抗菌整理劑,抗菌防臭劑,抗菌助劑,抗菌加工劑,衣料抗菌加工劑

1、納米粉體的分散及對(duì)棉織物的抗菌整理研究滕志強(qiáng)1 朱平2 張建波 王炳 （青島大學(xué) 化工學(xué)院）1滕志強(qiáng)（1978- ）男，青島大學(xué)在讀級(jí)研究生，主要從事納米材料功能整理研究。2 聯(lián)系人：朱平（1957-），男，青島大學(xué)教授、博導(dǎo)，主要從事功能助劑和功能紡織品研究。  摘要：本文主要研究討論了四種不同類型的分散劑在不同pH值下的分散效果,以及最佳分散劑用量，結(jié)果表明：2%(o.w.f.)的聚丙烯酸鈉在pH值等于9時(shí)對(duì)3%(o.w.f.)的納米粉體具有良好的分散性。另外，還研究了不同配比的復(fù)合納米微粒ZnO/TiO2用于棉織物的抗菌整理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)復(fù)合納米粉體的抗菌效果要比單一納米粉體的抗菌

2、效果好，證明了納米協(xié)同效應(yīng)的存在。關(guān)鍵詞：低聚丙烯酸鈉 分散性 納米ZnO/TiO2 抗菌整理 協(xié)同效應(yīng) 1. 1.       前言近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人民生活水平的提高，人們對(duì)材料的認(rèn)識(shí)與使用已經(jīng)向多功能化方面發(fā)展，紡織業(yè)亦是如此。在功能性、環(huán)保型紡織品已經(jīng)成為當(dāng)今世界紡織品市場(chǎng)主流的今天，功能性紡織品的開(kāi)發(fā)研究己擴(kuò)展到眾多領(lǐng)域，其中納米材料的應(yīng)用便是其中的一種。天然纖維織物因其服用的舒適性等而深受消費(fèi)者歡迎，但是棉織物本身存在一些缺點(diǎn)，如在適宜的條件下，一些病原菌如金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠球菌等在棉織

3、物上存在時(shí)間延長(zhǎng)，尤其是一些內(nèi)衣、內(nèi)褲的穿著環(huán)境易滋生細(xì)菌，并以人體的新陳代謝產(chǎn)物為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)迅速繁殖，釋放出令人惡心的臭味。另外，它們還會(huì)使棉制品變色、發(fā)霉，誘發(fā)各種皮膚疾病，危害人體健康。由于某些無(wú)機(jī)材料做成納米級(jí)后有優(yōu)越的抗菌功能，同時(shí)納米功能材料耐熱、無(wú)毒、穩(wěn)定性強(qiáng)，因此納米材料便作為新型的抗菌整理劑首先被選用，來(lái)代替對(duì)人體有毒性和刺激性的抗菌劑，成為開(kāi)發(fā)綠色功能紡織品的一個(gè)重要方向1。 目前，國(guó)內(nèi)外正在研究和應(yīng)用的將納米微粒施加到紡織品上的方法主要有三種2：（a）共混紡絲法 (b)后整理法：吸盡法、涂層法和浸軋法 (c)接枝法。然而，時(shí)至今日，納米粉體在紡織品中的應(yīng)用仍然是一項(xiàng)發(fā)展中的

4、技術(shù)，這是因?yàn)榧{米微粒表面活性很大，易發(fā)生團(tuán)聚，且不易與纖維材料結(jié)合固著，因而，如何使納米粒子均勻地分散在紡織品上，且實(shí)現(xiàn)納米粒子與纖維的牢固結(jié)合，是納米功能紡織品開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。本文借助于粘合劑把納米粉體TiO2和ZnO施加到棉織物上，并對(duì)它們的分散性、抗菌性以及它們復(fù)合物的協(xié)同效應(yīng)進(jìn)行了研究。2. 2.       實(shí)驗(yàn)部分2.1 2.1            實(shí)驗(yàn)材料和儀器2.1.1 2.1.1 

