（纺织化学与染整工程专业论文）棉织物纳米银抗菌整理[纺织化学与染整工程专业优秀论文].pdf

棉织物纳米银抗菌整理 棉织物纳米银抗菌整理 摘要 近年来，随着生活水平的提高，人们的健康环保意识不断加强， 在注重服装美观、舒适性的同时，对其卫生保健功能提出了更高的要 求，因此具有抗菌功能的纺织品越来越受到人们的青睐。银由于其抗 菌能力强，并且具有广谱的杀菌性能己成为当前抗菌剂发展的热点之 一。 本论文选用含银抗菌剂对棉织物进行抗菌整理，分别采用两种方 法：一种是先制备纳米银溶胶，并将其应用于织物整理；另一种是采 用在位还原法进行织物银抗菌整理。 论文对影响纳米银溶胶制备的因素和工艺条件进行了研究，通过 测定不同条件下所制备的银溶胶的粒度分布，优化了制备工艺。最终 得到了一种粒度分布集中、粒径约为1 5 2 0 n m 、能够较长时间稳定分 散的纳米银溶胶。 将制得的纳米银溶胶用于棉织物抗菌整理，对比了不同的浴比、 不同干燥方式对处理效果的影响。通过测定处理后织物的白度、银含 量以及耐洗牢度，优化了整理工艺，并对处理后的织物进行抗菌性能 测试。结果表明将纳米银溶胶用于织物抗菌整理可以达到很好的效 果，经过十次洗涤后织物上银含量保留率在8 1 以上。当处理织物上 t 麟 棉织物纳米银抗菌整理 聊甚址硼纠l 眦”1 点! 生j ， 研蚓向- ! f 妻i j 肓曲果x 干单 银含量为6 犁g g 。1 左右时，织物抑菌率可以达到9 9 9 ，结合处理织 物的耐洗牢度结果，可以推测当纳米银溶胶浓度大于1 0 m g l 1 时，处 理织物经过1 0 次洗涤后仍然具有很好的抗菌性能。 另外，在两浴法直接在织物上还原硝酸银生成单质银的整理工艺 中，对浸轧法和浸渍法进行了比较。结果表明，在相同整理剂浓度下， 浸渍法处理织物上银含量高，原因可能是在浸渍法中，银离子能更充 分地渗入纤维。在浸渍法中分别对烘干和汽蒸两种干燥方式进行了探 讨，并对汽蒸过程中影响织物白度和银含量的参数，如汽蒸时间、汽 蒸温度、汽蒸湿度进行了优化。结果表明，浸渍汽蒸法处理可使织物 在白度仅稍有降低的情况下获得较高的银含量，同时处理后的织物具 有很好的耐沈牢度，经1 0 次洗涤后织物上银含量保留率在9 3 以上， 经5 0 次洗涤后，含量保留率在6 2 以上。将浸渍汽蒸法处理的棉织 物进行抗菌性能测试，结果表明，当织物上银含量为6 毗g 9 4 时，即 当a g n 0 3 溶液中银浓度为8 m g l 1 时，处理织物经过1 0 次洗涤后， 抑菌率可以达到9 9 9 。同时结合处理织物的耐洗牢度结果，可以推 测当a g n 0 3 溶液中银浓度大于1 5 m g l - 1 时，处理织物经过5 0 次洗涤 后仍然具有很好的抑菌能力。 同时，论文还对一浴法在棉织物上直接还原硝酸银的抗菌整理工 艺进行了初步探讨。总体来看，在整理液中银浓度相同的情况下，一 浴法处理织物上的银含量较两浴法的低，耐洗牢度也是两浴法占优。 关键词：棉织物，纳米银，抗菌，汽蒸，银含量 n 。 碧季天学 蕊5 a 也翻1 1 薯r 三f ，r 棉织物纳米银抗菌整理 a n t i b a c t e r i a lf i n i s h i n go fc o t t o nf f 气b r i cw i t h n a n 0 s i z e ds i l 厂e r a b s t r a c t n o w a d a y s ，a l o n gw i t ht h ei m p r o v e m e n to fl i v i l l gs t a n d a r d ，p e o p l e s a w a r e n e s so fh e a l t ha n d e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nh a si n c r e a s e d m o r ca t t e n t i o nh a sb e e np a i dt 0t h es a n i t a t i o na n dh e a l t h p r o t e c t i o nc o m p a r e dt ot h ea e s t h e t i cv a l u e 柚dc o m f o r t0 ft h ef a b r i c ，f a b r i c sw h i c hh a v e a n t i b a c t e r i a lf u n c t i o ng e tm o f ea n dm o r ef a v o r b e c a u s eo fi t s s t r o n gi n h i b i t o r ya n db a c t e r i c i d a l e 脏c t sa sw e u 硒ab r o a ds p e c t m mo fa n t i m i c r o b i a la c t i v i t i e s ，s n v e rn a n 0 - p a n i c l e sh a sb e e np a i d 铲e a ta t t e n t i o n i nt h i sp a p e r ，s i l v e