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AATCC標(biāo)準(zhǔn)洗滌劑WOB進(jìn)行充分洗滌.C.I.直接紫51、C.I.直接藍(lán)71和C.I.活性橙16由Aldrich化學(xué)公司(Milwaukee,WI,USA)提供,C.I.活性紫16由Dystar染料公司提供.所有化學(xué)品未做進(jìn)一步的提純,化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖1.實(shí)驗(yàn)室合成的3種吡啶季銨鹽即4-氨基-十二烷基氯化吡啶(ALPC)、4-苯酰氨基-1-十二烷基溴化吡啶(BADPB)、4-(1-萘酰)氨基-十二烷基溴化吡啶(NADPB),其結(jié)構(gòu)見圖1.

1.2染色方法

棉織物染色的染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1%和3%,浴比為50∶1.直接染料染色條件:溫度為95℃,硫酸鈉質(zhì)量濃度20g/L,染色時(shí)間為1h(1%)和2h(3%),染色后的織物用50℃熱水洗滌.活性染料染色條件:染色溫度為60℃,硫酸鈉質(zhì)量濃度50g/L,時(shí)間為30min(1%)和60min(3%),固色溫度為70℃,固色時(shí)間1h,染畢采用AATCC標(biāo)準(zhǔn)洗滌劑進(jìn)行皂洗.

1.3織物的抗菌整理

整理方法采用浸漬法,含有不同種類吡啶季銨鹽的整理液溫度從30~100℃,浴比50∶1,pH值為中性,整理過程中季銨鹽的濃度變化采用比色法測(cè)定,具體是在不同時(shí)間間隔吸取1mL整理液,用紫外分光光度計(jì)(U-2000,HitachiInstruments,Inc.Japan)在最大吸收波長(zhǎng)(ALPC為270.5nm,BADPB為263.5nm,NADPB為264.5nm)下測(cè)定溶液的吸光度,通過計(jì)算吸光度的差值而獲得纖維上季銨鹽的吸附量.

cherichiacoli(革蘭氏陰菌),將整理和未整理的1g圓形織物樣品與(1.0±0.1)mL細(xì)菌液接觸,細(xì)菌液是含有菌群形成單位為1.0×105~106CFU/mL的營(yíng)養(yǎng)液.將接觸細(xì)菌的樣品放入250mL容器中,接觸12h,將100mL經(jīng)過殺菌處理的蒸餾水加入到容器中,充分振蕩,然后溶液稀釋101,102,103和104倍.將100μL的各稀釋液分別滴入營(yíng)養(yǎng)瓊脂平盤中,于37℃培養(yǎng)24h,而后計(jì)算瓊脂平盤中的細(xì)菌群個(gè)數(shù),根據(jù)式(1)計(jì)算計(jì)算細(xì)菌減少百分率.

式中:R為細(xì)菌減少百分率;A為對(duì)照樣品上細(xì)菌群個(gè)數(shù)(未處理樣品);B為整理樣品上細(xì)菌群個(gè)數(shù).整理樣品采用AATCC61—2005標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行耐久性洗滌試驗(yàn),然后再進(jìn)行抗菌性能測(cè)試.

2結(jié)果和討論

2.1處理溫度對(duì)吡啶季銨鹽吸附性能的影響

在抗菌整理過程中,溫度對(duì)季銨鹽在纖維上的吸附起著重要作用.120min范圍內(nèi)3種吡啶季銨鹽在C.I.活性紫5染色的棉織物上的吸附量隨吸附溫度變化的情況如圖2所示.隨著整理溫度的增加,3種季銨鹽在纖維上的吸附量在低中溫時(shí)隨著溫度升高而增加,且達(dá)到最大值,隨后,隨溫度繼續(xù)升高,吸附量反而降低.ALPC在織物上吸附量隨溫度升高降低最大.根據(jù)染色熱力學(xué)理論可知,季銨鹽在棉纖維上的吸附屬于放熱反應(yīng),因此,升高溫度會(huì)降低季銨鹽在纖維上的平衡吸附量.此外,升高溫度會(huì)增加季銨鹽在水中的溶解度,從而降低其在纖維上的吸附.當(dāng)然,采用高的整理溫度,會(huì)有利于季銨鹽在纖維中的擴(kuò)散.

