способ обработки волокнистых материалов для придания антимикробных и фунгицидных свойств

Формула изобретения

Способ обработки волокнистых материалов включает предварительное приготовление слабощелочного водного состава, рН которого устанавливается гидроксидом аммония, содержащего агрегативно-устойчивые наноразмерные частицы серебра, казеин, алкилдиметилбензиламмоний хлорид, при следующем содержании компонентов, мас.%:

наночастицы серебра	0,0012-0,06
казеин	0,05-0,2
алкилдиметилбензиламмония хлорид	0,25-1,5
рН	7,5-8,0
вода	остальное,

затем пропитывание этим составом при комнатной температуре волокнистого материала, отжим до содержания воды 150 мас.% и последующую обработку раствором пальмитата натрия с концентрацией 0,22-1,3 мас.%, отжим до содержания воды 150 мас.% и сушку при температуре 105-110°С до влажности 9-10 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической технологии волокнистых материалов, в частности к их модификации за счет обработки составами для придания антимикробных и фунгицидных свойств.

Известен водный состав для придания волокнистым материалам антимикробных свойств, включающий алкилдиметилбензиламмония хлорид и йодид калия (пат. РФ 2178029, 10.01.2002, D06M 11/13, D06M 13/328).

Недостатком технического решения является высокий расход биоцидных препаратов и недостаточный спектр антимикробного действия, а при эксплуатации готовых изделий имеет место вымывание биоцидных препаратов, которые оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду.

В настоящее время значительный интерес вызывает получение антибактериальных волокнистых текстильных материалов, включающих наноразмерные частицы серебра, меди и других металлов. Известно, что ионы серебра обладают бактерицидным, противовирусным, противогрибковым и антисептическим действием. Поддерживать их постоянную концентрацию в растворе можно при наличии наноразмерных частиц серебра, так как между атомарной и ионной формой устанавливается химическое равновесие. Различные технологии позволяют фиксировать стабилизированные наночастицы серебра на волокнах.

Такая обработка известна, например, из патентов: CN 1721590, DO IF 1/10, 18.01.2006; CN 1673425, D01F 2/10, 28.09.2005; WO 2006049478, A01N 59/16, 11.05.2006.

Наиболее близким аналогом предлагаемого решения является способ антимикробной отделки целлюлозосодержащего текстильного материала, заключающийся в предварительном приготовлении модифицирующего водного раствора соли серебра, погружение в него текстильного материала с последующим, отжимом и сушкой (пат. РФ № 2401349, D06М 16/00, 2009 г.).

Недостатком способа является качественная и количественная неопределенность получаемого состава, так как в предлагаемом способе восстановления ионов серебра наиболее вероятным процессом является образование частиц оксидов серебра неизвестных размеров и, как следствие, недостаточный спектр биоцидного действия.

Технической задачей предлагаемого изобретения является получение на основе стабилизированного гидрозоля серебра с точно определенным диапазоном размеров частиц экологически безопасных модифицированных волокнистых материалов с расширенным спектром антимикробных и фунгицидных свойств, сохраняющихся после влажно-тепловых обработок.

Поставленная задача решается следующим образом:

способ обработки волокнистых материалов включает предварительное приготовление слабощелочного водного состава, рН которого устанавливается гидроксидом аммония, содержащего агрегативно устойчивые наноразмерные частицы серебра, казеин, алкилдиметилбензиламмоний хлорид, при следующем содержании компонентов, мас.%:

наночастицы серебра	0,0012-0,06
казеин	0,05-0,20
алкилдиметилбензиламмония хлорид	0,25-1,50
рН	7,5-8,0
вода	остальное,

затем пропитывание этим составом при комнатной температуре волокнистого материала, отжим до содержания воды 150 мас.% и последующую обработку раствором пальмитата натрия с концентрацией 0,22-1,3 мас.%, отжим до содержания воды 150 мас.% и сушку при температуре 105-110ºС до влажности 9-10 мас.%.

Состав для обработки материала получают следующим образом: в гидрозоль серебра, стабилизированный сополимером акриламида с акриловой кислотой, с диапазоном размеров частиц от 4 до 12 нм, полученного по патенту RU № 2405557, А61К 33/38, A61L 15/44, опубл. 10.12.2010 г., при комнатной температуре вводят казеин, предварительно растворенный в слабощелочном растворе гидроокиси аммония, и хлорид алкилдиметилбензиламмония.

Приготовленным составом пропитывают на плюсовке волокнистый материал, затем отжимают до содержания воды 150 мас.%, обрабатывают в растворе пальмитата натрия, отжимают до содержания воды 150 мас.% и высушивают при температуре 105-110ºС до влажности 9-10 мас.%.

