本发明涉及一种抗菌麻纤维及面料。本发明属于新材料领域。
背景技术：
纤维素是自然界重要的天然可再生资源，也是最常见的天然高分子材料，纤维素本身具有的亲水性结构赋予其良好的吸湿性，不易产生静电现象，穿着舒适。然而其制品在穿着使用过程中容易形成潮湿、温热的微环境，引发细菌和真菌等微生物的滋生、繁殖，可能引起皮肤感染等相关疾病，对人体健康造成威胁。
随着科学的发展，人们的生活水平日益提高，在物质生活逐渐能够满足人们需求的同时，人们开始越来越关注自身的健康。在日常生活中，人们总避免不了主动或被动地去接触散布在人类居住环境中的真菌、细菌等微生物，如何避免这些微生物对自身的生命健康造成威胁，成为了人们重点关注的一个问题。以棉、麻纺织品为原料的日用品如口罩、医院的工作服、医用纱布等卫生材料在人类的日常生活中得到了广泛的应用，如何避免这些这些材料被有害微生物污染，也极具有时代价值。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术中麻面料易滋生细菌、真菌等微生物的不足，提供了一种抗菌麻纤维及面料，其使用1,8-二氯-4-辛烯(a)、巯基硅氧烷(b)、5,5-二甲基海因(c)、季鏻盐(d)与麻纤维素(e)作为原料，经过加成、偶联、缩聚等多步骤反应、纺丝工艺、织布工艺得到了一种抗菌麻纤维及面料，在保持现有拉伸强度的情况下，具有高效抗菌性，同时还具有高效的阻燃效果，可以预见，该材料将会迎来广阔的市场空间，尤其适用服装等领域。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种抗菌麻纤维，其结构式如下所示：
一种抗菌麻纤维的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
步骤(1)：加成反应，得到中间产物i；
步骤(2)：偶联反应，得到中间产物ii；
步骤(3)：偶联反应，得到中间产物iii；
步骤(4)：缩合反应，得到含有抗菌功能的麻纤维素，即目标产物iv；
步骤(5)：将目标产物iv进行纺丝成抗菌麻纤维。
作为优选，所述步骤(1)具体为：
将1mol1,8-二氯-4-辛烯(a)、0.9-1mol巯基硅氧烷(b)溶于50mol有机溶剂a中，加入0.5-3wt％的光引发剂，置于uv光固化机中，辐射0.5-3min，取出，减压蒸馏，得到中间产物i。
作为优选，所述步骤(2)具体为：
将含有1mol5,5-二甲基海因(c)、1mol碘化钾的50mol有机溶剂b滴加到1moli中，于80-100℃，强力搅拌10-20h，冷却、静置、真空浓缩、提纯、真空干燥，得到中间产物ii。
作为优选，所述步骤(3)具体为：
氮气保护下，将1molii、1mol季鏻盐(d)、1mol碘化钾溶于50mol有机溶剂b中，加热至85-120℃，强力搅拌18-24h，冷却、静置、真空浓缩、提纯、真空干燥，得到中间产物iii。
作为优选，所述步骤(4)具体为：
配制1-烯丙基-3-甲基氯代咪唑离子液体，搅拌下加入纤维素(e)，通入n2保护，在设定温度下搅拌促使纤维素完全溶解，加入10-20wt％n,n-二甲基甲酰胺、10-50wt％iii，在60-90℃下反应3-9h，过滤、真空干燥，得到抗菌麻纤维素，即目标产物iv；
所述n,n-二甲基甲酰胺、中间产物iii的用量以纤维素的重量份为基准。
作为优选，所述步骤(5)具体为：
将抗菌纤维素iv，以1-烯丙基-3-甲基氯代咪唑离子液体为溶剂，制备纺丝液，将所得溶液经过脱泡处理后，采用干喷湿纺技术制备再生纤维素抗菌纤维；纺丝温度为90-100℃，喷丝孔直径为0.15mm，空气段长度为5cm，凝固浴为10℃的纯水，拉伸比为4；将所纺纤维进行水洗干燥得到最终抗菌纤维。
作为优选，所述有机溶剂a为n,n-二甲基甲酰胺、氯仿或二甲亚砜。
作为优选，所述光引发剂为1173、184、tpo、2959、369或bp/edab。
作为优选，所述有机溶剂b为n,n-二甲基甲酰胺或二甲亚砜。
