注:處方系DMDHEU/有機硅乳液/氯化鎂(g/l)
工藝為:軋→烘→焙,軋液度70%,烘干130℃×1分鐘,焙烘170℃×1分鐘。
括號內數字表示增加百分率
本文作者認為:在DMDHEU整理液中添加環糊精后,整理織物的釋放甲醛量會稍有增加的主要原因有:①環糊精對甲醛的包合是放熱反應,即在低溫(或室溫度)時較為合適,而DMDHU整理是在高溫條件下進行的,按上文(1)式所示,則有利于逆反應的;②如在整個反應體中可能環糊精的羥基和纖維素的羥基與DMDHEU競爭反應,客觀上增加了纖維上的釋放甲醛源,例如僅形成接技而未交聯(即形成游離的羥甲基端基)。
同理,無甲醛的多羧酸類免燙整理劑也可作為環糊精錨固在纖維素上的交聯劑,已有一些文獻報導,同時介紹了可用堿性酚酞溶液的紫外—可見光譜,測定纖維上固著的β—環糊精定量的方法。
(2)接枝
在纖維改性中接枝是一個重要途徑,可采用的多種技術手段,可分成物理和化學兩類。在物理活化中,諸如電子束、激光和紫外等(31、32);化學活化視不同對象可選用各種接枝劑。就纖維素纖維而言,常用的接技劑有:環氧氯丙烷、N—羥甲基丙烯酰胺等。今以較為簡便的環氧化接枝為例介紹如下:
纖維素纖維上接枝環糊精
以環氧氯丙烷為接技劑,在纖維素纖維上接枝環糊精,其操作程序是:將β—環糊精先溶解于堿性溶液中,攪勻后,滴入定量的環氧氯丙烷,使之與β—環糊精反應;然后再將纖維素纖維加入上述反應液,并用NaOH溶液調節PH值至12.8,在攪拌條件下,再加入定量的環氧氯丙烷,充分反應后,以鹽酸液中和洗凈即可。
也有人提出二步法操作,先制成環氧化纖維素,然后,在氫氧化鈉堿性溶液中,再由環氧化纖維素上環氧基與β—環糊精上羥基發生偶聯反應。經用紅外光譜檢驗纖維素纖維接枝前后的結構變化提供了確實的證佐(33、34、35)。由此認為其反應機理如下:
第一步是纖維素纖維(Cell-OH)在NaOH溶液中與環氧氯丙烷生成環氧化纖維素纖維,這是環氧氯丙烷分子中的氧原子非常活潑;在親電試劑(H+)作用下,極易生成不穩定的環氧氯丙烷正離子的中間體,而轉化3氯-2羥基丙基正碳離子,由它取代纖維素上的H+而得3-氯-2羥基丙氧基纖維素(CHPC),CHPC發生閉環反應得到環氧化纖維素纖維。
反應式如下:
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第二步在NaOH溶液中,環氧化纖維素上的環氧基與β—環糊精(CD)上的羥基發生反應,如下:
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由于伯羥基的酸性較仲羥基大,葡萄糖吡喃環的體積位阻效應,以及纖維素和β—環糊精上的羥基沒有本質上的區別,以使反應選擇性差導至接枝率也較低。可認為:主要是C6位的伯羥參與了反應,但也不排除少量的C2或C3位的仲羥基也可能參與反應。
(3)反應性β—環糊精(MCT-β-CD)
一氯(均)三嗪—β—環糊精猶如一氯(均)三嗪活性染料能對具有親核基團(如-OH、-NH、-SH等)的纖維形成共價鍵結合,例如棉纖維的羥基與氯嗪環在高溫發生如下反應:
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上式反應既可在堿性介質(PH10~-11)中進行,也可在酸性介質(PH5)中進行,但在堿性介質中可獲得最高得率,而酸性介質有利于漂白織物的環糊精的改性。
MCT-β-CD可用軋烘焙工藝處理,使之錨固在棉織物上。據資料介紹(36),焙烘溫度150℃處理3~5分鐘已足夠,如圖8所示,而處理浴的PH值影響如圖9所示
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經5%MCT-β-CD整理的短袖圓領衫和襪子,在60℃洗滌液中按通常洗滌條件,洗1、5和10次后,未發現MCT-β-CD固著量有明顯的降低,如圖10所示
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MCT-β-環糊精在與免燙整理劑同浴,甚至與免燙整理劑和活性染料染整一浴處理時,有關情況H.Hebeish等人已有專文介紹(37)。
上文主要是MCT-β-環糊精負載在纖維素織物的情況。但進一步研究表明,在棉氨綸和棉氨綸與錦綸混紡織物也有良好的固著效果。很適合用于高端女性內衣方面。此外,如采用適當的工藝,MCT-β-環糊精也可用于羊毛織物上(25)。
(4)其它
①粘合
環糊精尺寸屬納米級微粒,在軋烘焙加工中,其微粒一般均可嵌入織物組織結構,以及紗線的溝紋之間。因兩者的結合力差,添加少量的低溫粘合劑可增強其粘合力,不會影響其包合作用,同時對加工織物的手感風格,不致造成明顯的負面影響。但由于粘合劑本身的氣味對芳香化整理影響很大,在最初3~5天可能會產生嚴重的干擾,一般要10后天粘合劑的氣味才會完全消除。所以,在粘合劑選用上應予注意。
