殼聚糖及其季銨鹽衍生物在皮革抗菌處理中的研究和應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái)，殼聚糖因其環(huán)保性能和抗菌性能而廣泛被應(yīng)用，特別是在紡織行業(yè)中的應(yīng)用更受關(guān)注。然而，隨著人們消費(fèi)水平和生活質(zhì)量的提高，抗菌皮革制品也成為人們逐漸關(guān)注的對(duì)象，因此抗菌皮革的開發(fā)勢(shì)在必行。我們知道構(gòu)成皮革的蛋白質(zhì)纖維是以多孔型編織狀存在的，同時(shí)蛋白質(zhì)分子中含有多種活性基團(tuán)，因此，很容易使抗菌材料滲透于其中并與之產(chǎn)生結(jié)合，從而獲得抗菌性能。皮革膠原纖維和紡織品化學(xué)纖維有近似的化學(xué)組成，因此可以借鑒紡織品行業(yè)上的經(jīng)驗(yàn)以促進(jìn)皮革抗菌整理工藝

2、的發(fā)展。 目前學(xué)術(shù)界對(duì)殼聚糖分子抗菌原理的解釋不盡相同，一般認(rèn)為，是由于殼聚糖分子中質(zhì)子化的氨基能有效吸附表面顯負(fù)電性的細(xì)菌分子，與細(xì)菌表面產(chǎn)生的酸性物質(zhì)相互作用，在細(xì)菌表面形成復(fù)雜高分子物質(zhì)，進(jìn)而擾亂細(xì)菌微生物正常的生理活動(dòng)，阻礙細(xì)菌DNA向RNA的轉(zhuǎn)錄，破壞了細(xì)菌的基本生理機(jī)能以及它的表面和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到抗菌的效果。殼聚糖分子內(nèi)存在游離的羥基和氨基,可以進(jìn)一步化學(xué)改性，如將它羧甲基化、季銨鹽化、磺酸化后所得殼聚糖衍生

3、物不僅水溶性大大增加，而且具有更高的抗菌活性。 考慮到季銨鹽化的殼聚糖具有陽(yáng)離子性，對(duì)皮革加脂劑和染料(一般為陰離子型)的結(jié)合與吸收有促進(jìn)作用，本論文采用殼聚糖為原料，以水為介質(zhì)，與縮水甘油三甲基氯化銨(GTMAC)作用，合成了殼聚糖羥丙基三甲基氯化銨(HTCC)，以用于制革加工中。在合成實(shí)驗(yàn)中，在不同配比，不同反應(yīng)時(shí)間和不同反應(yīng)溫度下經(jīng)過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)考核之后復(fù)進(jìn)行了正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并對(duì)各合成工藝所得產(chǎn)品的性質(zhì)加以分析，從而系統(tǒng)的研

4、究了此合成產(chǎn)品的取代度、反應(yīng)產(chǎn)率以及溶解性能。最終得出了最佳的殼聚糖季銨鹽合成條件：反應(yīng)物摩爾比1∶6，反應(yīng)溫度80℃，反應(yīng)時(shí)間24h。 成功合成目標(biāo)產(chǎn)品之后，我們把CTS和HTCC首次用于制革加工中。實(shí)驗(yàn)方法是利用制革工藝中酸性環(huán)境的固油固色工序，將一定量的CTS和HTCC添加到酸性處理液中，使其分子上羥基或氨基與革纖維上大量的羥基產(chǎn)生氫鍵結(jié)合，進(jìn)而考察了成革的抗菌性能、物理機(jī)械性能和染料在皮革纖維上的上染率。 在成革

5、抗菌性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)方法采用振蕩燒瓶法，實(shí)驗(yàn)菌種使用金黃色葡萄球菌。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CTS用量為0.45％，抗菌處理時(shí)間為90min，處理液pH值3.0，溫度70℃時(shí)所得成革的抗菌性能最優(yōu)，抑菌率為80.3％；HTCC用量為0.4％，抗菌處理時(shí)間為60min，處理液pH值3.0，溫度70℃時(shí)所得成革的抗菌性能最優(yōu)，抑菌率為92.5％。 對(duì)成品革抗張強(qiáng)度、耐撕裂強(qiáng)度和柔軟度等某些重要的皮革物理機(jī)械性能的考察結(jié)果證明，經(jīng)抗菌處理的皮革

6、和未經(jīng)抗菌處理的皮革沒(méi)有明顯區(qū)別。 對(duì)皮革染料上染行為的考察結(jié)果說(shuō)明，CTS的加入對(duì)染料分子與革纖維的結(jié)合有微弱的影響，平均上染率降低了0.9個(gè)百分點(diǎn)，究其原因，可能是由于CTS溶解性能差，少量未與革纖維結(jié)合的CTS分子的存在降低了染料分子與革纖維結(jié)合的幾率。HTCC的加入對(duì)染料與革纖維的結(jié)合有積極的促進(jìn)作用，可使染料上染率提升達(dá)3個(gè)百分點(diǎn)，這可能是由于HTCC較CTS分子不僅水溶性有極大地增強(qiáng)，而且在低pH值處理液中顯示出更為