對(duì)反應(yīng)性異噻唑啉酮類抗菌整理劑的制備及應(yīng)用研究

劉萬興，劉秀崢，張景利，商瑩瑩

（1. 聊城市化學(xué)工業(yè)科學(xué)研究所，山東 聊城 252000；2. 聊城金歌合成材料有限公司，山東 聊城 252000）

抗菌整理劑可細(xì)分為有機(jī)抗菌整理劑、無機(jī)抗菌整理劑、天然抗菌整理劑三類。三類抗菌整理劑在抗菌紡織品領(lǐng)域均有著較為廣泛應(yīng)用。抗菌整理技術(shù)為抗菌紡織品的出現(xiàn)和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，而隨著抗菌紡織品的快速發(fā)展，抗菌整理劑的制備及應(yīng)用也成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。由此可見本文研究具備較高的現(xiàn)實(shí)意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑和儀器

磷酸二氫鉀、無水甲醇、無水乙醇、薄層層析硅膠GF254、無水碳酸鈉、乙酸乙酯、石油醚、三聚氯氰、水合肼、鄰苯二甲酸酐、乙醇胺、對(duì)硝基芐氯等，均為分析純級(jí)。皂洗機(jī)、蒸汽消毒器、凈化工作臺(tái)、菌落計(jì)數(shù)器、超純水系統(tǒng)、恒溫培養(yǎng)箱、電加熱手提式壓力蒸汽消毒器、水浴恒溫振蕩器等。此外，為滿足實(shí)驗(yàn)需要，還需要提前合成N-氨乙基異噻唑啉-3-酮、N-異噻唑啉-3-酮、N-氯乙基鄰苯二甲酰亞胺、N-羥乙基鄰苯二甲酰亞胺等四種中間體[1]。

1.2 抗菌劑的合成

將5g 碎冰加入三口瓶（250mL） 中，10mL水后加三聚氯氰0.0189mol（3.49g），進(jìn)行30min冰浴打漿處理。在燒杯中加入水與對(duì)氨基苯磺酸0.02083mol（3.604g），采用碳酸鈉溶液（15%）進(jìn)行pH 值調(diào)節(jié)，將pH 值調(diào)節(jié)至7。在恒壓滴液漏斗中放入上述物質(zhì)，向三聚氯氰水體系中緩慢滴加（0～5℃條件下），此時(shí)需保證pH 值保持為5，且處于保溫狀態(tài)，攪拌縮合4.5h（冰浴狀態(tài)），最終使pH 值穩(wěn)定，點(diǎn)板三聚氯氰由此即可完成完全反應(yīng)。加入N-氨乙基異噻唑啉-3-酮0.0347mol（5g），提升溫度至45℃（1h 內(nèi)），針對(duì)性調(diào)節(jié)pH 值，直至pH 值處于6.5 左右，為保證pH 值不再變化且體系澄清，需進(jìn)行5h 左右的加熱攪拌。在完成二次縮合后，不溶物需通過趁熱過濾處理，并針對(duì)性調(diào)節(jié)pH 值，使pH 值為8，采用飽和NaCl 鹽析開展進(jìn)一步處理，處理過程需進(jìn)行1h 攪拌并冷卻靜置。通過抽濾處理，可得到灰色固體，采用去離子水進(jìn)行三次洗滌處理，可通過干燥得到灰色固體16.75g，該產(chǎn)物擁有247.3～347.8℃的熔點(diǎn)，86.4%的產(chǎn)率[2]。

1.3 抗菌整理劑的應(yīng)用

基于本文合成的抗菌整理劑對(duì)真絲織物、滌綸織物、純棉織物開展抗菌整理和抗菌測(cè)試，為滿足實(shí)驗(yàn)需要，采用的整理方法類似于活性染料，以此對(duì)開展抗菌整理，共采用兩種整理工藝。整理工藝A 的抗菌劑與織物比重為5%，基于5%owf 的整理劑用量，控制條件為Na2SO4（20g/L）、Na2CO3（15g/L），采用1∶20 的浴比，70℃的固著溫度。整理工藝B 采用5%owf 的整理劑用量，控制條件為Na2SO4（20g/L）、堿（15g/L），采用1∶20 的浴比，最佳整理工藝基于正交試驗(yàn)獲得。