將薰衣草香精和β—環糊精包合薰衣草處理織物,放置在自然條件曝露于空氣中,每隔一星期,用乙醇萃取,將濾液在UV-3000紫外分光光度計上,入max(276nm)下測定其吸光度,則香精與包合香精處理的緩釋性能如圖11所示(38)
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②溶膠—凝膠法
溶膠—凝膠法是20世紀80年代以來發展的一項新技術,主要是用于制備特種陶瓷、玻璃和許多新材料(包括納米材料)的方法(39),在紡織品上應用這項新技術是近年才開始的。溶膠—凝膠能在紡織品上形成極薄、透明而粘著性很好的膜,由此可對紡織品進行改性。已有一些研究人員應用溶膠—凝膠方法對紡織品親水拒水涂層(40)、改善染色牢度(41、42)、屏蔽紫外線(43、44)和抗靜電(45)等功能化整理的報導。也有人推薦作為紡織品錨固環糊精的方法之一(46)。并稱:此方法工藝簡單、風格可控、操作方便,對β—環糊精有很好的固著性能。織物上β—環糊精的固著量,一般隨溶液濃度和β—環糊精的用量增加而提高。
其實,溶膠—凝膠技術早在19世紀中,由J.J.Ebelmen和W.Geffcken二人研究二氧化硅凝膠就揭開了幕序,只是沒有引起學界的注意而已。直至1971年,德國H.Dislish利用溶膠—凝膠技術開發出多組份玻璃之后,才引起科學界的廣泛關注。
溶膠—凝膠法是用無機鹽或金屬烷氧基化合物為前驅物,將前驅物溶于溶劑(水或有機溶劑)中,通過在溶劑中發生水解或醇解而形成溶膠(或經改性的溶膠),涂布于基質,通過干燥使溶膠轉變成凝膠(一層多孔結構氧化物干凝膠膜)。可用于錨固環糊精的溶膠是以金屬有機物為前驅體的。例如:正硅酸乙酯(TEOS)和少量3—縮水甘油醚三甲氧基硅烷(GPTMS)作為改性劑,在乙醇和水溶液中進行控制性水解,通過分子簇的縮聚形成改無機聚合溶膠,也可將環糊精加入共同反應。此時,可能作為改性劑的GPTMS與環糊精之間會有下列反應;同時與TEOS水解物共同形成網絡狀凝膠。
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2、負載環糊精紡織品的功能性
負載環糊精紡織品(即纖維表面錨固環糊精)首先必然會提升其親水性,可改善疏水性纖維的服用性,其親水性的大小,則取決于其單位面積上錨固的環糊精數量。環糊精空腔的包合性不變,如一旦包合的容體分子釋放完后,可以重新組裝客體分子(或更換新的宿主),從而實現其長效性和多功能性。
茲將研發的一些情況,簡述于后:
①防(避)蚊和除臭(空腔的功能)
夏天,人們被蚊子叮咬后會感到刺癢的不適感,但并不一定會引起健康問題,除非是被帶病菌的蚊子叮咬(如瘧蚊)才會造成健康問題(瘧疾病)。國內由蚊蟲傳播的疾病,據稱尚有:絲蟲病、登革熱和流行性乙型腦炎等。據稱:每年死于瘧疾病的人數超100萬,成為全球關注的健康問題之一。
雌蚊為繁殖后代需要血液來保證其產卵。為防止血液凝固,蚊子在叮入人體后,還在傷口處注入一些唾液,這樣病原體就會廣泛傳播。一個特別感興趣的問題,為什么對特定人群,蚊子幾乎總不叮咬,只受到微弱的嗡嗡之聲的干擾,而蚊子總愛叮另外的一些人群?研究發現稱:蚊子具有特定的嗅覺器官,尋找由皮膚揮發的一些吸引蚊子的化學物質(47)。
在人們皮膚上廣泛地分布著兩種汗腺,一是普通汗腺分泌的汗水,主要是鹽份和少量的有機物質;二是特殊汗腺分布在一定部位的皮膚,又被稱謂香腺,分泌的汗水含有類脂質和脂肪酸。這種汗液排出皮膚時,并不具有氣味,只有當皮膚表面存在微生物分解后,才會生成可揮發性的化學物質。典型的汗水是由多種化合物組成的;有飽和的、不飽和的和有支鏈的碳羧酸(C4~C11),其中主要成分為3—甲基—2—已烯酸(48)。在汗液成分方面,并未發現男人與女人之間的差別(49)。
到底哪種化學品是蚊子的信息素,至今尚未完全清楚。已確定的信息素有:L-乳酸、醋酸和丙酸。但是,1—辛烯—3—醇和酚的衍生物也可起到信息素的作用。不久前,人們才發現蚊子身上有一個對4—甲基酚很敏感的接受器(50);又發現只有雌蚊才具有這種接受器。而這種接受器對4-甲基酚的異構體(2—甲酚和3—甲基酚)僅觀察到非常微弱的反應。至今人們對這一接受器有如些高的選擇性的原因尚不清楚。
經環糊精改性的紡織品,環糊精分子的包合功能絲毫不受影響,因此改性后的紡織品可作為化學品的選擇性吸附材料。即對非極性分子或具有非極性基鏈都可進入環糊精空腔中,而極性基團如羧基等則露在外邊。
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