铜离子络合壳聚糖/棉混纺针织物的抗菌性能与机理研究

摘要

壳聚糖纤维是一种储存量居世界第二、高效广谱抗菌的再生海洋纤维，目前它是抗菌纺织品开发的重要原料之一。但是由于纯壳聚糖纤维的适纺性和纱线性能非常差，在纺纱实践中，常常需要与其他纤维混纺。与纯壳聚糖纤维相比，混纺又降低了产品的抑菌率和抑菌持续时间。
　　本文在分析研究壳聚糖/棉不同混纺比产品（纱线、不同组织织物、前处理织物）抗菌性能的基础上，根据碱式铜氨与盐式铜氨的比例含量制备不同的载铜离子抗菌整理剂，并利用抑菌圈法测试不同方案络合织物的抗菌性确定最佳的配比;采用最佳的抗菌整理剂对混纺针织物进行络合，并依据处理后织物与铜离子的反应情况、外观形态和主要力学性能等因素调整工艺;另外，在保持抗菌持久的前提下，探索降低铜离子溶出量的方法及相应的工艺，以减少金属离子对人体的伤害。同时，采用SEM、FTIR、DSC、XRD等分析与表征铜离子络合后，壳聚糖/棉混纺织物的表面形貌、主要官能团、热稳定性、结晶结构等细观、微观结构与性能，以期探讨铜离子与壳聚糖的螯合作用与缓释机理。
　　研究结果表明:首先，基于成本、穿着舒适性和纱线织物性能等方面综合考虑，壳聚糖/棉以10/90的比例混纺纬平针织物获得纺织品的综合性能最好，同时织物组织对抗菌性能影响不大;然后，基于抗菌性和相关工艺指标要求，对10/90壳聚糖/棉混纺纬平针织物前处理，最佳工艺为:主要煮练剂NaOH浓度18g/l左右，主要漂白剂H2O2浓度1g/l左右，主要碱缩剂NaOH浓度160-180g/l;最后，基于络合反应情况，确定最佳制备铜氨抗菌整理剂的方案为方案三即C(NaOH)∶C(CuSO4)=1∶1，最佳络合工艺为:浴比1∶30，浓度0.025～0.05M(mol/l)，时间20min。此外，采用最佳工艺和铜氨抗菌剂络合10/90壳聚糖/棉混纺纬平针织物的抗菌性明显优于10/90壳聚糖/棉混纺纬平针织物，其中大肠杆菌杀菌率达100％，金黄杀菌率达99.8％，并具有一定的耐水洗牢度。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 壳聚糖(纤维)的抗菌性能的研究进展

1．1．1 壳聚糖的结构与性能

1．1．2 壳聚糖纤维混纺纱或织物

1．1．3 壳聚糖的抗菌活性

1．2 壳聚糖金属配位抗菌活性的研究进展

1．2．1 过渡金属元素

1．2．2 壳聚糖与金属离子作用机理

1．2．3 壳聚糖金属衍生物的抗菌活性

1．3 铜元素纺织品

1．3．1 铜元素与人体的健康

1．3．2 铜离子纺织品的开发

1．4 抗菌性能评价

1．4．1 抗菌大小和范围

1．4．2 持续性与安全性

1．5 课题的提出

1．5．1 课题的目的和意义

1．5．2 课题的研究思路与可行性

1．5．3 课题的研究内容

第二章 壳聚糖／棉混纺针织物的制备

2．1 试验部分

2．1．1 试验材料与仪器

2．1．2 试验方法

2．2 壳聚糖／棉混纺纺纱和织造工艺

2．2．1 壳聚糖／棉混纺纱工艺

2．2．2 壳聚糖／棉混纺针织物织造工艺

2．3 试验结果与讨论

2．3．1 纱线和织物的主要参数

2．3．2 混纺纱线主要性能分析

2．3．3 混纺织物主要物理机械性能和舒适性能分析

2．3．4 混纺织物(纱线)抑菌效果分析

2．4 本章小结

第三章 壳聚糖／棉混纺针织物前处理工艺探讨

3．1 试验部分

3．1．1 试验材料与仪器

3．1．2 测试方法

3．2 前处理工艺

3．2．1 煮练工艺

3．2．2 漂白工艺

3．2．3 碱缩工艺

3．3 试验结果与讨论

3．3．1 煮练工艺效果分析

3．3．2 漂白工艺效果分析

3．3．3 碱缩工艺效果分析

3．4 本章小结

第四章 壳聚糖／棉混纺针织物的铜氨络合与抗菌性的研究

4．1 试验部分

4．1．1 试验材料与仪器

4．1．2 试验方法

4．2 铜氨络合壳聚糖／棉混纺针织物的工艺

4．2．1 铜氨溶液制备和络合原理

4．2．2 络合工艺设计

4．2．3 铜离子溶出量

4．3 试验结果与讨论

4．3．1 确定制备铜氨溶液的方案

4．3．2 确定络合工艺参数

4．3．3 铜离子溶出量的分析

4．3．4 抗菌效果分析

4．3．6 主要服用性能分析

4．4 本章小结

第五章 铜氨络合壳聚糖／棉混纺针织物抗菌机理的研究

5．1 试验部分

5．1．1 试验材料与仪器

5．1．2 试验方法

5．2 试验结果与讨论

5．2．1 铜离子修饰混纺织物配位机理探讨

5．2．2 体外抑菌机理初步探讨

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 课题存在的不足

6．3 展望

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