rw a su s e da sa n t i b a c t e r i a la g e n tt of i n i s hc o t t o nf a b r i c t 、v od i f ：f e r e n tm e t h o d sw e r eu s e dt 0e n d o 、t h ec o t t o nf a b r i cw i t ha n t i b a c t e r i a la c t i v i t y ： s y n t h e s i so fn a n o - s i z e ds i l v e rc o l l o i d a ls o l u t i o n ，a n dt h ea p p l i c a t i o nt oc o t t o nf a b r i c ；c o t t o nf a b r i c s w e r ei m p a r t e da n t i b a c t e r i a la c t i v i t yb yt r e a t i n gw i t ha ni i l s i t um e t h o do fr e d u c i l l gs i l v e ri o n si n t h e f a b r i c i nt h i sp a p e r v a r i o u sf a c t o r sa n dp r o c e s sc o n d i t i o n sw h i c ha f 托c tt h es y n t l l e s i so fn a n o s i z e d s i l v e rc o l l o i d a ls o l u t i o nw e r ed i s c u s s e d b ym e a s u r i n gt h ea v e r a g e s i z eo fs i l v e rp a r t i c l e s s y n t h e s i z e di nd i f 托r e n tc o n d i t i o n s ，t l l ep r e p a r a t i o nm e t h o dw a so p t i m i z e d f i n a l l yau n 讧6 加l y d i s p e r s e ds i l v e rc o l l o i d a ls o l u t i o nw a so b t a i n e da n di tp e r f b n n e dg o o ds t a b i l i t y t l l l ep a r t i c l es i z e s o ft h es y n t h e s i z e ds i l v e fw e r e1 5 2 0 l l ma c c o r d i n gt ot h et m n s m i s s i o ne l e c t f o nm i c r o s c o p y t i l l e nt h en a n o s i z e ds i l v e rc o l l o i d a ls o l u t i o nw a sa p p l i e dt 0t h ea n t i b a c t e r i a lf i n i s h i n g0 f c o t t o nf a b r i c 1 n h ef a c t o r sa f f e c t i n gt h ep e 怕册a n c eo ft h e 缅i s h e dc o t t o nf a b r i cw e r e 锄1 y z e d ， s u c ha sl i q u o rm t i o ，t h ew a y st h ef a b r i cd r i e d t 1 l ef i n i s h i n gp r o c e s sw a so p t i m i z e db ym e a s u r i n g t h es i l v e rc o n t e n t ，w h “e n e s sa n dw a s h i n gd u r a b i l i t y0 ft h ef a b r i c t h e 柚t i b a c t e r i a la c t i v i t yo ft l l e f i n i s h e d t t o nf a b r i cw a si n v e s t i g a t e du s i n gg r a mp o s i t i v eb a c t e r i as t a p h y l o c o c c u sa u r e u s ( s i i i 。 