5、0;   原料及試劑納米ZnO和納米TiO2（江蘇河海納米科技股份有限公司）；十二烷基苯磺酸鈉、六偏磷酸鈉和硅酸鈉（天津市化學(xué)試劑六廠）；低聚丙烯酸鈉（上海長(zhǎng)風(fēng)化工廠）；染色用粘合劑和滲透劑JFS（煙臺(tái)三和化學(xué)試劑有限公司）2.1.2 2.1.2     織物規(guī)格經(jīng)過(guò)前處理的純棉織物：規(guī)格40*40，支數(shù)133*722.1.3 2.1.3     實(shí)驗(yàn)儀器超聲波清洗器SK5200H（上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司）；85-2恒溫磁力攪拌器（常州國(guó)華電器有限公司）；HH數(shù)顯恒溫水浴鍋（江蘇省金壇市宏華儀

6、器廠）；EL-400立式氣動(dòng)小軋車（上海朗高紡織設(shè)備有限公司）；電子天平（北京賽多利斯天平有限公司）；pHs-25型酸度計(jì)（上海虹益儀器廠）。2.2 2.2            納米粉體的分散性實(shí)驗(yàn)342.2.1 2.2.1     最佳分散劑和pH值的選擇將0.10g等量分散劑(聚丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、硅酸鈉)分別加入到 盛有100mL蒸餾水的燒杯中，每種分散劑分別配六份溶液，攪勻后準(zhǔn)確調(diào)節(jié)pH值，使含相同分散劑的溶液的pH

7、值依次為5、6、7、8、9、10，最后加入0.15g納米復(fù)合粉體（ZnO:TiO2=1:1），并用超聲波清洗器振蕩1.5h，然后取出10mL放入 10mL試管中靜置7天，讀取上層澄清液體積。2.2.2 2.2.2     最佳分散劑用量的選擇準(zhǔn)確稱取5份不同量的聚丙烯酸鈉分別加入到盛有100mL蒸餾水的燒杯中，依次配成不同含量的水溶液，調(diào)節(jié)pH=9，然后加入0.15g納米粉體 (ZnO:TiO2=1:1)，并用超聲波清洗器振蕩1.5h，然后取出10mL放入 10mL試管中靜置7天，讀取上層澄清液體積。2.3 2.3   &#

8、160;        棉織物抗菌整理工藝52.3.1處方與條件： 處方1處方2處方3納米粉體2%3%5% (o.w.f.)分散劑1.4%2%3.4%(o.w.f.)滲透劑1%1%1% (o.w.f.)粘合劑15%15%15% (o.w.f.) 加水至100100100 （ml）浴比： 1:20 pH = 9.2.3.2實(shí)驗(yàn)步驟稱取十五塊重為5.0g的純棉試樣，按2.3.1處方配制納米整理液，每個(gè)處方分別按表1配五份整理液，然后將試樣浸在整理液中，在450C下浸30min，最后二浸二軋，軋余率為75%，在800C預(yù)

9、烘5min，1600C焙烘3min，得到1#5#五塊整理試樣。 表1 所用納米ZnO和TiO2的質(zhì)量比值 編號(hào) 1# 2# 3# 4# 5#ZnO:TiO2 1:0 0:1 1:1 2:1 3:12.4 抗菌效果測(cè)定按紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FZ/T01021-92對(duì)棉織物進(jìn)行抗菌性能測(cè)試，所用菌種為金黃色葡萄球菌。2.5 耐洗性測(cè)定參照GB/T8629-2001標(biāo)準(zhǔn)，將2g/L的洗滌液和待洗織物放入洗衣機(jī)中，按照 4A程序（用于特殊整理織物的洗滌程序）進(jìn)行洗滌，測(cè)定其抗菌性能。3. 3.         結(jié)果與討論3.1分散

10、劑和pH值對(duì)分散系統(tǒng)的影響3.1.1 PAA-Na在不同pH值下對(duì)納米粉體的分散性影響：表2 分散體系上層清液體積百分?jǐn)?shù)與pH值的關(guān)系分散體系pH值 5 6 7 8 9 10澄清液體積 mL 10 4 3.6 3.6 1.6 1.6體積百分?jǐn)?shù) % 100 40 36 36 16 163.1.2 六偏磷酸鈉在不同pH值下對(duì)納米粉體的分散性影響：表3 分散體系上層清液體積百分?jǐn)?shù)與pH值的關(guān)系分散體系pH值 5 6 7 8 9 10澄清液體積 mL 10 5 3.2 2.6 2.0 1.8體積百分?jǐn)?shù) % 100 50 32 26 20 183.1.3 SDBS在不同pH值下對(duì)納米粉體的分散性影響：表

