對反應性異噻唑啉酮類抗菌整理劑的制備及應用研究

劉萬興，劉秀崢，張景利，商瑩瑩

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

抗菌整理劑可細分為有機抗菌整理劑、無機抗菌整理劑、天然抗菌整理劑三類。三類抗菌整理劑在抗菌紡織品領域均有著較為廣泛應用?？咕砑夹g為抗菌紡織品的出現(xiàn)和發(fā)展奠定了基礎，而隨著抗菌紡織品的快速發(fā)展，抗菌整理劑的制備及應用也成為業(yè)界關注的焦點。由此可見本文研究具備較高的現(xiàn)實意義。

1 實驗部分

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、對硝基芐氯等，均為分析純級。皂洗機、蒸汽消毒器、凈化工作臺、菌落計數(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，為滿足實驗需要，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），進行30min冰浴打漿處理。在燒杯中加入水與對氨基苯磺酸0.02083mol（3.604g），采用碳酸鈉溶液（15%）進行pH 值調節(jié)，將pH 值調節(jié)至7。在恒壓滴液漏斗中放入上述物質，向三聚氯氰水體系中緩慢滴加（0～5℃條件下），此時需保證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，點板三聚氯氰由此即可完成完全反應。加入N-氨乙基異噻唑啉-3-酮0.0347mol（5g），提升溫度至45℃（1h 內），針對性調節(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，并針對性調節(jié)pH 值，使pH 值為8，采用飽和NaCl 鹽析開展進一步處理，處理過程需進行1h 攪拌并冷卻靜置。通過抽濾處理，可得到灰色固體，采用去離子水進行三次洗滌處理，可通過干燥得到灰色固體16.75g，該產物擁有247.3～347.8℃的熔點，86.4%的產率[2]。

1.3 抗菌整理劑的應用

基于本文合成的抗菌整理劑對真絲織物、滌綸織物、純棉織物開展抗菌整理和抗菌測試，為滿足實驗需要，采用的整理方法類似于活性染料，以此對開展抗菌整理，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獲得。

在抗菌性能測試過程中，采用滅菌鍋（103kPa） 進行15min 的滅菌處理試樣的滅菌與各種器皿；采用瓊脂平皿擴散法（定性測試） 進行測試，基于25mm 規(guī)格的小圓片進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，需對抑菌環(huán)的大小進行針對性觀察和測量；在細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)取出后由左手關上，轉動平板60～70℃，接種環(huán)上多余菌體由右手負責燒死，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)進行。完成第二次劃線后，轉動平皿60～70℃，由此在3、4 區(qū)依次劃線。完成劃線后，需對接種環(huán)進行灼燒處理，并關上皿蓋，并在37℃環(huán)境下的恒溫培養(yǎng)箱中進行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)的平板中針對性挑選典型菌落，在營養(yǎng)肉湯（20mL） 中接種，采用瓊脂平皿擴散法（110r/min，37℃±2℃） 與振蕩法（130r/min，37℃±1℃） 進行振蕩培養(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標準。

2 結果與討論

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行分析可以發(fā)現(xiàn)，實驗合成的抗菌整理劑存在異噻唑啉酮環(huán)，且目標產物的氫與其它氫的峰總和吻合，可確定產物為目標產物；基于電子噴霧質譜圖進行分析，結合535 的目標產物峰與558.5 的預期產物相對分子量，可確定產物為預期產物。

2.2 抗菌整理及抗菌性能

采用整理工藝B 進行定性測試，基于抑菌圈測試結果可以發(fā)現(xiàn)，純棉織物在經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；基于正交實驗對不同堿、固著時間、固著溫度、固著溫度、吸附時間、吸附溫度等整理條件對應的抗菌性能影響進行分析，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整理織物進行定量抗菌測試；圍繞抗菌整理劑整理工藝進行研究，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行處理后擁有最高的抗菌率，對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 結論

綜上所述，反應性異噻唑啉酮類抗菌整理劑的制備和應用需關注多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的中間體的合成、抗菌劑的合成、抗菌整理劑的應用、抗菌整理及抗菌性能等內容，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，相關實踐探索的進一步推進必須得到重視。