量。當(dāng)整理后的紡織品的極限氧指數(shù)越高，其阻燃性能越佳。
同時(shí)，測(cè)量紡織品的活性氯含量。當(dāng)整理后的紡織品的活性氯含量越高，說明結(jié)合到紡織品上的整理劑的量也多，其抗菌和阻燃性能越佳。
對(duì)各實(shí)施例和對(duì)比例的紡織品的極限氧指數(shù)和活性氯含量進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表2所示。
表2
根據(jù)表2可知，本實(shí)施例的極限氧指數(shù)均高于對(duì)比例。本實(shí)施例整理后的紡織品具有優(yōu)良的阻燃性能。同時(shí)，本實(shí)施例的活性氯含量均高于對(duì)比例。本實(shí)施例整理后的紡織品具有優(yōu)良的抗菌性能和阻燃性能。
上述實(shí)施例和應(yīng)用實(shí)施例所涉及各原料均為市售商品，所使用各儀器設(shè)備均為本領(lǐng)域常規(guī)設(shè)備。
以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例。可以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。