幕毒乏学 比矗；瓤址铺烈锄瞰 f 棉织物纳米银抗菌整理 a u r e u s ) t 1 l er e s u l t ss h o w e dt h a tc o t t o nf a b r i cf i n i s h e dw i t hn a n o s i z e dc o l l o i d a ls i l v e rh a dav e r y g o o dp e r f 0 珊a n c e a f t e r1 0t i m e s w a s h e s ，t l l es i l v e rc o n t e n to nt h ef a b r i cc o u l dr e m a i na b o v e 8 1 t l l l ei i l h i b i t i o no ft h ec o l o n yc o u n to fs a u r e u sw a s9 9 9 w h e nt h es i l v e rc o n t e n to nt h e f i n i s h e dc o t t o nf a b r i cw a sa b o u t6 犁g g 一c o m b i n e dw i t ht h ew a s h i n gd u r a b i l i t yo ft h e 缅i s h i n g ， i tc o u l db es a i dt h a tw h e nt h ec o n c e n t r a t i o no ft h ec o u o i d a ls i l v e rw 勰1 0 m g l - 1 ，t h ef i n i s h e d f a b r i ca f t e r1 0 t i i l l e s w a s h e sc o u l ds t i l ih a v eav e r yg o o da n t i b a c t e r i a la c t i v i t y a c o m p a r i s o no fp a d d i n gp r o c e s sa n di m p r e g n a t i n gp r o c e s sw a sm a d ei nt l l ep r o c e s so fi n s i t us y n t h e s i so fn a n o - s i z e ds n v e rp a n i c l e si nc o t t o nf a b r i ci n 帆7 0b a t h e s t h ef c s u l t ss h o w e dt h a t w i t ht h es a m ec o n c e n t r a t i 叩o fa g n 0 3 s o l u t i o n ，t h ei i i l p r e g i l a t e df a b r i c sh a di 加c hh i g h e rs i l v e r c o n t e n tt h a nt h ep a d d e d e s t h i sw a sp o s s i b l yd u et 0t h eh i g h e rf i b e ra c c e s s i b i l i t yi nt h e i m p r e g n a t i n gp r o c e s s i nt h ei m p r e g n a t i i l gp r o c e 豁，t 、od i 虢r e n tm e t h o d sw e r ea p p l i e do nt h e c o t t o nf a b r i c ：d r y i n ga n ds t e a m i i l g ，t h e i ri n n u e n c eo nt h ef a b r i cw a sa l s od i s c u s s e d m e a i l w h i l e t l l ef a c t o r sw h i c ha f f e c t e dt h es i l v e rc o n t e n ta n dw h i t e n e s s0 ft h ef i n i s h e df a b r i c i ns t e a m i n g p r o c e s ss u c ha st l l et i m eo fs t e 锄i n g ，t h es t e a m i n gt e n l p e r a t u r ea j l dt h eh u m i d i t yw e r eo p t i m i z e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ，c o t t o nf a b r i cf i n i s h e dw i t hs t e 锄i n gm e t h o dc o u l do b t a i l lh i g h e r s i l v e rc o n t e n tt h a no t h e rm e t h o d sa n dt h ew h i t e n e s so ft h ef i n i s h e df a b r i cd i d n td e c i e a s em u c h m e a l l w h i l et h ef i n i s h e df a b r i ch a de x c e l l e n tw a s h