纳米银抗菌涤纶纤维结构与性能初探

1、第卷第期青岛大学学报（工程技术版）年月（）文章编号：（）一纳米银抗菌涤纶纤维结构与性能初探刘美娜，韩光亭，张元明（青岛大学纤维新材料与现代纺织实验室，山东青岛）摘要：对和纳米银抗菌涤纶纤维与和普通涤纶纤维利用射线能谱、扫描电镜、红外光谱等测试手段进行了对比研究，同时，对上述种涤纶纤维的各项物理机械性能进行了对比测试分析，结果表明，纳米银抗菌涤纶纤维中的抗菌剂为含有纳米银的磷酸盐型，其均匀分布于纤维的表面与内部；抗菌剂只是单纯的镶嵌于纤维中，其并没有影响涤纶纤维的大分子结构；纳米银抗菌涤纶纤维的力学性能并没有受较大影响，但比电阻升高个数量级，明显减小，抗静电性显著增强，从而提高了织物的服用性，且

2、抗菌效果更加持久，是一种具有广阔应用前景的功能性纤维。关键词：纳米银抗菌涤纶；抗菌剂；分布状态；物理机械性能中图分类号：；文献标识码：由于人们健康意识的增强，对服装的要求已不再满足于以往的保暖和美观，更加追求保健功能，而抗菌性是其重要的保健功能之一。服装抗菌性主要有后整理法和功能纤维法，利用后种方法制备得到的服装其抗菌效果更加持久。本研究所采用的纳米银抗菌涤纶纤维是利用共混法制得的抗菌功能纤维，因此利用纳米银抗菌涤纶纤维可生产加工抗菌效果持久的功能性服装。目前，对纳米银抗菌涤纶纤维结构与性能的研究报道甚少，而纤维的结构性能决定纤维的纺织加工和利用，本文将采用扫描电镜、射线能谱分析和红外光谱等方

3、法对纳米银抗菌涤纶纤维中的载银无机抗菌剂的种类及其在纤维中的分布和存在状态进行分析，并通过试验对其物理机械性能进行研究，为纳米银抗菌涤纶纤维的纺织加工和利用奠定理论基础。实验材料为了进行对比实验，本文采用了和普通涤纶纤维以及×和纳米银抗菌涤纶纤维种纤维原料。实验方法与仪器采用日本扫描式电子显微镜观察纤维的纵向和横截面形态，同时利用射线能谱对纳米银抗菌涤纶纤维中的抗菌剂进行元素分析，以确定其种类；利用红外光谱仪研究纳米银在纳米银抗菌涤纶纤维中的存在状态；物理机械性能主要参照相应的国家标准口。耐日光性能用人工模拟实验法进行测定，光源采用紫外线灯，距纤维的高度，垂直照射后测试强力。实验结果

4、与讨论形态结构本实验所用纳米银抗菌涤纶纤维是在涤纶中加入了纳米级的银，其纵、横向形态如图所示。由图可收稿日期：作者简介：刘美娜（一），女，硕士研究生，主要研究天然纤维。青岛大学学报（工程技术版）第卷知，和纳米银抗菌涤纶纤维的横截面呈圆形，随机分布有微小的颗粒。而普通涤纶纤维的表面很平整，并无任何颗粒；纵向表面，普通涤纶纤维很光滑，而纳米银抗菌涤纶纤维表面有微小的颗粒。抗菌涤纶横截面形态抗菌涤纶横截面形态普通涤纶横截面形态抗菌纤维纵向形态图抗菌纤维纵向形态涤纶纤维的形态结构普通涤纶纵向形态为确定纳米银抗菌涤纶纤维中颗粒的成份，对其进行了射线能谱分析，结果如图所示。从图中可以看出，分布在纳米银抗菌

5、涤纶纤维中的这些纳米级的小颗粒中含有银、磷、钛、锌、铜等多种元素，结合扫描电镜结果，可以推断分布在纳米银抗菌涤纶纤维表面与内部的纳米级颗粒是加入到纤维中的载银抗菌剂。根据现有的载银无机抗菌剂的类型可以推知，该纤维中的抗菌剂载体为磷酸钛盐。磷酸钛盐晶体结构属于型结构，这种晶体结构中有两种位置可为阳离子所占有，形成连续的三维通道。在加入锂元素的制作过程中，可以形成以磷酸钛锂为骨架结构的多孑微晶玻璃（简称）。磷酸钛盐抗菌剂的制备是通过离子交换的形式得到的，即将磷酸钛盐浸渍于硝酸银溶液中进行银离子置换，从而获得磷酸钛盐抗菌剂。它的最高金属质量分数为，可见其承载能力很大，并且它对于银离子具有很强的选择性

