Properties of Cotton Fabric Modified with a Chitosan Quaternary Ammonium Salt Nanoparticle

• Autorzy: Wei Z. , Xinlan D. , Jinjie Z.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.1322

Warianty tytułu

PL

Własności tkaniny bawełnianej modyfikowanej nanocząsteczką czwartorzędowej soli amonowej chitozanu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this study, a novel fibre-reactive nanoparticle was synthesised in three steps. First awater-soluble chitosan derivative, N-[(2-hydroxy-3-trimethylammonium)propyl] chitosanchloride (short for HTCC), was prepared by reacting chitosan with 2,3-poxypropyltrimethylammonium chloride. Second the HTCC was further modified by reacting it with N-(hydroxymethyl)-acrylamide to prepare a fibre-reactive chitosan derivative, O-methyl acrylamide quaternary ammonium salt of chitosan (short for NMA-HTCC), which can form covalent bonds with cellulose fibre under alkaline conditions. Thirdly NMA-HTCC nanoparticles were prepared by the ionotropic gelation reaction method. The particle size and TEM researches indicated that the globular NMA-HTCC nanoparticle with a size distribution of 15 - 50 nm was successfully prepared and presented good dispersity and stability. Then the NMA-HTCC nanoparticle was used for the textile finishing of cotton fabric. The modified cotton fabric demonstrated excellent durable wrinkle-resistance and antibacterial activity against Staphylococcus aureus and Escherichia coli, even after 50 repeated launderings. Moreover the shrinkage-resistance of the modified cotton fabric was distinctly improved, and the contact angle was slightly larger, while the whiteness and mechanical properties had not changed in an obvious way.

PL

W pracy syntetyzowano nanocząsteczkę reaktywną wobec włókien w trzech etapach. Najpierw przez poddanie reakcji chitozanu z chlorkiem 2,3-epoksypropylotrimetyloamoniowym otrzymano rozpuszczalną w wodzie pochodną chitozanu, chlorek N-[(2-hydroksy-3-trimetyloamino) propylo] chitozanu (HTCC). Następnie HTCC modyfikowano przez poddanie reakcji z N-(hydroksymetylo)-akryloamidem w celu wytworzenia reaktywnej wobec włókna pochodnej chitozanu, czwartorzędowej soli amonowej O-metyloakryloamidowej chitozanu (NMA-HTCC), która może tworzyć wiązania kowalencyjne z włóknami celulozowymi w warunkach alkalicznych. W kolejnym etapie przygotowano nanocząstki NMA-HTCC metodą jonotropowej reakcji żelowania. Badania rozmiarów cząstek i TEM wykazały, że kuliste nanocząstki NMA-HTCC o rozkładzie wielkości 15-50 nm miały dobrą dyspersyjność i stabilność. Następnie nanocząstki NMA-HTCC zostały użyte do wykańczania tkanin bawełnianych. Zmodyfikowana tkanina bawełniana wykazała się trwałą odpornością na gniecenie i działaniem przeciwbakteryjnym na bakterie Staphylococcus aureus i Escherichia coli, nawet po 50 powtarzanych praniach. Ponadto znacznie poprawiona została odporność na kurczenie się zmodyfikowanej tkaniny bawełnianej, a kąt zwilżania był nieco większy, natomiast biel i właściwości mechaniczne nie uległy zmianie w znaczący sposób.

Słowa kluczowe

EN

fibre-reactive quaternary ammonium salt of chitosan; nanoparticle; cotton fabric; antibacterial activity; wrinkle resistance; laundering durability

PL

czwartorzędowa sól amonowa chitozanu; nanocząstka; tkanina bawełniana; działanie antybakteryjne; odporność na marszczenie; trwałość prania

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 26, no. 4 (130)
• Strony: 116--121
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Wei Z.

• School of Textiles and Clothes, Yancheng Institute of Technology, Yancheng, 224051, Jiangsu, P. R. China

autor

Xinlan D.

• Jiangsu Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau Textile Laboratory, Nanjing, P. R. China

autor

Jinjie Z.

• Jiangsu Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau Textile Laboratory, Nanjing, P. R. China

