CN102936836A

CN102936836A - 一种用植物纳米银制备抗菌涤纶的方法

Info

Publication number: CN102936836A
Application number: CN2012105221834A
Authority: CN
Inventors: 陈宇岳; 林红; 熊佳庆
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2032-12-07
Also published as: CN102936836B

Abstract

本发明公开了一种用植物纳米银制备抗菌涤纶的方法。对经精练液前处理后的涤纶纤维/织物采用低温等离子体或碱减量方法进行表面结构修饰预处理，再置于植物纳米银水溶胶中浸渍处理，或将预处理后涤纶纤维/织物先置于银氨溶液中浸泡，再转移至植物叶片提取液－可溶性淀粉复合溶液中浸渍处理，即得到用植物纳米银制备的抗菌涤纶纤维或织物。本发明采用对涤纶进行表面结构修饰的方法，使其对纳米银粒子或银离子的吸附能力增强，吸附量明显增大，纳米银可长期附着、不易流失；获得的涤纶纤维/织物显示出优异持久的抗菌性能，吸湿透气性、抗静电能力、染色性能等得到了显著改善。

Description

一种用植物纳米银制备抗菌涤纶的方法

技术领域

本发明涉及一种植物纳米银长效抗菌涤纶的整理方法，属于纺织品后整理技术领域。

背景技术

随着科学技术发展和人民生活水平提高，人们对纺织品提出了更高的卫生要求，抗菌、防臭等功能性纺织品需求面不断扩大，已引起国内外纺织界的高度关注。相比较，国内在抗菌功能性纺织品的发展相对滞后，尤其涤纶的抗菌整理尚处于起步阶段，作为涤纶最大产量国，加强抗菌涤纶纤维及织物的研发和推广，对于提高生活质量和推动我国合纤产业的发展意义重大。近年来，纳米技术迅猛发展，一些纳米无机抗菌剂因具备显著的广谱抗菌性能而被应用于纺织服装领域，其中银系抗菌剂因抗菌能力强，效果持久、安全性良好，被大量用于纺织品抗菌整理。

涤纶纤维/织物的抗菌整理主要有两种方法：原液纺丝法和后整理法。其中原液纺丝法获得的产品具备较长久的抗菌效力，但其技术要求高、工艺复杂、成本高，且对抗菌剂性能有特殊要求，使其广泛应用受到一定限制；而后整理法因技术简单，容易实施，被作为涤纶抗菌整理的常用方法在国内外广泛应用。后整理法最大的不足是织物经整理后抗菌效果不够持久，耐洗性较差。

中国发明专利[CN102691129A]“一种抗菌涤纶纤维及其生产方法与它的用途”中，公开了一种抗菌涤纶纤维产品、生产方法与用途。该方法包括将抗菌组分等与涤纶树脂混合，熔融挤出制备抗菌母粒，将抗菌母粒与涤纶树脂熔融纺丝，生产出抗菌涤纶纤维。该发明的抗菌涤纶纤维对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抗菌率≥99％，耐水洗性能优异，洗涤30次后其抗菌率仍然大于98%，对皮肤无刺激性。

发明内容

针对现有技术，本发明的目的是提供一种用植物纳米银制备具有长效抗菌功能、且耐洗性好的涤纶纤维或织物的方法。

本发明技术方案是提供一种用植物纳米银制备抗菌涤纶的方法，包括如下步骤：

(1) 将可溶性直链淀粉溶解或分散于去离子水中，在60～100℃下搅拌至其完全糊化，得到浓度为0.01～2wt%的淀粉溶液；

(2) 按体积比1:6～1:1将淀粉溶液与浓度为0.01～1wt%的银氨溶液混合，得到淀粉－银氨复合溶液；所述银氨溶液为硝酸银或硫酸银，与氨水混合后形成的络合物溶液；

(3) 将所述的复合溶液置于－20～－5℃条件下冷冻成冰块，粉碎后得到粒径为1～3mm的胶状颗粒冰粉；

(4) 对植物叶片进行处理得到植物叶片提取物，将提取物溶解或分散于去离子水中，得到浓度为1～100wt%的植物叶片提取物水溶液，用NaOH溶液调节pH至9～11，得到碱性植物叶片提取液；

(5) 按重量比1:5～1:20将胶状颗粒冰粉加入到碱性植物叶片提取液中混合，置于20～50℃条件下搅拌0.5～12h，得到粒径为1～100nm的用植物提取液制备的钠米银水溶胶；

(6)对经精练液前处理后的涤纶纤维或织物，采用低温等离子体或碱减量方法进行表面结构修饰预处理；按浴比1:50～60，温度为20～80℃，在步骤（5）得到的纳米银水溶胶中浸渍处理1～120min，取出后水洗、晾干，得到一种抗菌涤纶。

本发明技术方案还包括另一种用植物纳米银制备抗菌涤纶的方法，包括如下步骤：

(2) 对植物叶片进行处理得到植物叶片提取物，将提取物溶解或分散于去离子水中，得到浓度为1～90 wt %的植物叶片提取物水溶液；

(3) 将得到的淀粉溶液与植物叶片提取物水溶液按体积比1:5～1:100混合均匀，用NaOH溶液调节pH至9～11，得到植物叶片提取液－可溶性淀粉的碱性二元溶液；