一种抗菌麻面料，由抗菌麻纤维、麻纤维和棉纤维混纺而成，所述面料的经纱由麻纤维、抗菌麻纤维、棉纤维按1-7:2:1混纺而成50s经纱，所述面料的纬纱由麻纤维、抗菌麻纤维、棉纤维按1-7:2:1混纺而成60s纬纱；采用剑杆织机进行织造，织造速度为160-180r/min，开口时间为290-310°，经纱与纬纱相互以直角交错面成。
本发明的提供的抗菌麻纤维，其制备流程如下：
本发明的有益效果：
(1)本发明提供了一种抗菌麻纤维，采用1,8-二氯-4-辛烯(a)、巯基硅氧烷(b)、5,5-二甲基海因(c)、季鏻盐(d)与麻纤维素(e)作为原料，制备抗菌麻纤维，摆脱了传统纤维素无抗菌性的缺陷，同时反应步骤简单，易于操作。
(2)本发明提供了一种抗菌麻纤维及面料，目标产物中含有季鏻盐、季铵盐结构。n、p作为同一主族元素，均具有优异的抗菌性，季鏻盐原子半径更大，吸附性更强，抗菌性更优；季铵盐来源广，选择性更多；同时n、p的存在赋予材料更好的阻燃性。
(3)本发明提供了一种抗菌麻纤维及面料，目标产物中含有卤胺结构。一方面，卤胺具有杀菌速度快、抗菌谱广、可再生、无环境污染的特点且几乎不会产生抗药性；另一方面，季铵盐、季鏻盐的存在与卤胺形成协同抗菌效果。
(4)本发明提供了一种抗菌麻纤维及面料，通过分子设计，与纤维素中的羟基进行反应，既破坏纤维素分子链结构，使其具有一定柔性，同时又减少羟基含量，解决了现有纤维素因吸湿而易滋生细菌、真菌等微生物的缺陷，使材料具有高效的抗菌防霉性同时，具有阻燃的功能。可以预见，该材料将会迎来广阔的市场空间。
具体实施方式：
以下结合实施例对本发明进行详细说明。但应理解，以下实施例仅是对本发明实施方式的举例说明，而非是对本发明的范围限定。
实施例1
抗菌麻纤维制备步骤如下：
步骤(1)将1mol1,8-二氯-4-辛烯(a)、0.9-1mol巯基硅氧烷(b)溶于50moln,n-二甲基甲酰胺中，加入1wt％的光引发剂1173，置于uv光固化机中，辐射3min，取出，减压蒸馏，得到中间产物i(ir：1617cm-1：-c＝c-消失；3431cm-1、2401cm-1：-sh消失；1095cm-1、800cm-1：-si-o-存在；747cm-1：-c-cl存在)。
步骤(2)将含有1mol5,5-二甲基海因(c)、1mol碘化钾的50moln,n-二甲基甲酰胺滴加到1moli中，于80℃，强力搅拌20h，冷却、静置、真空浓缩、提纯、真空干燥，得到中间产物ii(ir：1095cm-1、800cm-1：-si-o-存在；747cm-1：-c-cl减弱；1074cm-1：-n-n-存在；1679cm-1：-c＝o存在)。
步骤(3)氮气保护下，将1molii、1mol季鏻盐(d)、1mol碘化钾溶于50moln,n-二甲基甲酰胺中，加热至120℃，强力搅拌18h，冷却、静置、真空浓缩、提纯、真空干燥，得到中间产物iii(ir：1095cm-1、800cm-1：-si-o-存在；747cm-1：-c-cl消失；1074cm-1：-n-n-存在；1679cm-1：-c＝o存在；3100cm-1、1489cm-1、1449cm-1、715cm-1：苯环；1097cm-1：p-ph)。
步骤(4)配制1-烯丙基-3-甲基氯代咪唑离子液体，搅拌下加入纤维素(e)，通入n2保护，在设定温度下搅拌促使纤维素完全溶解，加入10wt％n,n-二甲基甲酰胺、10wt％iii，在90℃下反应3h，过滤、真空干燥，得到抗菌麻纤维素，即目标产物iv(ir：1095cm-1、800cm-1：-si-o-存在；1074cm-1：-n-n-存在；1679cm-1：-c＝o存在；3100cm-1、1489cm-1、1449cm-1、715cm-1：苯环；1097cm-1：p-ph；3447cm-1：-oh存在)；
所述n,n-二甲基甲酰胺、中间产物iii的用量以纤维素的重量份为基准。