Введение казеина повышает агрегативную устойчивость состава при хранении и разбавлении, так как увеличивается вязкость и механическая прочность межфазных слоев стабилизатора, представляющего собой сополимер акриламида с акриловой кислотой.

Узкий слабощелочной диапазон значений рН раствора 7,5-8,0 необходим для растворения казеина. При более низких значениях рН растворимость казеина снижается, а при более высоких возможно окисление атомарного серебра.

Алкилдиметилбензиламмония хлорид легко удаляется из материала при стирке и, обладая очень высокой бактерицидностью, оказывает неблагоприятное побочное действие, загрязняя окружающую среду. Поэтому в предлагаемом способе алкилдиметилбензиламмония хлорид переводят в состояние мало растворимой и слабо диссоциирующей соли, путем введения пальмитата натрия. Эта соль, адсорбируясь на поверхности волокон, позволяет поддерживать в растворе постоянную достаточно низкую концентрацию алкилдиметилбензиламмония хлорида, необходимую для пролонгирования бактерицидности.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1

Приготавливают 500 мл водного состава, содержащего в мас.% по сухому веществу:

наночастицы серебра	0,06
казеин	0,2
алкилдиметилбензиламмония хлорид	0,25
рН	7,5-8,0

Приготовленным составом пропитывают на плюсовке стелечное нетканое полотно поверхностной плотностью 200 г/м², содержащее 35 мас.% регенерированного шерстяного волокна, 15 мас.% полиэфирного волокна, 0,33 текс длиной 65 мм и 30 мас.% полиакрилонитрильного волокна 0,33 текс длиной 65 мм, отжимают до содержания воды 150 мас.%. Затем осуществляют пропитку в растворе, содержащем 0,22 мас.% пальмитата натрия, отжимают до содержания воды 150 мас.% и высушивают при температуре 105-110ºС до влажности 9-10 мас.%.

Пример 2

Приготавливают 500 мл водного состава, содержащего в мас.% по сухому веществу:

наночастицы серебра	0,012
казеин	0,05
алкилдиметилбензиламмония хлорид	1,0
рН	7,5-8,0

Приготовленным составом пропитывают на плюсовке х/б ткань «Молескин» поверхностной плотностью 120 г/м², отжимают до содержания воды 150 мас.%, затем осуществляют пропитку в растворе, содержащем 0,87 мас.% пальмитата натрия, отжимают до содержания воды 150 мас.% и высушивают при температуре 105-110ºС до влажности 9-10 мас.%.

Пример 3

Приготавливают 500 мл водного состава, содержащего в мас.% по сухому веществу:

наночастицы серебра	0,0012
казеин	0,1
алкилдиметилбензиламмония хлорид	1,5
рН	7,7-8,0

Приготовленным составом на плюсовке пропитывают полуфабрикат детского полушерстяного одеяла поверхностной плотностью 380 г/м² и отжимают до содержания воды 150 мас.%. Затем осуществляют пропитку в растворе, содержащем 1,3 мас.% пальмитата натрия, отжимают до содержания воды 150 мас.% и высушивают при температуре 105-110ºС до влажности 9-10 мас.%.

Оценку микробиологической активности обработанных предлагаемым составом волокнистых материалов осуществляют по методу «агаровых пластин» в соответствии с «Методами испытаний дезинфекционных средств для оценки их безопасности и эффективности». МЛ 1998 г. Минздрава РФ.

Данные микробиологической активности волокнистых материалов, модифицированных по примерам 1-3, представлены в таблице.

Характеристика антимикробной и фунгицидной активности модифицированных волокнистых материалов
Пример	Зона задержки роста тест - микроорганизмов, мм
Staphylococcus aureus	Bacillus cereus	Esherichia coli	Candida albicans
1	6±0,5	3±0,5	3,5±0,5	4±0,5
2	9±0,5	6,5±0,5	7,5±0,5	8,5±0,5
3	19±0,5	15±0,5	16±0,5	16,5±0,5
(сравнительный): наночастицы серебра, казеин, гидроксид аммония, вода	3±0,5	1,5±0,5	2±0,5	0,5±0,5

Результаты, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый состав обладает более широким спектром биоцидности по отношении к сравнительному составу, например по Bacillus cereus и Candida albicans.

Полученные в примерах 1-3 образцы были подвергнуты 5-кратным стиркам в автоматической стиральной машине, в режиме «хлопок» при температуре 40ºС в течение 40 мин с отжимом 600 об/мин. При этом использовали синтетическое моющее средство, смягчающее воду - SА8 (США). Данные микробиологической активности показали уменьшение зон задержки от 10 до 15% от исходных значений.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать волокнистые материалы, с устойчивыми к влажным обработкам антимикробными и фунгицидными свойствами и с более широким спектром биоцидности.