亲水抗菌柔软整理剂的制备与应用亲水抗菌柔软整理剂的制备与应用 刘瑞云 （张家港市飞翔化学有限公司）【摘要】通过实验分别合成了有机硅季铵盐及亲水性氨基硅油，利用两者的协同作用，按 一定比例复配制得了亲水抗菌柔软整理剂，并在纤维上进行了应用试验，结果表明该整理 剂具有较好的手感、亲水性好、抗菌性能优良等特点。【关键词】亲水, 抗菌, 柔软,协同作用， 整理剂前言前言 随着人们生活水平的不断提高以及环保意识的不断增强,人们对衣着的服用性能有着 更高的要求,特别是贴身衣物, 既要求舒适柔软,更要求透气吸湿好,同时具有抗菌防臭功能。 纺织品穿着时与皮肤接触的一面会吸附汗、皮脂和污垢等代谢物,另一方面会接触灰尘,成为 微生物良好的繁殖场所。微生物催化代谢产物分解出各种低级脂肪酸和氨类等有臭味的挥 发性化合物,加上细菌本身的分泌物和死骸腐烂的气味释放出令人呕心的臭味,影响个人生活 和环境卫生。因此,人们需求抗菌防臭纺织品1。 我们分别合成了有机硅季铵盐(与道康宁 DC5700 结构类似)以及亲水性氨基硅油, 利用两 者的协同作用，最后按一定比例复配制得了亲水性抗菌柔软整理剂。本文探讨了亲水性抗 菌柔软整理剂制备以及在纤维整理上的应用效果。 1 实验部分 1.1 主要原材料、设备及仪器-氯丙基三乙氧基硅烷：98%，张家港市国泰华荣化工新材料有限公司；十八烷基二甲基 胺：工业品，江苏飞翔化工股份有限公司；异丙醇：分析纯，苏州振亚化工厂；碘化钾： 分析纯，上海试剂四厂；线性体（低粘度羟基硅油）：工业品，道康宁；亲水性硅烷：自 制；氨基硅烷（602）：95%，杭州大地化工；大肠杆菌、金黄色葡萄球菌：张家港市卫生 防疫站提供；氯化钠，蛋白胨，牛肉膏，琼脂：市售。 1.2 有机硅季铵盐的合成2 在装有温度计、搅拌器、回流冷凝管及氮气管的四口烧瓶中加入 108g（0.36mol）的十八 烷基二甲基胺、100g 异丙醇、91g（0.378mol）的 -氯丙基三乙氧基硅烷、适量的碘化钾、 微量抗氧剂，通入氮气并搅拌升温至设定温度，在回流温度连续反应 2030h；过滤除去不 溶性抗氧剂残渣，减压回收溶剂及未反应单体，最后得到金黄色透明液体有机硅季铵盐， 检测产物氨值为 0。产物的结构式如下：1. 3 亲水性氨基硅油的合成3 在装有温度计、搅拌器、回流冷凝管的三口烧瓶中加入线性体，亲水性硅烷及氨基硅烷 （602） ，异丙醇及少量暂时性催化剂，在 90100反应 45h，最后升温破坏催化剂，再 减压脱低，最后得到浅黄色透明液体。亲水性硅烷及亲水性氨基硅油的主要结构式如下： 亲水性硅烷亲水性氨基硅油14 亲水性抗菌柔软整理剂制备 利用两者的协同作用，将以上制得的有机硅季铵盐及亲水性氨基硅油按照一定的比例进行 混合均匀，最后得到了浅黄色透明粘稠液体。 2 亲水性抗菌柔软整理剂的应用及性能测试 21 应用 布样：100%纯棉，彩棉布样 整理剂的配制：在烧杯中加入 79g 去离子水，加入 1g 冰醋酸调节 PH 值为 6，再加入制得 的亲水性抗菌柔软整理剂 20g，慢慢搅拌，最后得到微带蓝光的透明液体。 整理工艺：20g/L，一浸一轧，轧余率约 75%，105烘干，180焙烘 30s。 22 性能测试 221 柔软性 多人手触摸评定法。 222 亲水性 用标准滴管（25 滴/ml）从离织物 3cm 高度处向水平铺展的织物表面滴 1 滴水，从静态情 况下测定 1 滴水在织物上完全润湿扩散所用的时间。 223 培养基的配制及菌种的接种 1.0g 蛋白胨、0.3g 牛肉膏、0.5g 氯化钠、2.0g 琼脂，加 100mL 蒸馏水煮沸溶解，在 121 灭菌 30min；降温，分别注入 9cm 无菌培养平皿中约 15mL，置于冰箱中冷却凝固。然后 将测试菌种大肠杆菌或金黄色葡萄球菌在营养琼脂斜面上划线接种，于 37培养 24h， 制成浓度为 106个/mL 的菌液。 224 抗菌效果的测试 按平板计数法测定4，5。将空白或整理后的布样裁剪成直径为 8cm 的圆片，高压灭菌后用 浓度为 106个/mL 的菌液浸润，置于无菌平板上室温下放置 6h；取出，放在 100mL 无菌生 理盐水中，振荡洗涤 5min。洗涤液体移至试管中，用 0.5%的生理盐水进行稀释；然后将每 个稀释菌液倾置在两个平板上，于 37培养 24h 后进行活菌计数。