步骤(5)将抗菌纤维素iv，以1-烯丙基-3-甲基氯代咪唑离子液体为溶剂，制备纺丝液，将所得溶液经过脱泡处理后，采用干喷湿纺技术制备再生纤维素抗菌纤维；纺丝温度为90℃，喷丝孔直径为0.15mm，空气段长度为5cm，凝固浴为10℃的纯水，拉伸比为4；将所纺纤维进行水洗干燥得到最终抗菌纤维。
抗菌麻面料混纺组成及工艺如下：
一种抗菌麻面料，由抗菌麻纤维、麻纤维和棉纤维混纺而成：所述面料的经纱由麻纤维、抗菌麻纤维、棉纤维按1:2:1混纺而成50s经纱，所述面料的纬纱由麻纤维、抗菌麻纤维、棉纤维按1:2:1混纺而成60s纬纱；采用剑杆织机进行织造，织造速度为160r/min，开口时间为290°，经纱与纬纱相互以直角交错面成。
抗菌麻纤维制备具体实施例2-6，其他同具体实施例1，不同之处在于下表：
对比例1-3均与具体实施例1的抗菌麻面料进行对比。
对比例1
一种麻面料包括如下配比及步骤：
一种麻面料，由常规麻纤维、麻纤维和棉纤维混纺而成：所述面料的经纱由麻纤维、常规麻纤维、棉纤维按1:2:1混纺而成50s经纱，所述面料的纬纱由麻纤维、常规麻纤维、棉纤维按1:2:1混纺而成60s纬纱；采用剑杆织机进行织造，织造速度为160r/min，开口时间为290°，经纱与纬纱相互以直角交错面成。
对比例2
一种麻面料包括如下配比及步骤：
一种抗菌麻纤维，由以下重量份的原料制成：普通麻纤维90份，抗菌剂10份。
一种麻面料，由抗菌麻纤维、麻纤维和棉纤维混纺而成：所述面料的经纱由麻纤维、抗菌麻纤维、棉纤维按1:2:1混纺而成50s经纱，所述面料的纬纱由麻纤维、抗菌麻纤维、棉纤维按1:2:1混纺而成60s纬纱；采用剑杆织机进行织造，织造速度为160r/min，开口时间为290°，经纱与纬纱相互以直角交错面成。
对比例3
一种麻面料包括如下配比及步骤：
一种阻燃麻纤维，由以下重量份的原料制成：普通麻纤维90份，阻燃剂10份。
一种麻面料，由阻燃麻纤维、麻纤维和棉纤维混纺而成：所述面料的经纱由麻纤维、阻燃麻纤维、棉纤维按1:2:1混纺而成50s经纱，所述面料的纬纱由麻纤维、阻燃麻纤维、棉纤维按1:2:1混纺而成60s纬纱；采用剑杆织机进行织造，织造速度为160r/min，开口时间为290°，经纱与纬纱相互以直角交错面成。
分别测定本发明应用实施例1-6、应用实施对比例1-3制备的抗菌麻面料的物理性能，包括拉伸强度、抗菌性和阻燃性能，结果如表1所示。
表1各实施例物理测试性能
首先，从表1中可以看出，本发明的抗菌麻面料与目前常用麻面料相比，由于经过次氯酸钠的氯化处理，造成力学强度的上的减弱，但相差不大，且仍保有未处理麻面料的80％以上，完全满足使用要求。
第二，本发明的抗菌麻面料与目前常用麻面料相比，由于存在n、p的复配，阻燃性性能上的优势显著并具有持有性优势；
第三，本发明的抗菌麻面料与目前常用麻面料相比，由于结构中的卤胺结构、以及季鏻盐、季铵盐的协同性，故抗菌初期性和持久性更优。
综合而言，与现有抗菌麻面料相比，本发明的抗菌麻面料，在保持现有拉伸强度的情况下，不仅在抗菌性上优势明显，同时具有高效的阻燃性。具有广阔的市场前景，并可用于服装等领域的应用。
其中测试方法如下：
(1)拉伸强度：通过国家标准检测方法gb/t3923-1997《织物拉伸性能断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》来进行，测试样大小为25×5cm2，常温下反复测五次求平均值。拉伸强度表示方法以空白样100％为基准。
(2)阻燃性：置于明火上，肉眼观察阻燃效果。阻燃性表示方法：5为最优，1为最差。
(3)对麻面料的抗菌性能测试采用的是aatcc100-2004标准方法，选用的菌种为革兰氏阴性-大肠杆菌和革兰氏阳性菌-金黄色葡萄球菌。本测试具体操作步骤如下：首先将测试样品裁剪成边长为2.54cm的正方形待测样，然后在一块正方形待测样的中心接种25μl的一定浓度的细菌悬浮液，再盖上另一块正方形待测样，用无菌的重物压住。在恒温恒湿箱中37℃下培养24h。培养完成后计算菌落数目和抗菌率。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。