i n gd u m b i l i t y ，a f t e r1 0t i m e s w a s h e s ，t h es i l v e r c o n t e n to ft h ef a b r i cc o u l dr e m a i na b o v e9 3 ，e v e na f t e r5 0t i m e s w a s h e s ，t l l es i l v e fc o n t e n to f t h ef a b r i cc o u l ds t i l lr e m a i na b o v e6 2 t h ea n t i b a c t e r i a la c t i v i t yo ft h e 伽i s h e dc o t t o nf a b r i cw a sa l s oi n v e s t i g a t e du s i n gg m m p o s i t i v eb a c t e r i as t a p h y l o c o c c u s 肌r e u s ( s 扑r e u s ) n ei n h i b i t i o no ft h ec o l o n yc o u n to fs a u r e u sw a s9 9 9 w h e nt h es i l v e rc o n t e n to ft h ef i n i s h e dc o t t o nf a b r i cw a sa b o u t6 毗g g 。1 ( w h e n t h ec o n c e n t n t i o no ft h es i l v e ri na g n 0 3 l u t i o nw a s8 m g l - 1 ) c o m b i n e dw i t l lt h ew a s h i n g d u r a b n i t yo ft l l ef i n i s h i n g ，i tc o u l db es a i dt h a lw h e nt h ec o n c e n t r a t i o no ft h es i l v e ri na g n 0 3 s o l u t i o nw 舔a b o v c1 5 m g l 1 ，t h ef i n i s h e df a b r i ca f t e r5 0t i m e s w a s h e sc o u l ds t i l lh a v eav e r y g o o da n t i b a c t e r i a la c t i v i t y 1 n h ea p p l i c a t i o n0 fi ns i t us y n t h e s i so fn a n o s 汝ds i l v e rp a n i d e si nc o t t o nf a b r i ci no 鹏b a t h w a sa l s oc a r r i e do u t g e n e r a u y ，w i t l lt h es a i i l ec o n c e n t r a t i o no fs i l v e ri nt h ef i n i s h i n gs o l u t i o n ，t h e 雾辜天学 棉织物纳米银抗菌整理 t w ob a t h e sm e t h o dw a sb e t t e rt h a n o n eb a t hm e t h o db o t l li m c o n s i d e r i n gt h es i l v e rc o n t e n ta n d w a s h i n gd u r a b i l i t yo ft h ef a b 血 w u y a r o n g ( d y e i n g 柚df i n i s h i n g ) s u p e r v i s e db yx j a n gz h o u k e yw o r d s ：c o t t o nf a b r i c ，n a n o s i z e ds i l v e rp a r t i c l e s ，a n t i b a c t e r i a lf i n i s h i n g ，s t e a m i n g ， s i l v e rc o n t e n t v 。 棉织物纳米银抗菌整理 附件一： 东华大学学位论文原创性声明 本文郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本 人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用 的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的 内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律 结果由本人承担。 学位论文作者签名：昊五 日期：缈舅年f 月7 同 雾季天学 珏蕊硼! 