壳聚糖及其季铵盐衍生物在皮革抗菌处理中的研究和应用
近年来，壳聚糖因其环保性能和抗菌性能而广泛被应用，特别是在纺织行业中的应用更受关注。然而，随着人们消费水平和生活质量的提高，抗菌皮革制品也成为人们逐渐关注的对象，因此抗菌皮革的开发势在必行。我们知道构成皮革的蛋白质纤维是以多孔型编织状存在的，同时蛋白质分子中含有多种活性基团，因此，很容易使抗菌材料渗透于其中并与之产生结合，从而获得抗菌性能。皮革胶原纤维和纺织品化学纤维有近似的化学组成，因此可以借鉴纺织品行业上的经验以促进皮革抗菌整理工艺的发展。
目前学术界对壳聚糖分子抗菌原理的解释不尽相同，一般认为，是由于壳聚糖分子中质子化的氨基能有效吸附表面显负电性的细菌分子，与细菌表面产生的酸性物质相互作用，在细菌表面形成复杂高分子物质，进而扰乱细菌微生物正常的生理活动，阻碍细菌DNA向RNA的转录，破坏了细菌的基本生理机能以及它的表面和内部组织结构，从而达到抗菌的效果。壳聚糖分子内存在游离的羟基和氨基,可以进一步化学改性，如将它羧甲基化、季铵盐化、磺酸化后所得壳聚糖衍生物不仅水溶性大大增加，而且具有更高的抗菌活性。
考虑到季铵盐化的壳聚糖具有阳离子性，对皮革加脂剂和染料(一般为阴离子型)的结合与吸收有促进作用，本论文采用壳聚糖为原料，以水为介质，与缩水甘油三甲基氯化铵(GTMAC)作用，合成了壳聚糖羟丙基三甲基氯化铵(HTCC)，以用于制革加工中。在合成实验中，在不同配比，不同反应时间和不同反应温度下经过单因素实验考核之后复进行了正交实验设计，并对各合成工艺所得产品的性质加以分析，从而系统的研究了此合成产品的取代度、反应产率以及溶解性能。最终得出了最佳的壳聚糖季铵盐合成条件：反应物摩尔比1∶6，反应温度80℃，反应时间24h。
成功合成目标产品之后，我们把CTS和HTCC首次用于制革加工中。实验方法是利用制革工艺中酸性环境的固油固色工序，将一定量的CTS和HTCC添加到酸性处理液中，使其分子上羟基或氨基与革纤维上大量的羟基产生氢键结合，进而考察了成革的抗菌性能、物理机械性能和染料在皮革纤维上的上染率。
在成革抗菌性能测试实验中，实验方法采用振荡烧瓶法，实验菌种使用金黄色葡萄球菌。实验发现，CTS用量为0.45％，抗菌处理时间为90min，处理液pH值3.0，温度70℃时所得成革的抗菌性能最优，抑菌率为80.3％；HTCC用量为0.4％，抗菌处理时间为60min，处理液pH值3.0，温度70℃时所得成革的抗菌性能最优，抑菌率为92.5％。
对成品革抗张强度、耐撕裂强度和柔软度等某些重要的皮革物理机械性能的考察结果证明，经抗菌处理的皮革和未经抗菌处理的皮革没有明显区别。
对皮革染料上染行为的考察结果说明，CTS的加入对染料分子与革纤维的结合有微弱的影响，平均上染率降低了0.9个百分点，究其原因，可能是由于CTS溶解性能差，少量未与革纤维结合的CTS分子的存在降低了染料分子与革纤维结合的几率。HTCC的加入对染料与革纤维的结合有积极的促进作用，可使染料上染率提升达3个百分点，这可能是由于HTCC较CTS分子不仅水溶性有极大地增强，而且在低pH值处理液中显示出更为强烈的正电性，不仅增强了自身与革纤维结合的几率，而且已经与革纤维结合的HTCC分子也会增加阴离子染料的上染几率。
总之，研究结果证明，将CTS和HTCC引入制革工艺中赋予成革抗菌自洁性能的工作是切实可行的。
皮革;壳聚糖;季铵盐衍生物;抗菌处理
陕西科技大学
硕士
皮革化学与工程
卢行芳
2006
中文
TS529.1
67
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）