（4）对经精练液前处理后的涤纶纤维或织物，采用低温等离子体或碱减量方法进行表面结构修饰预处理，再在温度为20～60℃，浓度为0.01～1wt%的银氨溶液中浸泡1～90 min；所述银氨溶液为硝酸银或硫酸银，与氨水混合后形成的络合物溶液；

(5) 将经步骤（4）处理后的涤纶纤维或织物置于步骤（3）得到的碱性二元溶液中，在20～100℃的温度条件下浸渍处理1～300min，取出后经水洗、晾干，得到一种抗菌涤纶。

本发明所述的可溶性直链淀粉，包括玉米淀粉、麦类淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉、甘薯淀粉、马铃薯淀粉、莲藕淀粉、菱角淀粉和荸荠淀粉中的一种或多种。所述植物叶片提取物为芦荟提取液或仙人掌提取液，制备方法包括：将芦荟或仙人掌叶片经去离子水洗净、去皮后获得内旦，再经切块，粉碎，过滤，分离，提纯，得到芦荟提取液或仙人掌提取液。

本发明所述的涤纶前处理为常规技术，具体方法可以为：将涤纶置于98～100℃精练液中，浴比为1:40～60，处理1～60 min后，取出依次经热水、冷水清洗至中性，80～90℃烘干，精练液配方为：纯碱2～5g/L，净洗剂0.25～1g/L，保险粉1～1.5g/L。所述低温等离子体表面修饰为现有技术，等离子体处理的真空度为15～80Pa。所述碱减量表面修饰为常规技术，工艺条件为：浴比1:20～60，温度60～100℃，处理时间10～100min，碱液配方为：NaOH：10～40g/L，及促进剂0.2～2g/L、分散剂0.5～3g/L中的一种或两种。

涤纶纤维/织物经低温等离子体或碱减量适当处理后，等离子体粒子通过对涤纶表面的撞击产生能量传递，使涤纶表面发生局部的热蚀、氧化降解或是二次交联，形成细微裂纹或孔洞，使涤纶表面产生大量自由基或极性基团，而碱减量则是促使涤纶表面部分分子链段发生水解，进而产生大量羧基、羟基等反应性基团。两种处理方法最终结果均是在保留涤纶良好强度等性能前提下，使涤纶表面粗糙度增大，形成微细孔洞或是网状沟壑，同时暴露出大量活性基团，当具备这种表面结构的涤纶纤维/织物经纳米银水溶胶浸渍处理时，因其比表面积增大，表面能也增大，吸附能力明显增强，纳米银粒子容易被吸附至涤纶表面或渗入涤纶内部，并长久存在不易流失；而当预处理后的涤纶浸泡于银氨溶液中时，其表面大量活性基团对银离子有良好的捕捉吸附、络合固定作用，使银离子容易大量附着或渗透到涤纶内部，这种载有大量银离子的涤纶纤维/织物经植物叶片提取液－可溶性淀粉复合液处理时，其中银离子可被原位还原成纳米银，且分散均匀、吸附牢固，获得的涤纶纤维/织物表现出显著、持久的抗菌性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1) 通过表面预处理加一步或两步浸渍法整理即可得到长效抗菌涤纶纤维或织物，工艺简单，容易实现。

(2) 涤纶纤维/织物抗菌整理所用纳米银为由植物叶片提取物和多糖高分子还原制备得到，绿色环保、分散性好。

(3) 采用简单方法对涤纶进行了表面结构修饰，使其对纳米银粒子或银离子的吸附能力大大增强，吸附量明显增大，银米银可长期附着、不易流失；获得的涤纶纤维/织物显示出优异持久的抗菌性能，其原有优良性能基本不受影响，且吸湿透气性、抗静电能力、染色性能等得到了显著改善。

附图说明

图1是本发明实施例提供的钠米银水溶胶的紫外－可见吸收光谱图（UV－Vis图）；

图2是本发明实施例提供的钠米银水溶胶经透射电镜（TEM）观察得到的纳米银形态粒径图；

图3是本发明实施例提供的钠米银水溶胶经激光粒径仪（DLS）测得其中纳米银粒径分布结果图；

图4是整理前涤纶表面的形貌图（SEM图）；

图5是本发明实施例技术方案整理后涤纶表面的形貌图（SEM图）。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作详细叙述。

实施例1：

取0.1g玉米淀粉分散于10ml去离子水中，80℃下搅拌至糊化得淀粉溶液，将其添加至20ml浓度为1wt%的银氨溶液中，混合均匀得到淀粉－银氨复合溶液，将复合溶液置于－20℃条件下冷冻处理，待其结冰后作粉碎处理，得到粒径为1～3mm的冰粉约30g。

将芦荟叶片经去离子水洗净、去皮后获得芦荟内旦，再经切块，粉碎，过滤，分离提纯得到芦荟叶片提取液，分散于去离子水中，配制300ml浓度为10 wt %的芦荟叶片提取液水溶液，NaOH溶液调节其pH至11得碱性芦荟叶片提取液；将上述冰粉添加至碱性芦荟叶片提取液中，40℃搅拌300min，得到粒径在2～25nm的钠米银水溶胶；