一忭棉织物纳米银抗菌整理 附件二： 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。 本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存或汇编本学位论文。 保密口，在一年解密后适用本版权书 本学位论文属于 不保密留。 学位论文作者签名：呈夏索 日期：砌孚年，月7 日 指导教师签名： 日期： 口矿年f 月矿日 。 棉织物纳米银抗菌整理 1 1 引言 1 绪论 在自然界物质循环消长的过程中，微生物的存在极为广泛，这些微生物中有 细菌、病毒、真菌及藻类等。由于纺织品是传递病菌的一个重要媒介，所以人们 在日常生活中会不可避免地接触到各种各样的微生物。一般情况下，我们感觉不 到致病菌的危害，但是当条件适宜时，人体皮肤上的致病菌就会大量繁殖，并通 过皮肤、呼吸道、消化道以及血液对人体健康造成极大的危害，这是致病的主要 原因之一。尤其是细菌，数量庞大，严重威胁着人类的健康【1 1 。在世界范围内因 细菌传染而引起的包括霍乱、肺炎、疟疾、结核和肝炎等导致人类死亡的事件频 频发生，让人谈菌色变。从1 9 9 6 年日本大面积爆发的o 1 5 7 大肠杆菌感染事件， 至今让人惶恐的登革热、出血热等流行病，到非典型肺炎，无不向我们证实：良 好的生活习惯、环保健康的生存环境和强健的身体素质，才是抵御有害微生物侵 害最有效的方法。细菌无处不在，哪怕洗干净的衣服，穿上几个小时后，每c m 2 的细菌可以达上亿个。全球每年因细菌感染导致死亡的人数接近2 0 0 0 万，占死 亡总数的3 0 以上；各医院的交叉细菌感染率则超过1 0 【2 1 ，因此抗菌始终是人 们保障健康的重要任务。广义的“抗菌”定义非常广泛，包括杀菌、抑菌、消毒和 防菌多种含义，纺织品中的抗菌一般是指抑菌或者杀菌。 1 2 织物的抗菌整理 1 2 1 织物抗菌整理的必要性 纺织品由于能够提供给细菌水分、温度、营养，因此会促进细菌在其表面的 生长。不同种类的细菌进攻纺织品，影响了纺织品的美观和服用性能。 对于一些含棉成分高的纺织品，它们和人体环境很相似，提供了适合细菌生 长的理想环境，特别是在脏乱的环境中。另外，一些纺织品整理剂，人体汗液中 所含有的氨基酸盐、羧酸盐，死的皮肤细胞或者是皮肤所分泌的油脂都可能会成 为细菌生长所需营养物质的来源。 纤维素本身并不是一种营养物质，但是许多细菌能制造细胞外的纤维素酶， 将纤维素降解为葡萄糖，这就会进一步促进细菌的生长以及纤维的降解。 。 棉织物纳米银抗菌整理 棉是一种亲水性的多孔纤维。有统计说明，出汗的人每小时的出汗量为 1 0 0 9 ，这些都被衣服和被子所吸收。湿润的环境就为细菌的生长提供了足够的水， 同时周围的环境也为细菌的生长提供氧气【3 1 。 由于细菌的危害，首先在日本掀起了“抗菌潮”，而后，在中国、韩国、美 国，抗菌学家们积极开发了一系列抗菌材料，广泛应用于公共场所、卫生医疗、 居民住宅、纺织服装，甚至凡是能与手接触的同常生活用品、生产用具、儿童玩 具等都使用了抗菌材料，以防止有害细菌的感染。 近年来，随着生活水平的提高，人们的健康环保意识不断加强，在注重服装 的美观、舒适性能的同时，对其卫生保健功能提出了更高的要求。生产具有抗菌 功能的纺织品是使人们免受或少受细菌侵害的有效途径之一，因此具有抗菌功能 的纺织品越来越受到人们的青睐【引。 1 2 2 抗菌整理剂的分类 抗菌材料中起关键作用的是抗菌剂( a n t i b a c t e r i a la g e n t ) ，它是被添加到抗 菌材料中，具有抑制细菌生长、繁殖或将其杀死的制剂。 纺织用抗菌剂可分为天然、有机和无机三大类。有机类抗菌剂品种多，是目 前使用最为广泛的一类抗菌剂，但存在耐高温稳定性差等问题，难以用于合成纤 维纺丝工艺；天然类抗菌剂通常具有良好的安全性，但其应用范围窄，多数严重 影响织物的色光；无机抗菌剂由于具有安全性高、耐热性能好、使用寿命长、无 挥发等优点，已成为当前抗菌剂发展的热点之一。其中大部分是利用银、铜、锌 等金属本身所具有的抗菌能力，将其加入到制品中获得具有抗菌性的材料。 1 2 3 银系抗菌整理剂 银作为一种高效的抗菌剂已经被使用了很多年。它具有广谱的杀菌性能、对 人体低毒，特别是在伤口的愈合方面起到了很大的作用【5 1 。由于具有很好的杀菌 特性，银已被商业化应用【倒。已有研究表明，在众多具有抗菌作用的金属中，银 具有很强的抗菌作用l 刀，其杀灭和抑制细菌的强度规律如下： a g h g c u c d c r n i p b c o z n f 色 因h g 、c d 、p b 、c r 对人体有残留性毒害，n i 、c o 、c u 离子对物体有染色作用， 不宜用于纺织纤维中，实际上常用的金属抗菌剂是a g 、z n 及其化合物。而锌的 抗菌强度仅为银的1 1 0 0 0 。德国科学家已经发现极微量的银离子就可以将细菌杀 灭，并称之为杀菌的微动力作用。同时银抗菌又具有良好的耐洗性，并且对人体 无毒无刺激，因而目前银抗菌剂在无机抗菌剂中占主导地位【引。 1 2 3 1 银抗菌整理剂的发展1 9 1 1 j 2 。 