塑膠抗菌劑,抗菌防臭助劑,抗菌材料,抗菌消臭劑,抗菌助劑_百

1、納米 ZnO 在抗菌拒水拒油整理方面的應(yīng)用研究趙曉娣 姚金波 丁毅 府佳萍 天津工業(yè)大學(xué)材料與化工學(xué)院 300160作者簡(jiǎn)介 :趙曉姊 (1979-，女，碩士在讀【摘要】通過(guò)納米 ZnO 與拒水拒油整理劑之間的協(xié)同作用，對(duì)棉絨織物實(shí)施抗菌 整理加工。并介紹了納米氧化鋅的抗菌機(jī)理、偶聯(lián)劑的偶聯(lián)機(jī)理以及整理液的制備 方法，通過(guò)拒水拒油性能的測(cè)試優(yōu)化出最佳工藝，借助拒水拒油的作用來(lái)防止細(xì)菌 的粘附，從而進(jìn)一步提高織物的抗菌性能。關(guān)鍵詞】納米ZnO 抗菌 拒水拒油 偶聯(lián)劑中圖分類(lèi)號(hào)】TS195.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào)：1005-9350(200501-0013-03ZnO 與拒水拒油整理劑之間的協(xié)

2、同作用，以高速攪拌作為輔助手本文研究了納米段，通過(guò)偶聯(lián)劑來(lái)增加納米ZnO粒子與拒水拒油整理劑間的配伍性，有效防止納 米ZnO粒子間的團(tuán)聚，使其穩(wěn)定均勻的把納米 ZnO分散在拒水拒油整理劑中，通 過(guò)拒水拒油性能的測(cè)試優(yōu)化出最優(yōu)工藝，借助拒水拒油的 作用來(lái)防止細(xì)菌的粘附，從而進(jìn)一步提高織物的抗菌性能。1 納米氧化鋅的特性及抗菌機(jī)理納米氧化鋅粉體難溶于水，無(wú)味、無(wú)毒、質(zhì)地細(xì)膩，其粒徑約為30-100nm,粒子形狀為粒柱形，納米氧化鋅由于其顆粒尺寸的微細(xì)化，比表面積急劇增大，產(chǎn)生了 與普通氧化鋅不同的界面效應(yīng)和小尺寸效應(yīng)，具有顆粒小、表面活性強(qiáng)、分散性好 等特性，具有較高的安全性，對(duì)廣譜范圍的細(xì)菌、霉

3、菌具有優(yōu)良的阻繁和殺滅功 能。這些特殊性質(zhì)賦予其成為良好的抗菌材料。納米氧化鋅的抗菌機(jī)理可能有兩種途徑，第一種是光催化抗菌機(jī)理，即納米氧化鋅 在陽(yáng)光，尤其是紫外線的照射下，在水和空氣中能自行釋放自由電子(e-，同時(shí)留下了帶正電的空穴(h+, h+可以激發(fā)空氣產(chǎn)生活性氧(0，微生物與(0發(fā)生氧化反應(yīng) 而致死。第二種是金屬離子溶出抗菌機(jī)理，即游離出來(lái)的鋅離子接觸細(xì)菌體時(shí)，與 酶蛋白結(jié)合使其失去活性而將細(xì)菌殺死。有充分實(shí)驗(yàn)證明納米氧化鋅的抗菌機(jī)理應(yīng) 該是兩種機(jī)理共同作用的結(jié)果 1。2 偶聯(lián)劑的偶聯(lián)機(jī)理 由于納米 ZnO 的表面能比較高，而拒水拒油整理劑的表面能比較低，兩者相互混 合時(shí)，會(huì)發(fā)生所謂的&

4、quot;水和油"的現(xiàn)象，因此采用偶聯(lián)劑在納米 ZnO與拒水拒油整理劑之間起到架橋的作用。本試驗(yàn)采用硅烷偶聯(lián)劑，其是在一個(gè)分子中兼有對(duì)無(wú)機(jī) 物具有反應(yīng)性的基團(tuán) （主要是硅氧烷基和對(duì)有機(jī)物具有反應(yīng)性或相容性的基團(tuán)（有機(jī)官能團(tuán)的化合物 2，一般用下面的結(jié)構(gòu)式表示 :Y-R-Si 三（0R3 式中，丫為有機(jī)官能團(tuán)；SiOR為硅氧烷基。主要機(jī)理為偶聯(lián)劑的親水基團(tuán)能與納米 ZnO粒子表面的羥基結(jié)合，其疏水基團(tuán)能 與拒水拒油整理劑中的樹(shù)脂結(jié)合。偶聯(lián)劑的偶聯(lián)機(jī)理取決于 YR-SiOR 結(jié)構(gòu)中的有 機(jī)官能團(tuán)（Y和可水解基團(tuán)（OR之間的穩(wěn)定連接。有機(jī)官能團(tuán)出的選擇要求做到對(duì) 樹(shù)脂呈現(xiàn)反應(yīng)性或相容性，如

