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

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.

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.