按下列公式计算抑菌率：抑菌率=（空白布样的细菌数整理布样的细菌数）/空白布样的细菌数 225 耐洗性测试 取整理后的布样，用水温 25、浓度为 2g/L 的 AEO9 溶液洗涤数次，每次洗涤 5min，然 后经清水漂洗干净，自然晾干，然后测定其抑菌率。 33 结果与讨论 31 有机硅季铵盐的合成及其影响因素 叔胺与 -氯丙基三乙氧基硅烷的反应属于典型的双分子亲核取代历程，基团之间的空间 位阻较大，进攻试剂叔胺与 CCl 键带部分正电中心的碳原子接触相对困难，因而反应 速率较低。所以，如何提高反应速率成为该反应的核心问题。 研究表明溶剂对叔胺与氯丙基的取代反应速率有影响。有机醇及二甲亚砜、四氢呋喃（THF） 、N，N二甲基甲酰胺（DMF）等溶剂，能增加叔胺的亲核活性，有利于反应朝产 物方向进行；使用醇类溶剂可以阻止硅烷在亲核反应过程中发生缩聚反应，兼顾溶剂毒性 及回收等问题，本实验采用高沸点溶剂。 反应中加入适量的碘化钾作为催化剂可以有利于反应向正方向进行。因为氯丙基硅烷的CCl 键断裂的难易程度决定了该取代反应的速率。CCl 键的极化度越高，Cl越容易离 去，反应越容易进行；利用溶剂中碘化物与 CCl 键可置换的特点，加入碘化钾作催化剂， 从而缩短反应时间。 该反应的时间较长，再加上在高温下反应，反应单体中十八烷基二甲基胺易被氧化而使产 物的颜色加深。选择通入高纯度氮气保护，加入抗氧剂等，都会阻断叔胺的自由基氧化断 裂反应过程，有助于该反应获得较高的产率，并使产物具有浅淡色泽。 32 亲水性抗菌柔软整理剂的制备及其影响因素 在制备亲水性氨基硅油时，一般条件下在主链上接入的亲水性聚醚占其总质量的 5055%时， 该亲水性氨基硅油才能获得好的水溶性，虽然经其整理的织物会获得较好的亲水性，但手 感不甚理想。为了改变这种状况，考虑到有机硅季铵盐具有一定的乳化作用，可以对亲水 性氨基硅油起到一定的乳化作用，所以本实验在合成合成亲水性氨基硅油时，减少在其主 链上接入的亲水性聚醚，使用量减少到占其总质量的 3540%，从而可以获得比原先更好的 手感。同时这两者的复配，可以使该整理剂发挥出好的协同整理效果，因为它们单独使用 时，只有各自与纤维发生结合，而现在它们之间也可以发生反应，所以就更增强了与纤维 的结合力，使复配制得的亲水性抗菌柔软整理剂可以发挥出预先设计的结果，即整理后的 织物具有亲水、抗菌、柔软等综合性能。 4 亲水性抗菌柔软整理剂对织物的整理性能 41 织物的抗菌性能 如表 1 所示，经过整理的布样对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率分别达到 99.36%和 99.28%,当织物用 2g/L 的 AEO9 溶液洗涤 10 次后，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率 仍能分别达到 97.57%和 95.43%。 表 1 亲水性抗菌柔软整理剂的抗菌效果对大肠杆菌的抑菌率/% 金黄色葡萄球菌的抑菌率/%空白未整理的坯布2.314.97整理过的棉布（未洗涤）99.3699.28洗涤 10 次后97.5795.4342 织物的柔软及亲水性能 如表 2 所示，经过整理的织物具有优异的亲水性能，同时柔软性能比单独的亲水型氨基硅 乳有较大的提高，这正是该整理剂中两种组分发挥协同作用的结果。 表 2 亲水性抗菌柔软整理剂的柔软及亲水性能整理剂柔软性亲水性/s空白差1双氨型硅乳优65亲水型氨基硅乳良2亲水抗菌柔软硅乳优25 结束语 该整理剂是抑菌效果非常显著的卫生整理剂，具有很好的耐洗性，同时整理后的织物还具 有亲水、柔软等多种优异性能，所以是一种织物后整理理想的功能性整理剂。相信在人们 关注环保、健康的今天，这种集舒适与抗菌卫生整理与一体的整理剂，会有着广泛的应用。参考文献 1 李柯，陈自力，田原等.有机硅抗菌整理剂在纤维上的应用. 有机硅材料及应用，1999(5)： 19-222 安秋凤，肖丽萍，黄玲等.季铵化硅烷的合成与应用. 有机硅材料，2003，17(4)：16-19 3 傅人骏，刘瑞云，易鸿飞.江苏省印染助剂情报站第二十届年会论文集，青岛， 2004，268 4 蒋建湘，周宇鹏，姚跃飞.有机硅抗菌剂三乙氧基十八烷基有机硅季铵盐抗菌性能研 究.98 中国有机硅学术交流会论文集，杭州，1998，241 5 刘少杰，有机抗菌剂 STU-AM101 抗菌性能的研究. 有机硅材料,1996 (4)：6