新型高效卤胺抗菌棉纤维材料的制备、表征和应用

作     者：亢真真 

作者单位：上海师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁杰

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：卤胺 抗菌棉纤维 季铵化 接枝 耐洗性 稳定性 高效 

摘      要：本文合成了三种水溶性卤胺前置体，(5,5-二甲基海因-1)甲基-二甲胺DHDA、(3-氯-2-羟基丙基)-(5,5-二甲基海因-1)甲基-二甲基氯化铵CDDAC和3-二甲基胺基乙基-5,5-二甲基海因，并通过各种化学分析手段如元素分析、质谱、核磁共振和红外分析对其元素组成和结构进行了鉴定。采用浸渍-干燥-固化法将这些卤胺前置体接枝到棉纤维表面，然后经NaClO的水溶液氯化处理后制备含有季铵盐官能团和卤胺官能团的新型高效抗菌棉纤维。主要内容如下: 1、首次合成了含有叔胺官能团的卤胺前置体DHDA。室温条件下，1-羟甲基-5,5-二甲基海因与二甲胺在异丙醇中反应生成含有叔胺官能团的水溶性卤胺前置体DHDA。该卤胺前置体的合成在室温条件下进行，所用的溶剂为醇类，可循环使用。 2、首次合成了含有季铵盐官能团的卤胺前置体CDDAC。室温条件下，在盐酸溶液中等摩尔的DHDA与环氧氯丙烷反应生成水溶性的含有季铵盐官能团的卤胺前置体CDDAC。 3、首次合成了含有叔胺官能团的卤胺前置体3-二甲基胺基乙基-5,5-二甲基海因。冰浴条件下乙醇胺与二氯亚砜在搅拌条件下完全混合，然后在35-50℃条件下反应1小时，最后加入乙醇煮沸溶解，冷却结晶，过滤，干燥，得到的白色晶体为氯乙基二甲胺的盐酸盐，然后再以乙醇为溶剂与5,5-二甲基海因及乙醇钠反应生成3-二甲基胺基乙基-5,5-二甲基海因。 4、将室温条件下反应得到的CDDAC反应液直接用于纤维织物的接枝处理。纤维织物上接枝的CDDAC经NaClO的水溶液氯化处理后可转化为具有强大抗菌性能的卤胺化合物。工艺秉承绿色环保概念，接枝过程直接使用水而避免了有机溶剂的使用，从而降低生产成本和对环境的污染。 5、将DHDA在水中与环氧氯丙烷完全混合后，即可直接用于纤维织物的接枝处理。DHDA被接枝到棉纤维织物的表面，形成季铵化卤胺前置体接枝的棉纤维织物，再经氯化处理后得到季铵化卤胺抗菌棉纤维织物。因为该接枝工艺没有使用有机溶剂，所以它非常安全和绿色环保。 6、将3-二甲基胺基乙基-5,5-二甲基海因在水中与环氧氯丙烷混合后，直接用于纤维织物的接枝处理，经氯化处理后得到季铵化卤胺类抗菌棉纤维织物。制备的抗菌棉纤维织物的氧化态氯（Cl+）含量在0.08%左右，这样的氧化态氯含量已经能够快速杀死有害微生物。 7、对经CDDAC和DHDA处理的棉纤维的抗菌性能进行了测试。结果证明这两种工艺条件制备的抗菌棉纤维织物都具有高效的抗菌性，在5分钟内对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效率能达到100%。另外，研究结果表明这些抗菌棉纤维织物具有良好的耐洗性和稳定性。