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基本信息

項(xiàng)目名稱：
一種簡易的紡織品納米銀抗菌整理方法
小類：
能源化工
簡介：
紡織品“抗菌”就是指在一定時(shí)間內(nèi)能夠抑制細(xì)菌的生長、繁殖和存活。隨著生活水平的提高，人們對紡織品的衛(wèi)生服用性要求逐漸提高，具有抗菌防臭功能的紡織品的市場需求也日趨增長。其中，銀系抗菌劑以其高效、持久、廣譜性、高耐熱性、無毒、不易產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)受到人們的廣泛關(guān)注。近年來，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，具有納米尺寸的納米銀抗菌劑正被逐漸應(yīng)用于紡織服裝、污水處理、建筑材料、涂料和醫(yī)療衛(wèi)生等諸多領(lǐng)域。
詳細(xì)介紹：
紡織品“抗菌”就是指在一定時(shí)間內(nèi)能夠抑制細(xì)菌的生長、繁殖和存活。隨著生活水平的提高，人們對紡織品的衛(wèi)生服用性要求逐漸提高，具有抗菌防臭功能的紡織品的市場需求也日趨增長。其中，銀系抗菌劑以其高效、持久、廣譜性、高耐熱性、無毒、不易產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)受到人們的廣泛關(guān)注。近年來，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，具有納米尺寸的納米銀抗菌劑正被逐漸應(yīng)用于紡織服裝、污水處理、建筑材料、涂料和醫(yī)療衛(wèi)生等諸多領(lǐng)域。 目前，納米銀抗菌紡織品的常用合成方法主要兩類。一類是通過將紡織品浸漬在納米銀溶膠或溶液等均勻的分散體系中，在整理劑的幫助下，使納米銀吸附到織物表面[1,2]；另一類方法通過將紡織品浸入硝酸銀水溶液中，在還原劑等助劑的幫助下制得抗菌成品[3,4]。前一種方法中納米銀粒子吸附作用弱，牢度較差；后一種制備方法中需要選擇還原劑使銀離子還原為納米銀，同時(shí)需要添加分散劑、穩(wěn)定劑等對納米銀進(jìn)行分散以納米銀的團(tuán)聚。上述兩種方法都存在著制備工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，不符合環(huán)保要求的缺點(diǎn)。 纖維素纖維透氣性好、光滑柔軟、手感好、穿著舒適，易于染色，因此被廣泛應(yīng)用于紡織業(yè)、造紙業(yè)以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[5]。此外，作為天然生物大分子，纖維素纖維具有優(yōu)良的金屬（或金屬離子）吸附特性，尤為重要的是纖維素大分子鏈具有一個(gè)強(qiáng)還原性末端，且每個(gè)葡萄糖單元含有三個(gè)游離的羥基，吸附了硝酸銀溶液中的銀離子后，在較高溫度下活化的功能基團(tuán)可原位還原銀離子為納米銀。在反應(yīng)過程中，纖維素大分子即作分散劑又作還原劑，不需要添加任何其他助劑，制備工藝簡單、成本低、易產(chǎn)業(yè)化，且符合綠色工藝要求。因此，利用纖維素纖維開發(fā)具有保健、醫(yī)療功能的納米銀抗菌織物將會(huì)有廣闊的市場空間。 克服現(xiàn)有技術(shù)存在工藝復(fù)雜、穩(wěn)定性差、不符合環(huán)保要求等問題，本項(xiàng)目致力于研究一種方法簡單，抗菌能力強(qiáng)、抗菌效果持久、符合綠色環(huán)保理念的纖維素纖維抗菌紡織品的制備方法，并對其細(xì)胞毒性和使用安全性進(jìn)行初步的分析和評價(jià)。

作品圖片

  • 一種簡易的紡織品納米銀抗菌整理方法
  • 一種簡易的紡織品納米銀抗菌整理方法

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

本研究致力于開發(fā)一種方法簡單，抗菌能力強(qiáng)、抗菌效果持久，且符合綠色環(huán)保要求的棉織物納米銀抗菌后整理工藝。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

本研究的獨(dú)創(chuàng)性：在不添加外源還原劑和穩(wěn)定劑的條件下，通過控制硝酸銀濃度、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度，利用棉織物中纖維素大分子自身的還原性和分散性原位還原硝酸銀制備納米銀抗菌棉織物。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

本研究中，紡織物的纖維素大分子既作分散劑又作還原劑，除硝酸銀外不需添加任何其它助劑，符合綠色工藝要求，且制備工藝簡單、成本低、易產(chǎn)業(yè)化，在納米銀抗菌紡織品的開發(fā)領(lǐng)域具有原創(chuàng)性，對新型抗菌紡織品的開發(fā)具有促進(jìn)作用。