11、4 分散體系上層清液體積百分?jǐn)?shù)與pH值的關(guān)系分散體系pH值 5 6 7 8 9 10澄清液體積 mL 10 10 10 8.0 5.8 2.2體積百分?jǐn)?shù) % 100 100 100 80 58 223.1.4 硅酸鈉在不同pH值下對(duì)納米粉體的分散性影響：表5 分散體系上層清液體積百分?jǐn)?shù)與pH值的關(guān)系分散體系pH值 5 6 7 8 9 10澄清液體積 mL 10 5.6 3.8 2.9 2.0 1.6體積百分?jǐn)?shù) % 100 56 38 29 20 16由表2至表5可知，聚丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、硅酸鈉四種分散劑對(duì)納米粉體水分散體系均有穩(wěn)定作用。當(dāng)加入相同量的分散劑時(shí)聚丙烯酸鈉在p

12、H=9和pH=10時(shí)，納米粉體的水分散體系上層清液的體積百分?jǐn)?shù)最少，分散效果最好，這是由于分散劑在顆粒表面形成吸附層，產(chǎn)生并強(qiáng)化空間位阻效應(yīng)，使顆粒間的位阻排斥作用能增大，同時(shí)，還增大了顆粒表面電位的絕對(duì)值，提高了顆粒間靜電排斥作用能6。所以試驗(yàn)中選用聚丙烯酸鈉作為納米粉體水分散體系的分散劑，且在pH=9時(shí)使用此分散劑，這是因?yàn)樵谑褂弥胁恍枰^(guò)量調(diào)節(jié)納米粉體水分散體系的pH值，不會(huì)給后續(xù)工藝引入雜質(zhì)粒子。3.1 3.1         聚丙烯酸鈉的用量對(duì)分散性能的影響37圖1 納米粉體分散體系上層澄清液體積百分?jǐn)?shù)與

13、分散劑質(zhì)量百分?jǐn)?shù)關(guān)系由圖1知，上層澄清液的體積隨聚丙烯酸鈉含量的增加先減小后增加，在聚丙烯酸鈉含量為2%時(shí)其上層澄清液體積百分?jǐn)?shù)最小，表明此時(shí)分散體系最穩(wěn)定。當(dāng)聚丙烯酸鈉的含量低于2%和高于2%時(shí)分散體系的穩(wěn)定性降低，這是由于聚丙烯酸鈉的含量較低時(shí)，它不能完全覆蓋粒子的表面，這樣吸附在某一表面的高分子鏈將同時(shí)粘附于另一質(zhì)點(diǎn)的未被覆蓋的表面，通過(guò)橋聯(lián)的方式將兩個(gè)或多個(gè)的質(zhì)點(diǎn)拉在一起，引起絮凝；當(dāng)加入過(guò)量的聚丙烯酸鈉時(shí)，達(dá)到過(guò)飽和吸附，這時(shí)伸向水中的鏈就會(huì)纏繞在一起，同樣會(huì)使顆粒發(fā)生團(tuán)聚，故聚丙烯酸鈉的加入量有一最佳值，并不是越多越好。3.2 3.2    

14、      抗菌性測(cè)試結(jié)果抗菌性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表7：表 6 細(xì)菌減少百分率 試樣編號(hào)抗菌率12345納米用量（o.w.f.）2% 81.6 80.4 85.0 85.385.13% 94.0 91.5 95.0 96.2 96.75%96.193.0 99.9 99.9 99.9表7表明，隨著納米粉體用量的增加，抗菌率增加，當(dāng)用量在3%5%時(shí)抗菌性比較好。另外，在納米TiO2中添加部分納米ZnO或在納米ZnO中添加部分納米TiO2，其處理織物的抗菌效果要比單一納米材料的抗菌效果好一些，說(shuō)明納米TiO2和ZnO之間存在納米協(xié)同效應(yīng)。這主要