枣季天学 赢蕊口：一圩 棉织物纳米银抗菌整理 银作为抗菌整理剂其发展主要经历了这样几个阶段： ( 1 ) 胶态银溶液( c o l l o i d a ls i l v e rs o l u t i o n s ) ：1 9 6 0 年前使用的银基本上是 胶态银溶液的形式。在胶态银溶液中，纯银颗粒在静电的作用下互相排斥，悬浮 在溶液中，其质量浓度为3 5 m l 。这种材料的抗菌性能很高，并且没有细菌抵 抗性。但是由于暴露在空气中其稳定性很差，实用价值不高。 ( 2 ) 蛋白银( s i l v e rp r o t e i n s ) ：当银与小分子量的蛋白质结合后，在溶液 中变得更稳定，但是抗菌性能比纯银差，因此很快就被一些无机银盐取代了。 ( 3 ) 银盐( s i l v e rs a l t s ) ：2 0 世纪6 0 年代，许多银的无机盐被开发出来。当 与a g c l ，a g n 0 3 ，a 9 2 s 0 4 等结合后，银变得更为稳定。a g n 0 3 是使用最多的银 盐，但是在浓度超过2 后有一定的毒性。o 5 的a g n 0 3 水溶液一度是治理烧伤 病人的标准溶液，但是，硝酸基团对伤口和人体细胞有毒性，它能降低伤口的愈 合速度。 ( 4 ) 磺胺嘧啶银( s i l v e rs u l f a d i a z i n e ) ：2 0 世纪7 0 年代磺胺嘧啶银被引入烧 伤病人的治理中。在含1 磺胺嘧啶银的乳液中，银离子与丙二醇、硬脂醇、，异 丙基十四烷酯等结合，使用在伤口上后，银离子被缓慢地释放出来，起到抗菌的 作用。 ( 5 ) 纳米结晶银( n a n o c r v s t a l l i n es i l v e r ) ：纳米结晶银是一种可以持续的 释放银的系统，在过去的几年里，纳米结晶银被用于抗菌整理已经成为最新的和 最重要的一种“创新革命 ，这种创新体现在纳米结晶银本身可以“植入”敷料， 在使用的过程中被缓慢地释放出来。近年来的研究和发展表明，纳米银粒具有优 异的抗菌活性。据报道美国公司生产的纳米银织物，商品名a c t i c o a t ，其抗菌性 能高于可溶性银离子，将其用作控制烧伤、烫伤感染的药物效果十分良好l l 引。 1 2 3 2 银抗菌机理 目前关于银抗菌机理的研究结果并不成熟，主要有两种假说较为普遍接受。 一种是缓释接触反应说。含银抗菌材料中的银离子因化学性质活泼而保持相 当高的活性，能与细菌体内带负电的活性酶产生库仑引力而强烈吸附，并与酶蛋 白中的活性基团s h 、n h 2 等发生作用，使蛋白质凝固，从而可破坏细胞合成酶 的活性，使细胞丧失分裂繁殖的能力而死亡【1 3 ，1 4 l 。细菌死亡后，银离子又会从细 菌尸体中游离出来，再和其它细菌结合，因此可使抗菌材料具有抗菌性能的长效 性。据测定，水中含银离子为0 0 5 m g l 时就能完全杀灭大肠杆菌，并保持在长达 9 0 天内无新的菌种繁衍。其机理简示如下： 5 h s a s ， 薅 十2 a g = i 囊 + 2 h + l| s h s g 银可强烈吸引细菌体内酶蛋白的巯基，并迅速结合，使其丧失活性，致使细 3 棉织物纳米银抗菌整理 雎倒艟i l 硼珊l 眦靠素基2 u 坳1 2 山盆a ，芹翻用x 干单 菌死亡【1 5 l 。 另一种是活性氧催化反应说。抗菌材料中分布的微量银可激活空气或者水中 的氧，产生羟基自由基及活性氧离子o 厶，活性氧离子有极强的化学活性，能与 细菌及多种有机物发生氧化反应，这些活性氧可以导致d n a 链中的碱基之间的 磷酸二酯键的断裂，引起d n a 分子单股或双股断裂，破坏d n a 双螺旋结构， 从而破坏微生物细胞的d n a 复制而紊乱细胞的代谢，起到抑制或者杀灭细菌的 作用。 1 2 4 纳米材料的制备方法 在过去的几十年里，由于在技术上很难获得单质形式的银，因此银用作抗菌 整理主要是以化合物的形式存在的。随着现在纳米技术的快速发展，人们试图把 这种技术应用到织物的抗菌整理上【1 6 j 。当材料尺寸减少到纳米级时，就会获得 奇特的物理性能【1 7 1 。 纳米材料的制备方法有：物理法( 如真空冷凝、物理粉碎等方法) ，及化学 法( 如气相沉积、液相沉积、水热合成、苯合成、溶胶凝胶、微乳液等方法) 。 也有将其分为：气相法、液相法和固相法。 1 2 4 1 微乳液法 微乳液是指热力学稳定分散的互不相溶的液体组成的宏观上均一而微观上 不均匀的液体混合物。在微乳液中，微小的水池被表面活性剂和助表面活性剂所 组成的单分子层界面所包围而形成的微孔颗粒，其大小可以控制在几至几十纳米 之间。 1 2 4 2 沉淀法 沉淀法有直接沉淀法和均匀沉淀法。直接沉淀法原理是在包含一种或多种离 子的可溶性盐溶液种加入沉淀剂，于一定条件下生成沉淀，然后将沉淀从溶液中 分离得到纳米材料。在均匀沉淀中，加入的沉淀剂不立刻与被沉淀的组分发生反 应，而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中缓慢地析出。 1 2 4 3 气相法 气相法又分为物理气相沉积法和化学气相沉积法。物理气相沉积法是利用电 弧、高频或等离子体等高温热源将原料加热，使之气化或形成等离子体，然后骤 冷使之凝聚成纳米粒子。其中以真空蒸发法最为常用。粒子的粒径大小及分布可 以通过改变气体压力和加热温度进行控制。