學(xué)術(shù)論文摘要

隨著人們生活水平的提高，對紡織品的衛(wèi)生性能要求隨之提高，具有抗菌功能紡織品的市場需求日趨增長，廣泛應(yīng)用于服裝、家居飾品及醫(yī)用護(hù)理等領(lǐng)域。 本研究開發(fā)了一種在不添加其它外源還原劑和穩(wěn)定劑的條件下，通過纖維素原位還原銀離子制備抗菌棉織物的新工藝。研究了各工藝條件，如反應(yīng)溫度、時(shí)間和硝酸銀濃度等對納米銀粒子在織物纖維上負(fù)載量的影響。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，反應(yīng)溫度對織物抗菌性能的影響最大，反應(yīng)時(shí)間次之，而硝酸銀濃度的影響最小。最終確定了合理反應(yīng)工藝條件為：反應(yīng)溫度90℃，硝酸銀濃度160 mM，反應(yīng)時(shí)間30 min。制備的抗菌棉織物具有良好的抗菌效果及耐洗滌性能，經(jīng)過20次的洗滌循環(huán)后，織物對大腸桿菌和金黃葡萄球菌仍分別具有98.5%和94.3%的抗菌性能。 本研究中，紡織物的纖維素大分子既作分散劑又作還原劑，除硝酸銀外不需添加任何其它助劑，符合綠色工藝要求，且制備工藝簡單、成本低、易產(chǎn)業(yè)化，在納米銀抗菌紡織品的開發(fā)領(lǐng)域具有原創(chuàng)性，并對擴(kuò)展纖維素和納米銀的應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

獲獎(jiǎng)情況

Tian Jiang, Lin Liu, Juming Yao. In situ deposition of silver nanoparticles on the cotton fabrics. Fibers and Polymers.（已錄用，SCI刊源）

鑒定結(jié)果

情況屬實(shí)！

參考文獻(xiàn)

[1] Yeo S Y, Lee H J, Jeong S H. Preparation of nanocomposite fibers for permanent antibacterial effect[J]. J. Mater. Sci., 2003, 38, 2143-2147. [2] Goren?ek M, Recelj P. Nanosilver Functionalized Cotton Fabric[J]. Text. Res J., 2007, 77, 138-141. [3] Ili? V, ?aponji? Z, Vodnik V, Potkonjak B, Jovan?i? P, Nedeljkovi? J, Radeti? M. The influence of silver content on antimicrobial activityand color of cotton fabrics functionalized with Ag nanoparticles[J]. Carbohyd. Polym., 2009, 78, 564-569. [4] Lee H J, Yeo S Y, Jeong S H. Antibacterial effect of nanosized silver colloidal solution on textile fabrics[J]. J. Mater. Sci., 2003, 38, 2199-2204. [5] El-Rafie M H, Mohamed A A, Shaheen T I, Hebeish A. Antimicrobial effect of silver nanoparticles produced by fungal process on cotton fabrics[J]. Carbohyd. Polym., 2010, 80, 779-782.

同類課題研究水平概述

目前，人們已經(jīng)制備出了各種各樣的納米銀抗菌紡織品。常見的制備方法主要有直接添加法，后整理浸漬法和原位還原法。 直接添加法指的是將納米銀粒子或其溶膠加入到紡絲原液中直接進(jìn)行紡絲而制備抗菌纖維。采用直接添加法制備出的抗菌紡織品由于大部分納米銀粒子被包裹于纖維內(nèi)部，因此具有較好的耐洗滌性，但是同時(shí)也易使其抗菌性能出現(xiàn)較大的下降，同時(shí)單純物理混合過程中易導(dǎo)致納米銀粒子的團(tuán)聚從而引起分散不均勻的問題。 后整理浸漬法是指將紡織品浸漬在納米銀溶膠或溶液等分散體系中，在整理劑的輔助下，使納米銀粒子吸附到纖維表面。但是單純依靠物理吸附制得的納米銀抗菌紡織品，由于納米粒子與紡織品基體之間的相互作用較弱，因而耐洗滌性較差。而且在制備過程中容易導(dǎo)致納米粒子的團(tuán)聚，從而引起分散不均勻等問題。 原位還原法是將銀前驅(qū)體（如銀離子，銀氨絡(luò)合物等）添加到基體或纖維原液中，然后通過一定的方法使之還原為單質(zhì)銀，使納米銀粒子均勻地分布在織物的表面或內(nèi)部。采用原位還原法制備的納米銀抗菌產(chǎn)物中，納米銀粒子分散更為均勻，不易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，同時(shí)納米粒子與基體間結(jié)合牢固，耐洗性較好。但是，反應(yīng)過程中需向溶液里不僅加入還原劑，還需加入分散劑以降低銀粒子的表面活性，從而抑制納米銀粒子發(fā)生團(tuán)聚，控制生成的銀粒子在納米數(shù)量級。而常用到的強(qiáng)還原劑如硼氫化鈉、水合肼等不僅會(huì)污染環(huán)境且具有毒性，因此，使用綠色環(huán)保的試劑來合成納米銀逐漸受到了重視。 近年來的研究發(fā)現(xiàn)，多羥基化合物如葡萄糖、透明質(zhì)酸等具有還原銀前驅(qū)體使之成為納米銀粒子的能力。纖維素是一種天然多羥基生物大分子，具有優(yōu)良的金屬（或金屬離子）吸附特性。有研究發(fā)現(xiàn)，再生纖維素可原位還原FeCl3成為Fe2O3納米粒子，顯示了纖維素大分子具有還原金屬離子的能力。 因此，本研究原創(chuàng)性地設(shè)計(jì)了在不添加其它任何助劑的條件下，以硝酸銀為銀前驅(qū)體，棉織物中纖維素大分子為還原劑，制備具有優(yōu)良抗菌性能和耐洗滌性能的納米銀抗菌紡織品，而且制備工藝簡單、成本低，容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
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