5、含有乙烯基或甲基丙烯酰氧基的硅烷偶聯(lián)劑適用于不 飽和聚酯和丙烯酸樹(shù)脂 （因?yàn)榕悸?lián)劑中的不飽和雙鍵能與樹(shù)脂中的不飽和雙鍵發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)。而可水解基團(tuán)（0R水解后所生成的硅醇會(huì)與納米ZnO表面羥基之間產(chǎn)生 牢固的鍵合作用，其中包括硅醇與納米 ZnO表面羥基生成氫鍵及范德華力的作用 以及硅醇之間醚化脫水作用等，最終使納米氧化鋅表面被硅烷偶聯(lián)劑部分或全部覆 蓋 1 。3 實(shí)驗(yàn)部分3試劑和儀器納米ZnO粉體、偶聯(lián)劑（自制、交聯(lián)劑 伯制、整理劑FK-510、異丙醇、氯化鎂。實(shí)驗(yàn)室高剪切分散乳化機(jī)FA25型、接觸角測(cè)試儀JY-82、透氣儀YG461型。32納米整理工藝在納米抗菌拒水拒油整理過(guò)程中，納米氧化鋅

6、在整理劑中的分散穩(wěn)定性是關(guān)鍵，本 實(shí)驗(yàn)在高速攪拌的物理分散下，加入偶聯(lián)劑有效的把納米 ZnO和整理劑連接起 來(lái)，并通過(guò)交聯(lián)劑使其很好的與纖維結(jié)合。321整理液的制備工藝納米ZnO+水（高速攪拌2Omin加入偶聯(lián)劑（高速攪拌3Omin加入拒水拒油整理 劑（普通攪拌10min-加入交聯(lián)劑、氯化鎂、異丙醇（普通攪拌30min-納米整理劑.3 2 2 織物整理工藝 織物在整理劑中浸漬 10min 3 2 2 織物整理工藝織物在整理液中浸漬10分鐘-浸軋（軋液率85転 預(yù)烘（80C,3分鐘-焙烘（140C,3 分鐘。33工藝優(yōu)化由于影響整理劑的因素很多，因此采用三水平三因素的正交實(shí)驗(yàn)，通過(guò)極差分析進(jìn) 行

7、工藝優(yōu)化。34性能測(cè)試 （1拒水拒油性：拒油性采用AATCC I18-1992標(biāo)準(zhǔn)。采用測(cè)接觸角的方法測(cè)拒水 性。測(cè)試方法是用針管吸取一定量水滴到織物表面，然后用接觸角測(cè)試儀測(cè)出水滴 與織物的接觸角，角度越大，拒水效果越好。（2抗菌性:將試樣和對(duì)照織物（未經(jīng)抗菌整理的織物分別放于三角燒瓶中接種大腸桿 菌。接種后將對(duì)照織物上的細(xì)菌立即洗滌并測(cè)定細(xì)菌數(shù)量，將試樣恒溫培養(yǎng)后洗滌 細(xì)菌并測(cè)定細(xì)菌數(shù)量，然后計(jì)算出試樣的細(xì)菌減少率。（3耐久性:為了測(cè)試拒水拒油及抗菌效果的耐久性，實(shí)驗(yàn)將整理后的織物洗滌5次，再測(cè)試其拒水拒油及抗菌效果。洗滌工藝條件：標(biāo)準(zhǔn)洗滌劑2g/L,浴比為1:50,溫度：40C，時(shí)間:I