Bibliografia

• 1. Ye Weijun, Leung Manfai, Xin John, etc. Novel core-shell particles with poly(n-butyl acrylate) cores and chitosan shells as an antibacterial coating for textiles. Polymer[J]. 2005; 46(23): 10538-10543.
• 2. Lu Yanhua, Cheng Dehong, Lu Sheng .etc. Preparation of quaternary ammonium salt of chitosan nanoparticles and their textile properties on antheraea pernyi silk modification. Textile Research Journal [J]. 2014; 84(19): 2115-2124.
• 3. Lu Yanhua, Liu Zhimei, Lin Jie. Synthesis of reactive quaternary ammonium salt of chitosan and its application on antibacterial finishing of tussah silk. Journal of Textile Research [J]. 2010; 31(4): 88-92.
• 4. SS Silva, SG Caridade, JF Mano, etc. Effect of crosslinking in chitosan/aloe verabased membranes for biomedical applications. Carbohydrate Polymers [J]. 2013; 98(1): 581-588.
• 5. Fu Xiaorong, Shen Yun, Jiang Xue. Chitosan derivatives with dual-antibacterial functional groups for antimicrobial finishing of cotton fabrics. Carbohydrate Polymers [J]. 2011; 85(1): 221-227.
• 6. Li Qin, Wang Chen, Jia Mengxue. The effect of reactive quaternary ammonium salt of chitosan on structure and properties of cotton fibers. Journal of Xian Polytechnic University [J]. 2015; 29(3): 277-282.
• 7. Spinelli Viviane A, Laranjeira Mauro CM, Fávere Valfredo T. Preparation and characterization of quaternary chitosan salt: adsorption equilibrium of chromium(VI) ion. Reactive & Functional Polymers [J]. 2004; 61(3): 347-352.
• 8. Lim SH, Hudson SM. Synthesis and antimicrobial activity of a water-soluble chitosan derivative with a fiber-reactive group. Carbohydrate Research [J]. 2004; 339(2): 313-319.
• 9. Lu Yanhua,Wang Lijiang, Liu Zhimei. Preparation and characterization of low molecular weight chitosan nano-particles in textile finishing. Journal of Eastern Liaoning University [J]. 2009; 2(16): 93-96.
• 10. Mohamed Nadia A, Mohamed Riham R, Rania S Seoudi. Synthesis and characterization of some novel antimicrobial thiosemicarbazone O-carboxymethyl chitosan derivatives. International Journal of Biological Macromolecules [J]. 2014; 63(11):163-169.
• 11. Karin Corsi, Fatiha Chellat, L'HocineYahia, etc. Mesenchymal stem cells, MG63 and HEK293 transfection using chitosan-DNA nanoparticles. Biomaterials[J]. 2003; 24(7): 1255-1264.
• 12. Shen Chiarui, Wu Shuting, Tsai Zei Tsan, etc. Characterization of quaternized chitosan-stabilized iron oxide nanoparticles as a novel potential magnetic resonance imaging contrast agent for cell tracking. Polymer International [J]. 2011; 60(6): 945-950.
• 13. Wang Cheng, Lin Hong, Chen Yuyue. Influences of nano-Chitosan on anti-Bacterial and wrinkle-resistant performances of mulberry silk fabrics. Silk [J] 2013; 1(50), 10-13.
• 14. Zhang Desuo, Chen Lin, Zang Chuanfeng, etc. Antibacterial cotton fabric grafted with silver nanoparticles and its excellent laundering durability. Carbohydrate Research [J]. 2013; 92(1): 2088-2094.
• 15. Yang Huichia, Wang Wenhong, Huang Kuoshien. Preparation and application of nanochitosan to finishing treatment with anti-microbial and anti-shrinking properties. Carbohydrate Research [J]. 2010; 79(1): 176-179.
• 16. Xu Shufang, Xu Yongmei, Chen Jiangang. Preparation and controlled release of quaternized chitosan nanoparticles as a proteincarrier. Wuhan University Journal [J]. 2004; 6(50): 721-725.
• 17. Zhang Wei and Zhou JingJie. Salt-free dyeing properties of cotton fabric treated with reactive quaternary ammonium salt of chitosan (NMA-HTCC). Textile Auxiliaries [J]. 2014; 2(31):42-45.
• 18. Zhen Lili, Fu Xiaorong, Cheng Jian. Dyeing properties of HTCC treated wool fabrics with acid dyes. Journal of Textile Research [J]. 2014; 8(35), 59-63.
• 19. Wang Cheng, Chen Yuyue, Lu Yanhua． Preparation of chitosan nanoparticles and their effect on performance of silk fiber. Silk [J]. 2006; 8: 32-34．
• 20. Baran T, Mentes A, Arslan H. Synthesis and characterization of water-soluble Ocarboxymethyl chitosan Schiff bases and Cu (II) complexes. International Journal of Biological Macromolecules [J]. 2015; 72, 94-103.
• 21. Zhang Wei, Cheng Yougang, Chen Yuyue. Salt-free reactive dyeing of Bombyx Mori silk fabric treated by chitosan quaternary ammonium salt (HTCC). Textile Auxiliaries [J]. 2012;29:39-43.
• 22. Fan L, Wu P, Zhang J, etc. Synthesis and anticoagulant activity of the quaternary ammonium chitosan sulfates. International Journal of Biological Macromolecules [J]. 2012; 50(1): 31-36.
• 23. OM Dragostin, SK Samal, M Dash, etc . New antimicrobial chitosan derivatives for wound dressingapplications. Carbohydrate Polymers [J]. 2016;141(1):28-40.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).