技术领域
[0001] 本
发明涉及基于电子束辐照技术的棉织物抗菌及吸湿快干整理方法，属于功能纺织品技术领域。
背景技术
[0002] 随着经济的发展，人们生活
水平的提高，生活方式、消费观念和思维模式有了巨大的改变，人们对服装的舒适性要求越来越高，纯棉服装又重新回到人们的视线。棉
纤维是一种亲水性强的多孔天然纤维，在人体大量出汗时，纤维吸湿后发生膨胀，阻塞气孔，透气性变差，不仅造成织物的
缺陷(如：脆损、色变、霉变)，同时，织物成为最适合细菌和
真菌等
微生物滋生和繁殖的温床，对人体健康做成了危害，而且棉织物导、放湿性慢，水不容易挥发，会造成阴冷感，从而影响舒适性。因此，同时赋予棉织物吸湿快干性和抗菌性，具有重要意义。
[0003] 对棉织物而言，通过织造前处理来降低棉织物吸湿性能、提高快干性能，可以从纤维、
纱线和织物织造过程三方面来降低棉纤维、棉纱线、棉织物的吸湿性能，从而最终提高织物的快干性能。例如，将部分棉纤维进行疏水整理，将整理过的棉纤维与未整理的棉纤维混纺，达到疏水效果。又例如，把棉纤维与其他疏水性纤维混纺，使纤维亲水性下降。又例如，对棉纱进行局部疏水整理，单独使用整理过的棉纱线，也可以把整理过的棉纱与未整理的棉纱进行交织，还可以把棉纱与疏水性纱线进行交织。上述织造前处理属于由源头出发改善棉织物的快干性能，所得的的棉织物一旦成形，就具备吸湿快干性能。但是，这种织造前处理对已有的、织造完成的面料不起作用作用。
[0004] 目前，对于已经织造完成的织物，可以采用复合整理法，即将几种单一功能整理剂通过同浴或分浴整理工艺来整理织物。该工艺最大的难点就在于吸湿快干整理剂和
抗菌剂的复配。因为，该方法主要采用有机抗菌剂(例如，有机
硅季铵盐类抗菌剂)、复合整理几种助剂的混合使用，并且加工条件的差异易导致有机抗菌剂抗菌性能下降或者抗菌时效变短。为了制备吸湿快干和抗菌复合功能织物，还可以先制备吸湿快干织物，然后将无机抗菌粒子，通过
粘合剂整理到该织物上，制得无机/有机杂化型功能织物。但该工艺耗时、耗
力、耗料、耗能。
发明内容
[0005] 为了解决上述问题，本发明提供了一种基于电子束辐照技术的棉织物抗菌及吸湿快干整理方法，是利用电子束辐照技术，通过联合抗菌剂及低表面能改性剂，得到具有抗菌及吸湿快干性能的纺织品。
[0006] 所述方法是首先使用有机硅季铵盐类抗菌剂浸渍织物，然后利用电子束辐照技术辐照该织物，再通过烷基
氧基硅烷类低表面能改性剂处理棉织物。本发明联合电子束辐照整理与低表面能改性剂整理得到的纺织物具有抗菌及吸湿快干性能。有机硅季铵盐类助剂赋予织物优异的抗菌性能；含烷基氧基硅烷在棉纤维上接枝、聚合，适度封闭
纤维素羟基，在保持棉织物吸湿性的
基础上赋予棉织物快干性能。
[0007] 具体地，所述方法可以采用以下步骤：
[0008] (1)电子束辐照整理：将棉织物浸泡在含有机硅季铵盐类抗菌剂溶液中，轧压后利用电子束辐照。
[0009] (2)低表面能整理：首先将烷基氧基硅烷溶解于
溶剂(浴比为1:10～1:40)中，在20-80℃和pH2-6下
水解0.5-6h，得到整理液；再将棉织物浸渍于该整理液中，轧压后烘干棉织物。
[0010] 所述有机硅季铵盐类抗菌剂为以下商业化抗菌剂中的一种或几种的混合：DC-5700、SQ-5700、SAQ-1、CTU-1、STU-1、SX-1、KGS-999、SQ-5700、HM98-2、HM98-3、POASC、PFASC、ASQA。所述有机硅季铵盐类抗菌剂的用量为于织物
质量的5-15％，浸泡时间为3-9h，轧余率为80-150％，辐照剂量为22-65kGy。
[0011] 所述烷基氧基硅烷为以下任意一种或几种的混合：甲基二甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、乙基二甲氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、丙基二甲氧基硅烷、二丙基二甲氧基硅烷、丁基二甲氧基硅烷、二丁基二甲氧基硅烷、己基二甲氧基硅烷、二己基二甲氧基硅烷、辛基二甲氧基硅烷、癸基二甲氧基硅烷、十二基二甲氧基硅烷、十四基二甲氧基硅烷、十六基二甲氧基硅烷、十八基二甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、十二基三甲氧基硅烷、十四基三甲