AATCC标准洗涤剂WOB进行充分洗涤.C.I.直接紫51、C.I.直接蓝71和C.I.活性橙16由Aldrich化学公司(Milwaukee,WI,USA)提供,C.I.活性紫16由Dystar染料公司提供.所有化学品未做进一步的提纯,化学结构见图1.实验室合成的3种吡啶季铵盐即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),其结构见图1.

1.2染色方法

棉织物染色的染料质量分数分别为1%和3%,浴比为50∶1.直接染料染色条件:温度为95℃,硫酸钠质量浓度20g/L,染色时间为1h(1%)和2h(3%),染色后的织物用50℃热水洗涤.活性染料染色条件:染色温度为60℃,硫酸钠质量浓度50g/L,时间为30min(1%)和60min(3%),固色温度为70℃,固色时间1h,染毕采用AATCC标准洗涤剂进行皂洗.

1.3织物的抗菌整理

整理方法采用浸渍法,含有不同种类吡啶季铵盐的整理液温度从30~100℃,浴比50∶1,pH值为中性,整理过程中季铵盐的浓度变化采用比色法测定,具体是在不同时间间隔吸取1mL整理液,用紫外分光光度计(U-2000,HitachiInstruments,Inc.Japan)在最大吸收波长(ALPC为270.5nm,BADPB为263.5nm,NADPB为264.5nm)下测定溶液的吸光度,通过计算吸光度的差值而获得纤维上季铵盐的吸附量.

cherichiacoli(革兰氏阴菌),将整理和未整理的1g圆形织物样品与(1.0±0.1)mL细菌液接触,细菌液是含有菌群形成单位为1.0×105~106CFU/mL的营养液.将接触细菌的样品放入250mL容器中,接触12h,将100mL经过杀菌处理的蒸馏水加入到容器中,充分振荡,然后溶液稀释101,102,103和104倍.将100μL的各稀释液分别滴入营养琼脂平盘中,于37℃培养24h,而后计算琼脂平盘中的细菌群个数,根据式(1)计算计算细菌减少百分率.

式中:R为细菌减少百分率;A为对照样品上细菌群个数(未处理样品);B为整理样品上细菌群个数.整理样品采用AATCC61—2005标准方法进行耐久性洗涤试验,然后再进行抗菌性能测试.

2结果和讨论

2.1处理温度对吡啶季铵盐吸附性能的影响

在抗菌整理过程中,温度对季铵盐在纤维上的吸附起着重要作用.120min范围内3种吡啶季铵盐在C.I.活性紫5染色的棉织物上的吸附量随吸附温度变化的情况如图2所示.随着整理温度的增加,3种季铵盐在纤维上的吸附量在低中温时随着温度升高而增加,且达到最大值,随后,随温度继续升高,吸附量反而降低.ALPC在织物上吸附量随温度升高降低最大.根据染色热力学理论可知,季铵盐在棉纤维上的吸附属于放热反应,因此,升高温度会降低季铵盐在纤维上的平衡吸附量.此外,升高温度会增加季铵盐在水中的溶解度,从而降低其在纤维上的吸附.当然,采用高的整理温度,会有利于季铵盐在纤维中的扩散.

季铵盐对纤维的亲和力也是影响其平衡吸附量的因素,其化学结构决定了对纤维亲和力的高低.根据结构特点,3种吡啶季铵盐的亲水性顺序为ALPC>BADPB>NADPB.NADPB的平衡吸附量最大,两倍于ALPC在棉纤维上的吸附.因此,与其他两种季铵盐比较,ALPC对纤维的低亲和力和高水溶性导致了其在纤维上平衡吸附量的降低.另一方面,N

ADPB在3种季铵盐中具有高的疏水性,升高温度有利于其在水中的解聚,释放出更多的单分子而容易被纤维吸附,又由于其对纤维的亲和力高,故使得其在纤维上的平衡吸附量最高.

2.2染料和吡啶季铵盐结构对吸附量的影响

阴离子染料含有负电性的磺酸基,能够和吡啶季铵盐形成离子键结合库仑引力.此外,季铵盐分子也可以和纤维素分子之间形成偶极引力或范德华力.这些作用力有助于提高季铵盐分子对纤维的亲和力和抗菌整理的耐久性.如图3所示为ALPC,BADPB和NADPB在活性染料与直接染料染色和未染色的棉织物上的吸附量.3种季铵盐在染色织物上的吸附量均高于未染色的棉织物,这清楚表明了染料磺酸基与季铵盐阳离子之间存在分子间作用力.染料浓度越高,季铵盐在纤维上的吸附量越大.阳离子季铵盐在不同结构染料染色的棉织物上吸附量也是不同的.直接染料染色的棉织物对季铵盐的吸附量高于活性染料染色的棉织物,主要是因为与活性染料相比,直接染料分子中含有更多的磺酸基团,且其对纤维的直接性高于活性染料,使得纤维上含有更多的磺酸基团,可以吸附更多的季铵盐分子.例如,直接蓝71含有4个磺酸基团,在4种染料中对季铵盐的吸附量最高,染色织物上磺酸基团将会增加纤维与季铵盐分子之间离子键结合,从而增加了季铵盐在棉纤维上的吸附量。

从图3中观察到的另一个有趣现象:3种季铵盐在纤维上的吸附量与其疏水性有关,NADPB在织物上的吸附量最高,而ALPC的吸附量最低.由于织物的整理温度是在其可获得最大吸附量的温度下进行的,其实验结果与图2中的实验结果相一致.

2.3抗菌活性

整理和未整理的织物对大肠杆菌的抗菌活性采用AATCC100—1999方法进行测试,结果如表1所示.3种季铵盐在棉织物上都具有很好的抗菌性.未染色织物与染色织物相比,其抗菌活性略有差异.这主要是由于未染色棉织物在质量分数0.5%下对季铵盐的吸附量略低的缘故,而且这种吸附是不耐久的,会导致

抗菌性的降低或消失.

2.4织物抗菌活性的耐洗涤性

抗菌整理织物的水洗耐久性实验结果如表2所示.冷水洗涤后,抗菌织物仍然表现出了一定的抗菌性,染色织物能够杀死98%的大肠杆菌,但未染色织物的抗菌功能则大大降低,表明未染色纤维与季铵盐之间的作用力较弱.经过一次Launder-O-meter洗涤,织物的抗菌性能急剧下降,染色织物只具有低于30%的抗菌性,而未染色织物的抗菌性则完全消失.经过第二次Launder-O-meter洗涤,染色织物的抗菌性也完全消失.尽管1次Launder-O-meter洗涤相当于5次家用洗衣机洗涤,但是抗菌耐洗型实验结果仍然低于预期的目标.织物抗菌功能的耐洗性取决于季铵盐分子与纤维分子之间的作用力.由于磺酸基与吡啶正离子之间的离子键在水中容易离解,因此织物上的季铵盐在水洗过程中容易被洗除,从而降低了织物的抗菌耐久性.