8、Omin。（4透氣性:根據(jù)GB 12799-91的標(biāo)準(zhǔn)，取原布及用最優(yōu)工藝整理后的布樣，在 YG461織物透氣儀上進(jìn)行測(cè)試（布樣大小為lOcmXIOcm。4結(jié)果與討論 41正交試驗(yàn)結(jié)果:拒水拒油整理劑用量 ZnO用量。依次做各因素對(duì)接觸角影響曲線。根據(jù)極差分析法可知，影響拒水拒油的主次要因子次序?yàn)?硅烷偶聯(lián)劑用量納米 表1正交實(shí)驗(yàn)表實(shí)驗(yàn)號(hào)納米ZnO用 量g/L硅烷偶聯(lián)劑用量%拒水拒油整接觸角（ 理劑用量g/L拒油等級(jí)（級(jí)201482253532106044235545606410207826088520981035水平1458473443水平2460464470水平3472453477極差14

9、2934155155160157143165152155滬血命惦駒滋加卜嘰野整理劑的用量（g/L偶聯(lián)劑用量%納米ZnO用量（g/L圖1整理劑用量對(duì)接觸角 的影響圖2偶聯(lián)劑用量對(duì)接觸角 的影響圖3納米ZnO用量對(duì)接觸 角的影響從圖1中可以看出隨著整理劑用量的增加，織物與水的接觸角增大，拒水性能顯著 增強(qiáng)，符合一般規(guī)律。從圖2中可以看出，隨著偶聯(lián)劑用量的增加，織物與水的接觸角變小，說(shuō)明偶聯(lián)劑 的用量的增加會(huì)使得整理劑的拒水性能下降。分析認(rèn)為，這和硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑的作用 機(jī)理有關(guān)，在整理劑中處于最外側(cè)的硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑單分子層4，水解生成硅醇，然后與納米ZnO表面的羥基之間產(chǎn)生牢固鍵合作用，最終使 ZnO表

10、面被硅烷偶聯(lián) 劑牢牢地包覆。隨著偶聯(lián)劑用量的增加，逐步形成多分子層，使硅烷偶聯(lián)劑在水中 水解形成大量的醇羥基，而醇羥基的親水性，會(huì)抵消拒水拒油整理劑的拒水作用。 因此偶聯(lián)劑不宜過(guò)多，在實(shí)驗(yàn)條件以 2%為宜。從圖3中可以看出隨著納米粉用量的增加，接觸角沒(méi)有明顯的變化，由此可以得出 納米粉并不是影響拒水拒油性能的主要因素。但考慮到納米粉有提高粗糙因子的作 用，分析認(rèn)為以8g/L為宜。綜上所述，得出的拒水拒油性能最優(yōu)工藝是：整理劑用量為60g/L，偶聯(lián)劑用量為2%,納米ZnO的用量為8g/L。42抗菌及抗菌持久性測(cè)試結(jié)果在上述優(yōu)化工藝的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步測(cè)定其抗菌性能。研究發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)整理的對(duì)照試 樣不具

11、備抗菌性能，培養(yǎng)皿上的菌落數(shù)多不可計(jì)，而經(jīng)過(guò)納米ZnO整理的織物抗菌性極佳，培養(yǎng)皿上沒(méi)有細(xì)菌生長(zhǎng)，證明納米 ZnO具有良好的抗菌性能?？瞻准{米ZnO納米ZnO+整理劑菌落數(shù)(個(gè)多不可計(jì)90表2抗菌及抗菌耐久性實(shí)驗(yàn)結(jié)果洗滌后0從表2中可以看出，整理過(guò)的織物經(jīng)洗滌后抗菌性依然很好，仍無(wú)細(xì)菌生長(zhǎng)，證明 納米ZnO的抗菌效果具有持久性。43透氣性的變化由GB12799-91測(cè)試方法測(cè)得的結(jié)果見(jiàn)表 3。原布處理后布樣透氣量Q/(L/m s186171.5表3透氣性試驗(yàn)結(jié)果處理后洗滌布樣173.1由表3可知，經(jīng)納米整理劑整理后透氣性變化不大，因此不會(huì)影響織物的服用舒適 性。5結(jié)論 (1通過(guò)高速攪拌和偶聯(lián)劑的雙重作用把納米氧化鋅均勻地分散到整理劑中，制備 出納米整理劑，并用正交試驗(yàn)優(yōu)化工藝結(jié)果為：偶聯(lián)劑用量為2%,整理劑用量為 60g/L,納米ZnO的用量為8g/L;(2用此納米整理劑處理織物后，具有優(yōu)異的拒水拒油性能和抗菌性能，持久性 強(qiáng)，透氣性影響不大