氧基硅烷、十六基三甲氧基硅烷、十八基三甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙基二乙氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、丙基二乙氧基硅烷、二丙基二乙氧基硅烷、丁基二乙氧基硅烷、二丁基二乙氧基硅烷、己基二乙氧基硅烷、二己基二乙氧基硅烷、辛基二乙氧基硅烷、癸基二乙氧基硅烷、十二基二乙氧基硅烷、十四基二乙氧基硅烷、十六基二乙氧基硅烷、十八基二乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、十二基三乙氧基硅烷、十四基三乙氧基硅烷、十六基三乙氧基硅烷、十八基三乙氧基硅烷。所述烷基氧基硅烷的溶剂为以下任意一种或几种的混合：甲醇、
乙醇、丙醇、丙
酮、丁酮、苯、甲醚、乙醚。所述烷基氧基硅烷的用量为织物质量的0.05-5％。
[0012] 所述步骤(1)中的电子束辐照环境为空气。
[0013] 所述步骤(2)浸渍时间为0.5-4h，轧余率为80-150％，焙烘
温度为80-110℃，烘干时间为1-20min。
[0014] 本发明的有益效果：
[0015] (1)本发明方法采用烷基氧基硅烷改性
试剂在棉织物上接枝、聚合，适度封闭纤维素羟基，在保持棉织物具有一定吸湿回潮性能的同时还具备导湿、放湿能力，改善棉织物快干性；
[0016] (2)本发明方法采用烷基氧基硅烷进行吸湿快干整理，避免了含氟类试剂能引起的环境问题；
[0017] (3)本发明方法采用电子束辐照技术对棉织物进行抗菌整理，以物理方法获得织物功能化改性，
辐射与接枝过程一步完成，自由基利用率高，提高了抗菌剂的耐久；
[0018] (4)本发明操作简单，生产效率高，适合工业化生产，而且棉纤维损伤程度较小。
具体实施方式
[0019] 回潮率测试：先将试样放入烘箱中烘至绝干，称取绝干时的织物重量。然后把试样置在标准状态[温度(20±1)℃、湿度(65±2)％]下，进行24h
调温调湿，称取织物吸湿回潮后的质量，并计算相应的回潮率。
[0020] 回潮率＝(织物湿重－织物干重)/织物干重×100％
[0021] 保水率测试：在标准状态下，将试样用蒸馏水完全浸渍，时间为15min。充分润湿后，将布样放入全自动缩水率试验机中脱水5min，测量脱水后织物重量，计算相应的保水率。
[0022] 保水率＝(脱水后织物重量－织物干重)/织物干重×100％
[0023] 放湿性(快干速率)测试：将试样浸泡在蒸馏水中15min，待饱和吸水后取出试样。轧余率为80～90％轧压，称取轧液后试样质量，计此时为0时刻，即放湿开始。织物在标准状态[温度(20±1)℃、湿度(65±2)％]中自然放湿，20min后取出试样，记录此刻放湿后的质量。最后把试样放入烘箱中烘至绝干，称其绝干质量。计算放湿开始后的第20min时织物的相对含湿率。
[0024] 相对含水率＝ΔM0/ΔM
[0025] 式中：ΔM为轧后织物质量与绝干质量之差；
[0026] ΔM0为放湿20min后的织物质量与绝干质量之差。
[0027] 毛效测试：根据FZ/T01071-2008《纺织品毛细效应试验方法》，对在标准状态下已预调湿的布样进行毛效测试，记录实验开始30min后织物的毛细高度(mm)。
[0028] 滴水扩散测试：根据GB/T21655.1-2008《纺织品吸湿速干性的评定第1部分：单项组合试验法》测试织物的滴水扩散时间和扩散直径。将在标准状态下达到调湿平衡的布样平放在实验台上，用移液枪吸入50μL蒸馏水，在距试样表面1cm处时将水轻轻地滴在试样上，观察水珠从珠状到铺展的情况，用秒表记录整个扩散时间(s)，直到水滴不再扩散为止。
[0029] 抗菌率测试：将样品分别放于灭菌的培养皿中，然后准确移取(1.0±0.1)mL的菌液均匀接种到样品上。将这些样品在无菌状态下转移到广口瓶中，盖紧瓶盖以防
蒸发。接种后尽快向对照样、未接种试样中加入(100±1)mL洗脱液，充分振荡1min，参考GB4789.2-2010进行活菌计数。将接种后的三组对照样和三组抗菌样在(37±1)℃下培养24h。培养结束后，在对照样和抗菌样中加入(100±1)mL洗脱液，振荡洗脱1min后，参照GB4789.2-2010进行活菌计数。(以大肠杆菌、白色念珠菌、金黄色葡萄球菌为菌种)