化学气相沉积法是利用挥发性金属化 合物的蒸汽通过化学反应生成所需要的化合物。 1 2 4 4 水热处理法 所谓水热反应法是指在较高温度和压力的水溶液中进行的一系列化学和物 4 。 棉织物纳米银抗菌整理 理反应。在这种条件下，许多化合物表现出与常温不同的性质。水热反应正是利 用了化合物在较高温度和压力的水溶液中，溶解度增大，离子活度增强，化合物 晶体结构易转型等特殊性质制备纳米晶体。该方法制得的产品纯度高、分散性好、 晶型好且尺寸大小可控，受到人们的关注1 1 8 】。 1 2 4 5 溶胶凝胶法 溶胶一凝胶法是以有机盐或无机盐为原料，在有机介质中进行水解、缩聚反 应，使溶液经溶胶一凝胶化过程得到凝胶，凝胶经过加热或冷冻干燥，烧制得到 产品【1 9 l 。 近年来，溶胶一凝胶法作为一种材料制备方法，受到了广泛关注。这是因为 该方法可以制备各种形状的材料，如薄膜或涂层、均匀颗粒、纤维、致密的整块 材料等。另外，该方法还具有可以控制材料组成以及工艺温度低等优点。 溶胶一凝胶法由于能够获得高纯度并且尺寸均一的晶体，而且能够在低温状 态下进行，同时能制备各种不同组分的纳米溶胶【2 0 2 1 1 ，因此具有很好的应用前景。 传统的溶胶一凝胶法一般采用金属醇盐为原料，通过水解、聚合、干燥等过 程得到固体前驱物，最后再经过适当的热处理得到纳米材料。由于采用金属醇盐 为原料，使该法成本较高。随着纳米制备技术的不断提高，溶胶凝胶法制备纳 米材料的的方法也在逐步改进。金属盐不再是单一金属醇盐，还可以用无机盐， 体系中不仅可以有柠檬酸、e d t a 等小分子，还可以有聚乙二醇、聚乙烯醇、丙 烯酸等有机物或聚合物【1 9 1 。使得溶胶一凝胶法的应用范围更广。 1 2 5 抗菌纺织品的生产方法 赋予织物抗菌性能，抵抗微生物的污染是研究和发展的一个新领域。使织物 获得抗菌性能主要有两种途径：一种是抗菌整理剂直接加入在纺丝原液中；另一 种就是在后整理过程中用抗菌剂对织物进行整理【1 6 】，所用的整理方法主要有： 使用抗菌粘合剂，对织物进行接枝改性后与抗菌剂接触反剧2 2 l ；目前研究得较 多的还有在位生成法。 1 2 5 1 共混纺丝法 共混纺丝法是生产功能性化纤的主要方法，就是将抗菌剂和分散剂等助剂与 切片混合，通过熔融纺丝生产抗菌纤维。采用该法，抗菌剂要经过与切片熔融混 合、纺丝、拉伸等工序，要求抗菌剂耐温性能好，粒径足够小。 1 。2 。5 2 后整理法 对于天然纤维，由于无法在纤维的生产过程中添加功能性粉体，只能采用后 处理的办法。 在后整理法中抗菌整理是采用浸渍、浸轧、涂层或喷涂等方法将抗菌剂施加 5 棉织物纳米银抗菌整理 在纤维上，并使之固着在纺织品中的一种方法。从机理上看，抗菌纤维的后处理 加工法还可分为四种：反应性树脂将抗菌剂热固着于纤维上；以成膜物质为 媒介，将抗菌剂固定于织物上；抗菌剂吸附于纤维；纤维的官能团与抗菌剂 上的活性基团进行反应形成牢固的化学键，使抗菌剂和纤维成为一体。 采用纳米材料进行后整理的优点在于除可利用纳米材料的优异特性外，还可 以基本不影响纺织品的染色及服用性能。 采用含银纳米材料对棉织物进行后整理可参考的工艺路线举例： ( 1 ) 纳米删0 2 复合材料：通过溶胶凝胶法制备，然后在水、分散剂和胶粘 剂的混合液中高速搅拌，形成一定浓度的乳液，对棉织物二浸二轧，1 0 0 预烘 5 m i n ，1 5 0 焙烘3 m i n 【z 3 j 。 ( 2 ) 纳米载银抗菌剂：将纳米s i 0 2 溶胶与a 抖0 3 溶液按比例混合，浸渍棉织物 3 0 m i n ，浸轧( 带液率8 0 9 0 ) ，9 0 预烘2 5 m i n ，1 5 0 焙烘1 5 m i n i 川。 ( 3 ) 纳米银溶胶( 乐凯公司提供) ：6 0 浸渍整理液4 0 m i n ，对棉织物二浸二轧 ( 带液率7 5 ) ，烘干i 矧。 ( 4 ) ：纳米银溶胶涤纶无纺布抗菌整理：浸轧( 带液率1 0 0 ) 纳米银溶胶，1 2 0 ， 5 m i n 烘干【2 6 】。 后整理工艺相对简单，可结合其他一些加工同时进行，而且可以根据客户的 要求进行小批量生产，特别适合服装个性化需求的趋势。 1 2 5 3 接枝法 接枝法主要是为改善普通后整理法耐洗牢度差的现象，设法在粉体和纤维间 建立化学键或其他形式的结合，从而使天然纤维也能获得耐久功能的效果。但此 法对于抗菌基团和原料纤维本身有较高的要求，而且技术也比较复杂，所以目前 应用还不很广泛。 1 2 5 4 在位生成法 之前的研究中金属纳米粒子都是被机械地加工到基质上形成复合材料，在这 种情况下由于纳米粒子之间很强的团聚性能使其很难在基质上均匀分布，因此近 年来，人们将越来越多的注意力转移到原位合成金属纳米粒子上，在这种方法中 金属离子是直接在基质上被还原的【2 7 1 。关于在纺织品上原位生成银的研究也较 多，仅举几个例子如下： 王亦彤等采用化学镀的方法在棉纤维中原位生成超微细银晶粒，晶粒大小达 到纳米级l 拥。吴之传、陶庭先等人用部分偕胺肟化的腈纶纤维与硝酸银溶液反 应，使纤维表面络合上银离子，再用甲醛溶液还原a g ( i ) 成金属a g ，得到具有抗 菌性能的银复合腈纶纤维l 捌。