季銨鹽對(duì)纖維的親和力也是影響其平衡吸附量的因素,其化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了對(duì)纖維親和力的高低.根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),3種吡啶季銨鹽的親水性順序?yàn)锳LPC>BADPB>NADPB.NADPB的平衡吸附量最大,兩倍于ALPC在棉纖維上的吸附.因此,與其他兩種季銨鹽比較,ALPC對(duì)纖維的低親和力和高水溶性導(dǎo)致了其在纖維上平衡吸附量的降低.另一方面,N

ADPB在3種季銨鹽中具有高的疏水性,升高溫度有利于其在水中的解聚,釋放出更多的單分子而容易被纖維吸附,又由于其對(duì)纖維的親和力高,故使得其在纖維上的平衡吸附量最高.

2.2染料和吡啶季銨鹽結(jié)構(gòu)對(duì)吸附量的影響

陰離子染料含有負(fù)電性的磺酸基,能夠和吡啶季銨鹽形成離子鍵結(jié)合庫侖引力.此外,季銨鹽分子也可以和纖維素分子之間形成偶極引力或范德華力.這些作用力有助于提高季銨鹽分子對(duì)纖維的親和力和抗菌整理的耐久性.如圖3所示為ALPC,BADPB和NADPB在活性染料與直接染料染色和未染色的棉織物上的吸附量.3種季銨鹽在染色織物上的吸附量均高于未染色的棉織物,這清楚表明了染料磺酸基與季銨鹽陽離子之間存在分子間作用力.染料濃度越高,季銨鹽在纖維上的吸附量越大.陽離子季銨鹽在不同結(jié)構(gòu)染料染色的棉織物上吸附量也是不同的.直接染料染色的棉織物對(duì)季銨鹽的吸附量高于活性染料染色的棉織物,主要是因?yàn)榕c活性染料相比,直接染料分子中含有更多的磺酸基團(tuán),且其對(duì)纖維的直接性高于活性染料,使得纖維上含有更多的磺酸基團(tuán),可以吸附更多的季銨鹽分子.例如,直接藍(lán)71含有4個(gè)磺酸基團(tuán),在4種染料中對(duì)季銨鹽的吸附量最高,染色織物上磺酸基團(tuán)將會(huì)增加纖維與季銨鹽分子之間離子鍵結(jié)合,從而增加了季銨鹽在棉纖維上的吸附量。

從圖3中觀察到的另一個(gè)有趣現(xiàn)象:3種季銨鹽在纖維上的吸附量與其疏水性有關(guān),NADPB在織物上的吸附量最高,而ALPC的吸附量最低.由于織物的整理溫度是在其可獲得最大吸附量的溫度下進(jìn)行的,其實(shí)驗(yàn)結(jié)果與圖2中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致.

2.3抗菌活性

整理和未整理的織物對(duì)大腸桿菌的抗菌活性采用AATCC100—1999方法進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果如表1所示.3種季銨鹽在棉織物上都具有很好的抗菌性.未染色織物與染色織物相比,其抗菌活性略有差異.這主要是由于未染色棉織物在質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%下對(duì)季銨鹽的吸附量略低的緣故,而且這種吸附是不耐久的,會(huì)導(dǎo)致

抗菌性的降低或消失.

2.4織物抗菌活性的耐洗滌性

抗菌整理織物的水洗耐久性實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示.冷水洗滌后,抗菌織物仍然表現(xiàn)出了一定的抗菌性,染色織物能夠殺死98%的大腸桿菌,但未染色織物的抗菌功能則大大降低,表明未染色纖維與季銨鹽之間的作用力較弱.經(jīng)過一次Launder-O-meter洗滌,織物的抗菌性能急劇下降,染色織物只具有低于30%的抗菌性,而未染色織物的抗菌性則完全消失.經(jīng)過第二次Launder-O-meter洗滌,染色織物的抗菌性也完全消失.盡管1次Launder-O-meter洗滌相當(dāng)于5次家用洗衣機(jī)洗滌,但是抗菌耐洗型實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍然低于預(yù)期的目標(biāo).織物抗菌功能的耐洗性取決于季銨鹽分子與纖維分子之間的作用力.由于磺酸基與吡啶正離子之間的離子鍵在水中容易離解,因此織物上的季銨鹽在水洗過程中容易被洗除,從而降低了織物的抗菌耐久性.