[0030] 抗菌率＝(A-B)/A×100％
[0031] 式中：A为经24h培养的三个标准空白样的活菌数的平均值；
[0032] B为经24h培养的三个抗菌样的活菌数的平均值。
[0033] 断裂强度测试：根据GB/T3923.1-2013《纺织品织物拉伸性能第1部分:断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》，对经电子束辐照前后棉织物进行拉伸断裂强力测试。
[0034] 棉织物表征测试：整理前后的织物采用扫描电子
显微镜(SEM)进行表面形貌观察，放大倍数为5000倍。用
傅立叶变换红外
光谱仪(FTIR)，对接枝前后的棉织物进行化学基团表征。
[0036] 织物：纯棉织物(40S×40S/133*72)
[0037] (1)电子束辐照整理：抗菌剂SQ-5700(用量为相对于织物质量的5％)[0038] 织物浸泡3h→轧压(轧余率为80％)→电子束辐照(辐照剂量65kGy)。
[0039] (2)低表面能整理：己基二甲氧基硅烷(用量为相对于织物质量的1％)[0040] 20℃水解6h(溶剂甲醇，pH值2，浴比1:10)→浸渍0.5h轧压(轧余率为80％)→80℃烘干20min。
[0041] 实施例2
[0042] 织物：纯棉织物(40S×40S/133*72)
[0043] (1)电子束辐照整理：抗菌剂DC-5700(用量为相对于织物质量的15％)[0044] 浸泡9h→轧压(轧余率为90％)→电子束辐照(辐照剂量65kGy)。
[0045] (2)低表面能整理：癸基三甲氧基硅烷及十二基二乙氧基硅烷(用量为相对于织物质量的5％)
[0046] 80℃水解0.5h(溶剂丙醇，pH值6，浴比1:40)→浸渍4h轧压(轧余率为150％)→100℃烘干10min。
[0047] 实施例3
[0048] 织物：纯棉织物(40S×40S/133*72)
[0049] (1)电子束辐照整理：抗菌剂HM98-2(用量为相对于织物质量的15％)[0050] 浸泡6h→轧压(轧余率为150％)→电子束辐照(辐照剂量22kGy)。
[0051] (2)低表面能整理：低表面能改性剂十二基二乙氧基硅烷(用量为相对于织物质量的2％)
[0052] 40℃水解1h(溶剂乙醇，pH值4，浴比1:20)→浸渍1h轧压(轧余率为90％)→110℃烘干5min。。
[0053] 实施例4
[0054] 织物：纯棉织物(40S×40S/133*72)
[0055] (1)电子束辐照整理：抗菌剂SAQ-1(用量为相对于织物质量的10％)[0056] 浸泡6h→轧压(轧余率为120％)→电子束辐照(辐照剂量43kGy)。
[0057] (2)低表面能整理：低表面能改性剂十六基三乙氧基硅烷(质量分数为相对于织物质量的0.1％)
[0058] 40℃水解2h(溶剂乙醚，pH值3，浴比1:30)→浸渍2h轧压(轧余率为120％)→100℃烘干15min。
[0059] 实施例5
[0060] 织物：纯棉织物(40S×40S/133*72)
[0061] (1)电子束辐照整理：抗菌剂POASC(用量为相对于织物质量的5％)
[0062] 浸泡9h→轧压(轧余率为80％)→电子束辐照(辐照剂量43kGy)。
[0063] (2)低表面能整理：低表面能改性剂辛基三甲氧基硅烷(用量为相对于织物质量的3％)
[0064] 40℃水解3h(溶剂丁酮，pH值5，浴比1:20)→浸渍3h轧压(轧余率为90％)→100℃烘干15min。
[0065] 对照例1
[0066] 织物：纯棉织物(40S×40S/133*72)
[0067] 电子束辐照整理：抗菌剂POASC(用量为相对于织物质量的5％)
[0068] 浸泡9h→轧压(轧余率为80％)→电子束辐照(辐照剂量43kGy)→100℃烘干15min。
[0069] 对照例2
[0070] 织物：纯棉织物(40S×40S/133*72)
[0071] 低表面能整理：低表面能改性剂辛基三甲氧基硅烷(用量为相对于织物质量的3％)
[0072] 40℃水解3h(溶剂丁酮，pH值5，浴比1:20)→浸渍3h轧压(轧余率为90％)→100℃烘干15min。
[0073] 对照例3
[0074] 织物：纯棉织物(40S×40S/133*72)
[0075] (1)抗菌整理：抗菌剂POASC(用量为相对于织物质量的5％)
