棉织物原位生成纳米银抗菌整理工艺研究

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近年来，纳米银抗菌剂因其强抗菌作用和广谱的抗菌性能广泛应用于抗菌棉织物的制备中，但目前纳米银抗菌整理工艺存在纳米银颗粒易团聚，粒径大等问题。为解决上述问题，本课题根据银离子-胺基和双键基团双络合、吸附和还原原理，设计了马来酸酐改性甲基丙烯酰胺接枝棉织物浸渍-汽蒸法和马来酸酐改性超支化聚合物模板法两种纳米银整理工艺，通过研究两种纳米银整理工艺对纳米银颗粒粒径、整理织物抗菌性能以及物理机械性能的影响，旨在开发一种纳米银团聚少，纳米银颗粒粒径小、分布均匀，且对织物本身性能基本无影响的棉织物纳米银抗菌整理工艺。
　　本课题的研究分为两部分：
　　第一部分为马来酸酐改性甲基丙烯酰胺接枝棉织物纳米银整理研究。采用马来酸酐对甲基丙烯酰胺接枝棉织物进行改性，使之与织物上接枝物聚甲基丙烯酰胺发生交联反应，形成网络结构，并通过银离子浸渍吸附和汽蒸还原的整理工艺，制备纳米银棉织物。研究了马来酸酐改性工艺因素对改性接枝棉织物紫外吸收率的影响，优化改性工艺条件，并采用红外光谱表征改性接枝棉织物的结构；考察整理工艺因素对整理织物上银含量的影响，优化整理工艺条件，并测定了整理织物抗菌性能和耐洗涤性能；采用扫描电镜观察整理织物的纤维表面形态，测定整理织物的物理机械性能。实验结果表明：马来酸酐改性甲基丙烯酰胺接枝棉织物的优化工艺条件：焙烘温度160℃，焙烘时间7min，红外光谱分析表明马来酸酐已与聚甲基丙烯酰胺的氨基反应，实现了马来酸酐改性的目的；纳米银整理优化工艺：浸渍时间30min，汽蒸时间45min，当硝酸银浓度为0.1mmol/L时，整理织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率已达到99.99％，经过50次标准洗涤后对两种菌的抑菌率仍保持在97％以上；相对于未改性的接枝棉织物，马来酸酐改性接枝棉织物有效地限制了纳米银在制备过程中的团聚，制备的纳米银粒径更小；但纳米银整理改性接枝织物的撕破强力、断裂强力以及柔软度都有一定程度的下降。研究表明，马来酸酐改性甲基丙烯酰胺接枝棉织物浸渍-汽蒸法有效改善了纳米银制备过程中的易团聚的问题，但该工艺对织物的物理机械性能有一定的损伤。
　　第二部分为马来酸酐改性超支化聚合物的合成及其在棉织物纳米银整理中的应用。
　　（1）改性超支化聚合物的合成及其应用性能研究。以二乙烯三胺、丙烯酸甲酯为原料，马来酸酐为改性剂，合成改性超支化聚合物，并以此为模板制备纳米银溶胶。考察改性剂用量对纳米银粒径的影响，研究合成温度和时间对改性超支化聚合物紫外最大吸收波长及其吸收率的影响，优化合成条件，采用红外光谱、紫外-可见光谱和核磁氢谱表征聚合物结构；测定纳米银的粒径，并与丁二酸酐改性超支化聚合物为模板制备纳米银溶胶比较。结果表明：合成工艺优化条件：马来酸酐/二乙烯三胺的物质量比为1:20，反应温度150℃，反应时间1h；红外光谱、紫外-可见光谱和核磁氢谱分析表明马来酸酐已与氨基反应，促进超支化聚合物分子内部交联，实现了超支化聚合物马来酸酐改性的目的；相对丁二酸酐，马来酸酐改性超支化聚合物为模板制备的纳米银粒径更小。研究表明，采用马来酸酐对超支化聚合物改性，可以更有效减少纳米银团聚。
　　（2）改性超支化聚合物在棉织物纳米银整理中的应用。利用马来酸酐改性超支化聚合物对银离子的络合吸附和还原作用，配制 Ag+/聚合物整理液，通过浸渍-汽蒸工艺制备纳米银棉织物。考察整理工艺因素对整理织物上银含量的影响，优化工艺条件，并测定了整理织物抗菌性能和耐洗涤性能；采用扫描电镜观察整理织物的纤维表面形态，测定整理织物的物理机械性能。结果表明：纳米银整理优化工艺：浸渍时间30min，汽蒸时间45min，当硝酸银浓度为0.5mmol/L时，整理织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率已达到99.99％，经过50次标准洗涤后对两种菌的抑菌率仍保持在94％以上；相对于丁二酸酐，马来酸酐改性超支化聚合物模板法整理织物，纳米银含量高，团聚少、粒径小；该工艺不影响织物的撕破强力、断裂强力以及柔软度。研究表明，马来酸酐改性超支化聚合物模板法有效提高了整理织物上的纳米银含量，改善了纳米银制备过程中的易团聚的问题，且该工艺对织物的物理机械性能基本没影响。
　　比较上述两种棉织物纳米银抗菌整理工艺，马来酸酐改性甲基丙烯酰胺接枝棉织物浸渍-汽蒸法银离子利用率高，耐洗性好，但该工艺对棉织物的物理机械性能影响较大；马来酸酐改性超支化聚合物模板法的银离子利用率、耐洗性相对较低，但基本满足生产和使用需求，且该工艺对棉织物的物理机械性能基本无影响。因此，马来酸酐改性超支化聚合物模板法是一种有效改善纳米银制备过程中团聚现象的纺织品抗菌整理工艺。

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作者
朱鹏飞;
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作者单位

浙江理工大学;

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授予单位浙江理工大学;
学科纺织工程
授予学位硕士
导师姓名吴明华;
年度 2015
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TS195.641;
关键词
棉织物; 纳米银抗菌剂; 抗菌整理; 整理工艺;

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