15、是由于納米TiO2和ZnO的表面原子所處的環(huán)境和禁帶寬度不同，粒子的表面效應(yīng)存在差異，故對(duì)光照尤其是紫外線的吸收有其特征的波段。當(dāng)納米TiO2和ZnO復(fù)合物處理到棉織物上后，能在更寬的波段范圍內(nèi)吸收紫外線，更多的分解出自由移動(dòng)的帶負(fù)電的電子（e）和帶正電的空穴（h+ ），并形成光生電子空穴對(duì)，它們與周圍的水和氧反應(yīng)生成更多的O2-、HO·、HO2·和H2O2，從而更好的把細(xì)菌殺死，使織物的抗菌效果得到提高89，但實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有找出具有最佳協(xié)同效應(yīng)的TiO2和ZnO的混合比例，有待于進(jìn)一步研究。3.3 3.3      

16、    耐洗性取納米粉體用量為3%的4#試樣按照GB/T8629-2001標(biāo)準(zhǔn)中的4A程序進(jìn)行洗滌，水洗一次、五次和十次后測(cè)其抗菌率，結(jié)果見(jiàn)表7：表 7 水洗次數(shù)和細(xì)菌減少百分率的關(guān)系水洗次數(shù) 一次 五次 十次抗菌率% 90.5 81.3 73.6 由表7可知，經(jīng)過(guò)整理的織物水洗牢度比較好，水洗十次以后織物的抗菌率在70%以上。4. 4.       結(jié)論1、低聚丙烯酸鈉比其它三種分散劑的分散效果好，且在pH=9或10時(shí)納米微粒的分散效果最好，懸浮液最穩(wěn)定。2、當(dāng)納米粉體用量為3%(o.w.f.),低聚丙

17、烯酸鈉用量為2%(o.w.f.)時(shí)，納米微粒的分散效果最好。3、納米ZnO的抗菌性比納米TiO2的抗菌性好，納米TiO2/ZnO復(fù)合粉體的抗菌性要比單一納米TiO2或ZnO的抗菌性要好，這證明了復(fù)合納米粉體協(xié)同效應(yīng)的存在。4、納米粉體用量大于等于3%(o.w.f.)時(shí)，棉織物具有很好的抗菌性，且洗滌10次抑菌率仍達(dá)70%以上。  參考文獻(xiàn)1 崔少英,張軍英等. 納米陶瓷粉抗菌性能應(yīng)用研究.江蘇陶瓷.2002,35(1):15172 王秀,孟家光.納米材料及其在功能性紡織品上的應(yīng)用.新紡織,2003,(5):9113 酒金婷,李春夏等.納米氧化鋅在水中的分散行為及其應(yīng)用.印染,2002

18、,(1):134 郭小龍,陳沙鷗等.納米陶瓷粉末分散的微觀過(guò)程和機(jī)理.青島大學(xué)學(xué)報(bào),2002,15(1):78885 方景芳.羊絨、絲絨針織物納米遠(yuǎn)紅外整理.印染,2003(8):576 馬文有,田秋等.納米顆粒分散技術(shù)研究進(jìn)展分散方法與分散機(jī)理.中國(guó)粉體技術(shù),2002,8(3):28317 羅永明,潘偉,陳健. 分散劑對(duì)納米碳化硅粉末在水中分散的影響.材料導(dǎo)報(bào),2000,14:3493518 姚恩親,江欞,馬家舉.新型抗菌劑納米TiO2的研究與應(yīng)用.化學(xué)與生物工程,2003(6):50549 張宇,葛存旺等. 無(wú)機(jī)納米抗菌劑用于醫(yī)用無(wú)菌紗布的研究.東南大學(xué)學(xué)報(bào),2001,31(2):1112  The Desperseing of Nano-powder and Antibacterial Finishing of the Cotton Fabrics Teng Zhiqiang Zhu Ping Zhang Jianbo Wang BingABSTRACT；In this paper, the dispersive effects of four kinds of dispersant at different pH value