6、置换，所制得抗菌剂的银离子溶出量极小，达到级，特别是该抗菌剂在热处理后，银离子的溶出量会变得更小。其抗菌机理属于金属离子非溶出型，所以抗菌效果更持久。图 射线能谱图第期刘美娜，等：纳米银抗菌涤纶纤维结构与性能初探抗菌剂的加入，使涤纶纤维具有持久的抗菌性能，为进一步研究抗菌剂对涤纶纤维结构的影响，对其作红外光谱分析，纳米银抗菌涤纶与普通涤纶纤维的红外光谱图如图所示。芝瓣摹螽静擦蝌波数锄。抗菌涤纶与普通涤纶的红外光谱图图红外光语图波数抗菌涤纶与普通涤纶的红外光谱图由图可知，纳米银抗菌涤纶与普通涤纶的红外光谱图基本上没有发生变化，涤纶的几个主要活性基团（如在处的一）的特征吸收峰也无变化，因此抗菌剂并

7、没有与纤维大分子发生键接，没有影响涤纶纤维的分子结构，而只是镶嵌于纤维当中，所以对纤维的主要性能没有太大的影响。抗菌涤纶纤维的物理化学性能分析为了深入了解抗菌剂对涤纶纤维物理化学性能的影响，对和纳米载银抗菌涤纶纤维及和普通涤纶纤维的各项物理化学性能做了对比试验，结果如表所示。表涤纶纤维各项性能测试指标青岛大学学报（工程技术版）第卷由表司知：）力学性能纳米银抗菌涤纶纤维的断裂强度比普通涤纶稍低，这是由于加入了纳米级的银后，在纤维中产生了应力集中现象而导致强力有所下降；而由于涤纶的回潮率低，吸湿膨胀性差，所以干态和湿态下的强度、延伸性差异不大。）质量比电阻用型纤维比电阻仪对两种纳米银抗菌涤纶纤维进

8、行了测试，其质量比电阻为，与麻纤维的接近，而普通涤纶纤维的质量比电阻在”之间卟，结果对比表明，纳米银抗菌涤纶纤维的质量比电阻与普通涤纶纤维相比相差个数量级，明显变小，这是由于银的加入增强了纤维的导电性，因而提高了涤纶纤维的抗静电性和耐沾污性，在纺纱过程中，由静电所造成的断头、粘卷等现象将有所减轻，并且可提高织物的穿着舒适性和耐沾污性。）卷曲、摩擦性能纳米银抗菌涤纶纤维的卷曲率较高，并且表面有微小的颗粒状物质，所以摩擦系数比普通涤纶的要大，故而纱线强力也相对提高。）耐日光性能经紫外线照射后，涤纶纤维大分子发生光降解，使分子问键发生断裂，分子量降低，导致力学性能发生变化，断裂强度和断裂伸长率都明显

9、降低。纳米银抗菌涤纶纤维的断裂强度下降，而普通涤纶纤维的断裂强度下降了；抗菌涤纶纤维的断裂强度下降，而普通涤纶纤维的断裂强度下降了，实际结果表明，加入纳米银后，涤纶纤维的耐晒性有所降低，并且纤维细度越细，强力下降的程度越大。这是因为在使用过程中因光媒催化产生的活性氧自由基在达到杀菌效果的同时，也会对大分子结构产生不利影响，造成纤维过早老化。）耐碱性将涤纶纤维在的溶液中进行煮沸处理，涤纶在碱的作用下会发生水解，使纤维表面一层层的剥落下来，造成稍微失重和强度降低。和纳米银抗菌涤纶经碱煮后，断裂强度下降和，而普通涤纶仅下降了和，即纳米银抗菌涤纶纤维的耐碱性降低，其原因是加入银后，破坏了涤纶纤维原来的

10、紧密结构，空隙增多，接触面增大，使其更容易被碱液侵蚀破坏；由于纳米银抗菌涤纶纤维表面有微小的颗粒凸起，比表面积增大，使其与碱液接触的表面积变大。结论在涤纶中加入磷酸盐型载银无机抗菌剂，使其较均匀的分布于纤维中，使纤维具有了良好而持久的抗菌性能，该抗菌剂为非溶出型，因此抗菌效果更持久。同时大大降低了纤维的质量比电阻使其接近于麻纤维，增强了导电性，从而提高了纤维的抗静电性和耐沾污性和织物的服用性，进一步扩大了涤纶的应用范围。同时纤维的附加值升高，经济及应用前景更加广阔。但抗菌涤纶的耐碱性有所下降，在进行碱减量处理的时候应该注意参数的设置，避免强力下降过大，影响织物的使用性能。参考文献：纺织工业标准化研究所中国纺织标准汇编北京：中国标准出版社，姜润喜，张俊抗菌改性涤纶纤维的性能研究合成技术与应用，（）：张峰，李茜，周国光载银无机抗菌剂的研究与应用上海化工，（）：冯晋阳，吴建锋，徐晓虹几种抗菌载体之对比佛山陶瓷，（）：董炎明高分子分析手册北京：中国石化出版社，：赵书经纺织材料实验教程北京：中国纺织出版社，：（下转第页）一一青岛大学学报（工程技术版）第