德国的t y u r 卸o v a ，a g r i n c o n 等人也通过用 r f 等离子体以及真空紫外照射在聚酯聚酰胺表面沉积银盐，然后再用化学还原 的方法在织物上在位生成银粒，赋予织物抗菌性能【刈。 6 。 棉织物纳米银抗菌整理 1 3 微波消解制样 据文献报划2 5 1 ，棉织物经含银纳米材料抗菌整理后，其抗菌性的优劣主要 取决于有效抗菌组分银的含量。在测定织物上银及其他金属的含量时，制样是其 中一个非常重要的步骤，本课题中利用微波消解制样。 微波消解法( m i c r o w a v ed i g e s t i o n ) 是一种新的样品分解( d e c o m p o s i t i o n ) 技术。在对试样进行微波消解时需注意以下几方面的问题，选取适宜的消解方法 和条件，以达到较好的消解效果。消解中常用的溶剂有硝酸h n 0 3 ( 6 7 ) 、发 烟硝酸h n 0 3 ( 9 0 ) 、盐酸h c l ( 3 0 ) 、氢氟酸h f ( 4 9 ) 、硼酸h b 0 3 ( 饱 和) 、磷酸( 8 5 ) 、过氧化氢( 3 0 ) 、硫酸h 2 s 0 4 ( 9 8 3 ) 、高氯酸h c l 0 4 ( 6 0 ) 。 基于上述各种溶剂的特性，根据样品性质、待测元素以及拟用的测试方法等， 选取一种或多种溶剂构成混合溶剂进行微波消解，达到样品分解完全、不带来干 扰、试剂用量少、溶样后很少或无需后续处理过程的目的。在测量微量或痕量元 素时，为降低试剂空白值，试剂种类也应尽可能少。目前，微波制样应用的最大 领域是原子光谱分析。用原子光谱法测定各种样品中的多种元素，其共同点是只 用少数几种合适的酸结合微波消解就能使样品快速完全分解，易挥发元素不损 失，同时又避免了对痕量元素的外来污染，提高了检测的精密度和准确度1 3 u 。 取样量的多少主要取决于试样的类型及待测元素含量的高低。过大的取样量 ( 特别是有机质含量高的样品) 使反应过于剧烈，易引起反应失控。在相同条件 下，取样量少时，样品消解质量会更好一些。有机质试样、干燥样的取样量一般 不要大于5 0 0 m g ，如果能减少到2 0 0 m g 一3 0 0 m g 就更好了。对消解时会产生大量 降解气体的样品，如果先进行预处理，然后再进一步密封消解，会更安全。 1 4 原子吸收光谱仪测定银含量 1 4 1 原子吸收光谱仪的发展历程 所谓原子吸收光谱法( a t o m i ca b s o r p t i o ns p e c t r o s c o p y ) 又称为原子吸收分 光光度法，通常简称原子吸收法( a a s ) 。 原子吸收光谱仪按照原子化的方式不同可分为火焰原子吸收和石墨炉原子 吸收，石墨炉原子吸收需要瞬间大电流，所以对系统的抗干扰等技术要求较高。 随着科技的发展，世界上各大厂家开始实现了完全整体化设计，将全部分光检测 系统、火焰、石墨炉和加热电热的所有部件集成于同一仪器主体中，并实现火焰 和石墨炉的自由转换。德国耶拿分析仪器股份有限公司的最新产品z e e n i t7 0 0 光谱仪，具有石墨炉横向加热、石墨炉塞曼背景校正以及火焰氘灯背景校正灯。 7 莽季天学 棉织物纳米银抗菌整理 z e e n i t7 0 0 原子吸收光谱仪为技术密集型光谱仪，由p c 机控制，测定液体、消 解液和固体样品中痕量和超痕量金属和非金属，测试精密度较大。本论文就是采 用z e e n i t7 0 0 型原子吸收光谱仪，用火焰原子吸收法测定银含量j 1 4 2 原子吸收光谱仪的工作原理 原子吸收是根据元素的基态原子对其空心阴极灯的特征辐射谱线产生选择 性吸收，吸收信号与待测样品中相关元素的浓度成正比来进行测定的。从空心阴 极灯或光源中发射出一束特定波长的入射光，在原子化器中待测元素的基态原子 蒸汽对其产生吸收，未被吸收的部分透射过去。通过测定吸收特定波长的光量大 小，来求出待测元素的含量。空心阴极灯( h c l ) 的线光源是通过单色器来得到 它的共振谱线的【3 2 矧。 在用原子吸收光谱仪测定银含量时，先按原子吸收光谱仪的工作条件，绘制 标准曲线( 相关系数r o 9 9 9 5 ) ，然后测定样品的吸光度，减去试剂空白值，分 别从曲线上查得样品溶液中银的浓度。 1 5 抗菌性能测训矧 国外对抗菌织物抗菌性能的测试方法研究已有几十年的历史，针对溶出型和 非溶出型抗菌织物，逐渐形成了比较成熟且为大家所公认的测试方法体系，这些 方法也代表了人类目前对自然的认知水平。 关于纺织品抗菌性能的测试方法主要有： ( 1 ) 奎因法：该方法参照美国的q u i n nt e s t 法并作出适当改进，是一种比 较简易和快速的测试方法。但是该方法精度稍差，对试样的吸水性要求较高，对 浅色布较好应用，对深色布有时有使用限制，读菌过程中易加入主观因素，不同 的操作者，不同的测试机构测试结果可能差异较大。但此方法简单易行，如操作 熟练，结果还是可靠的。 ( 2 ) 吸收法：该方法参照日本工业标准j i sl 1 9 0 2 和丸玎c c1 0 0 中的定量 试验方法并作出适当改进。该方法对比较弱的菌种，如金黄色葡萄球菌及白色念 珠菌等比较好用，能精确的反映其抗菌效果。但对大肠杆菌、肺炎杆菌等生长迅 速的菌种，容易受电解质，营养，p h 值，接种液是否分布均匀，布样的组织结 构等因