[0076] 浸泡9h→轧压(轧余率为80％)→100℃烘干15min。
[0077] (2)低表面能整理：低表面能改性剂辛基三甲氧基硅烷(用量为相对于织物质量的3％)
[0078] 40℃水解3h(溶剂丁酮，pH值5，浴比1:20)→浸渍3h轧压(轧余率为90％)→100℃烘干15min。
[0079] 处理后织物性能见表1。
[0080] 分别对实施例1-5和对照例1-3整理后织物的性能进行测试，包括织物的回潮率、毛细高度、保水率、放湿20min后织物相对含水率、水滴在织物上的扩散时间及直径、抗菌率、断裂强度这几个指标，如表1所示：
[0081] 表1各实施例及对比例中棉织物的性能指标对比
[0082]
[0083] 注：吸湿性能体现在回潮率、毛细高度、水滴扩散时间、扩散直径，快干性能体现在放湿20min后织物相对含水率以及保水率，抗菌性能体现在抗菌率。未整理棉织物的回潮率为7.63％，毛效高度为119.4mm，保水率为72.47％，脱水20min后相对含水率为58.38％，水滴扩散时间为12.60s，滴水20s水滴经纬向扩散直径分别为3.66cm和3.02cm，抗菌率为<1，断裂强度经纬向分别为800N和425N。
[0084] 由表1数据可知，经实施例1-5的吸湿快干及抗菌整理后，棉织物的吸湿回潮能力虽有所下降，但降低程度不大，快干性能明显提高，能散失30～50％水分，是未整理棉织物的1.2～1.5倍。经电子束辐照整理的棉织物具有良好的抗菌效果，整理后断裂强度有所下降，经纬向强力保留率为75～90％，在可接受范围内。
[0085] 由对照例1和实施例5棉织物性能比较可知，只经电子束辐照整理的棉织物具备良好的抗菌性，但吸湿快干能力仍与原棉一样。
[0086] 由对照例2和实施例5棉织物性能比较可知，只经低表面能整理的棉织物吸湿快干能力得到显著提高，但没有抗菌效果。
[0087] 由对照例3和实施例5棉织物性能比较可知，在电子束辐照作用下，棉织物纤维素上
碳原子与糖苷键等
位置均产生自由基，抗菌剂利用率较高且反应速率较快，能获得较好的抗菌效果。采用浸轧烘整理工艺，抗菌效果相对较差。但相较于电子束辐照整理，浸轧烘整理后的棉织物断裂强力损失较小。从吸湿快干性能的数据来看，电子束辐照技术也能促进低表面能处理的效果。
[0088] 工艺对棉织物抗菌及吸湿快干效果的影响
[0089] (1)抗菌剂浓度
[0090] 抗菌剂浓度过低，例如1％(对织物重)，采用电子束辐照后，抗菌剂不能有效附着在织物表面，评价为无抗菌效果。抗菌剂用量过高，例如50％(对织物重)，虽辐照整理后织物具有良好的抗菌效果，但织物发黄，脆损严重。
[0091] (2)辐照剂量
[0092] 辐照剂量过低，例如10kGy，辐照
能量不足以引发抗菌剂与棉织物发生接枝聚合，导致无抗菌剂
覆盖棉织物，评价为无抗菌效果。辐照剂量过高，例如80kGy，能引起棉纤维大分子链断裂，导致织物损伤严重，且织物发黄。
[0093] (3)低表面能改性剂用量
[0094] 低表面能改性剂用量过小，例如0.01％(对织物重)，棉纤维分子链上仍有较多的羟基，棉织物的吸湿性基本不发生变化，且吸湿后的棉织物不能较快散失水分，水分子与棉纤维紧密结合，快干性能也没有发生改变。低表面能改性剂用量过大，例如10％(对织物重)，整理后棉织物表现为疏水，烷基硅氧烷发生水解，生成Si-OH，Si-OH分子之间互相缩合，缩聚成具有Si-O-Si三维网络结构的拒水膜，织物对汗水等水滴的
吸附能力降低，对服装舒适性造成不利影响。
[0095] 产品抗菌及吸湿快干效果重复性：按实施例5整理的棉织物，经过10次分批整理，每次整理的抗菌率
波动范围为98.6±0.6％，回潮率波动范围为5.86±0.35％，毛效波动范围为90.3±2.4mm，保水率波动范围为69.42±1.84％，放湿20min后织物相对含水率波动范围为47.70±2.85％，水滴扩散时间波动范围为20.41±0.75s，滴水20s水滴经纬向扩散直径波动范围分别为2.98±0.06cm和2.46±0.06cm。此外，实施例1-5和对照例1-3的其他方案进行重复，结果与表1基本一致，波动范围很小。
[0096] 虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以
权利要求书所界定的为准。