在抗菌性能測(cè)試過程中，采用滅菌鍋（103kPa） 進(jìn)行15min 的滅菌處理試樣的滅菌與各種器皿；采用瓊脂平皿擴(kuò)散法（定性測(cè)試） 進(jìn)行測(cè)試，基于25mm 規(guī)格的小圓片進(jìn)行整理后的布樣處理，培養(yǎng)基（接種一定濃度的菌） 傾注平板并凝固，在平板培養(yǎng)基上放置布片，冷卻后培養(yǎng)24h，培養(yǎng)采用37℃±1℃的恒溫培養(yǎng)箱，需對(duì)抑菌環(huán)的大小進(jìn)行針對(duì)性觀察和測(cè)量；在細(xì)菌的劃線分離過程中，需在平板1 區(qū)采用沾取少量菌的接種環(huán)劃平行線3～5 條，皿蓋需在接種環(huán)取出后由左手關(guān)上，轉(zhuǎn)動(dòng)平板60～70℃，接種環(huán)上多余菌體由右手負(fù)責(zé)燒死，在平板邊緣冷卻燒紅的接種環(huán)，采用上述方法選擇菌源為1 區(qū)劃線的菌體，第二次平行劃線由1 區(qū)向2 區(qū)進(jìn)行。完成第二次劃線后，轉(zhuǎn)動(dòng)平皿60～70℃，由此在3、4 區(qū)依次劃線。完成劃線后，需對(duì)接種環(huán)進(jìn)行灼燒處理，并關(guān)上皿蓋，并在37℃環(huán)境下的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行24h 的培養(yǎng)；在制備接種菌懸液的過程中，需基于上文中完成培養(yǎng)的平板中針對(duì)性挑選典型菌落，在營養(yǎng)肉湯（20mL） 中接種，采用瓊脂平皿擴(kuò)散法（110r/min，37℃±2℃） 與振蕩法（130r/min，37℃±1℃） 進(jìn)行振蕩培養(yǎng)，采用恒溫震蕩儀培養(yǎng)18～24h，接種菌懸液可由此制成；具體操作方法采用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 抗菌劑的合成與表征

合成的抗菌整理劑為硫酸酯的鈉鹽形式，具有雙活性基和良好的水溶性。圍繞核磁共振譜圖進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)合成的抗菌整理劑存在異噻唑啉酮環(huán)，且目標(biāo)產(chǎn)物的氫與其它氫的峰總和吻合，可確定產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物；基于電子噴霧質(zhì)譜圖進(jìn)行分析，結(jié)合535 的目標(biāo)產(chǎn)物峰與558.5 的預(yù)期產(chǎn)物相對(duì)分子量，可確定產(chǎn)物為預(yù)期產(chǎn)物。

2.2 抗菌整理及抗菌性能

采用整理工藝B 進(jìn)行定性測(cè)試，基于抑菌圈測(cè)試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，純棉織物在經(jīng)抗菌整理劑整理后抑菌圈不明顯，但培養(yǎng)基（織物下） 未發(fā)現(xiàn)生長的菌落，織物的抗菌效果由此得到了證明，織物未經(jīng)抗菌整理的培養(yǎng)基中存在大量菌落，可見抗菌整理劑屬于典型的非溶出型；基于正交實(shí)驗(yàn)對(duì)不同堿、固著時(shí)間、固著溫度、固著溫度、吸附時(shí)間、吸附溫度等整理?xiàng)l件對(duì)應(yīng)的抗菌性能影響進(jìn)行分析，可獲得最佳整理工藝條件，由此基于大腸桿菌與金黃色葡萄球菌對(duì)整理織物進(jìn)行定量抗菌測(cè)試；圍繞抗菌整理劑整理工藝進(jìn)行研究，采用5%的owf，可得到92%的抗菌率，由此可得到最佳的純棉、滌棉、真絲織物整理工藝，棉織物在通過抗菌整理劑進(jìn)行處理后擁有最高的抗菌率，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率分別為96.51%與98.57%，在50 次洗滌處理后則分別為90.01%與92.14%，且抗菌率基本不會(huì)受到染色影響，織物的抗菌率與抗菌整理劑的上載率存在較好的一致性。

3 結(jié)論

綜上所述，反應(yīng)性異噻唑啉酮類抗菌整理劑的制備和應(yīng)用需關(guān)注多方面因素影響。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的中間體的合成、抗菌劑的合成、抗菌整理劑的應(yīng)用、抗菌整理及抗菌性能等內(nèi)容，則提供了可行性較高的路徑建議。為更好滿足抗菌紡織品發(fā)展需要，相關(guān)實(shí)踐探索的進(jìn)一步推進(jìn)必須得到重視。