取3g涤纶纤维置于120ml精练液（纯碱0.24g，净洗剂：0.03g，保险粉0.12g）中100℃处理60 min，取出清洗至中性，80～90℃烘干，转移至等离子体设备反应室中，真空度30Pa条件下处理30min。

将上述涤纶纤维置于150ml纳米银水溶胶中，50℃条件下浸渍处理50min，取出水洗、晾干得抗菌涤纶纤维。

实施例2：

取0.05g木薯淀粉分散于5ml去离子水中，90℃下搅拌至糊化得淀粉溶液，将其添加至20ml浓度为0.5wt%的银氨溶液中，混合均匀得到淀粉－银氨复合溶液，将复合溶液置于－10℃条件下冷冻处理，待其结冰后作粉碎处理，得到粒径为1～3mm的冰粉约25g。

将仙人掌经去离子水洗净、去皮后获得内旦，再经切块，粉碎，过滤，分离，提纯得到仙人掌提取液，分散于去离子水中，配制175ml浓度为40 wt %的仙人掌叶片提取液水溶液，NaOH溶液调节其pH至10.7得碱性仙人掌叶片提取液；将上述冰粉添加至碱性仙人掌叶片提取液中，30℃搅拌300min，得到粒径在8～30nm的钠米银水溶胶；

取4g涤纶纤维置于160ml精练液（纯碱0.48g，净洗剂：0. 08g，保险粉0.16g）中100℃处理40 min，取出清洗至中性，80～90℃烘干，接着转移至80ml碱液中（配方：NaOH 2g，促进剂0.08g），80℃下处理30min，取出清洗、烘干至恒重。

将上述涤纶纤维置于200ml纳米银水溶胶中,在70℃条件下浸渍处理40min，取出水洗、晾干得抗菌涤纶纤维。

参见附图1，它是本实施例提供的钠米银水溶胶的紫外－可见吸收光谱图（UV－Vis图），在408nm处出现了典型的纳米银特征吸收峰，证明产物水溶胶中生成了球形纳米银颗粒。

参见附图2，它是本实施例提供的钠米银水溶胶经透射电镜（TEM）观察得到的纳米银形态粒径图，图2显示所得水溶胶中纳米银均为球形颗粒，

参见附图3，它是本实施例提供的钠米银水溶胶经激光粒径仪（DLS）测得其中纳米银粒径分布结果图；图3所示纳米银粒径在10～40nm。

参见附图4和5，图4为整理前涤纶表面形貌图（SEM图），图5为经本实施例技术方案整理后涤纶表面形貌图，对比图4和图5明显可见，整理后的涤纶表面吸附有大量的银颗粒，且颗粒分布均匀、尺寸均达到了纳米级，经本发明提供的工艺整理后的涤纶对纳米银显示出良好的吸附效果。

实施例3：

取10g涤纶织物置于400ml精练液（配方：纯碱2g，净洗剂0.4g，保险粉0.6g）中，于100℃的温度下处理30 min，取出清洗至中性，80～90℃烘干，再转移至200ml碱液中（配方：NaOH 4g，促进剂0.3g，分散剂0.5g），80℃下处理30min，取出清洗、烘干至恒重。

取0.1g小麦淀粉分散于20ml去离子水中，90℃下搅拌至糊化得淀粉溶液；按实施例1和2技术方案制备芦荟叶片提取液和仙人掌提取液，配制成浓度为20 wt %的芦荟叶片提取物水溶液和30 wt %的仙人掌叶片提取物水溶液，按体积比1:1混合，再加入淀粉溶液，制备500ml复合液，用NaOH溶液调节复合液的pH至10.2，得植物叶片提取液－可溶性淀粉的碱性二元溶液。

将经预处理后的涤纶织物置于400ml浓度为0.2wt%的银氨溶液中，在60℃条件下浸泡60min后，取出转移至植物叶片提取液－可溶性淀粉的碱性二元溶液中，在80℃条件下浸渍处理120min, 取出水洗、晾干得抗菌涤纶织物。

对由实施例1、2和3所述方法得到的抗菌涤纶纤维或织物对革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌的抑菌率和织物耐洗性进行测试，结果参见表1。采用的测试标准为FZ/T73023-2006《抗菌针织品》中振荡烧瓶法测定整理后涤纶纤维或织物的抑菌效果，采用国标AATCC 61-1996测试抗菌整理后涤纶织物的耐洗性。结果显示，本方法整理得到的植物纳米银抗菌涤纶纤维或织物均具备优异的抑菌性和耐洗性能。

表1：

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。

Claims

1.一种用植物纳米银制备抗菌涤纶的方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用植物纳米银制备抗菌涤纶的方法，其特征在于：所述的可溶性直链淀粉，包括玉米淀粉、麦类淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉、甘薯淀粉、马铃薯淀粉、莲藕淀粉、菱角淀粉和荸荠淀粉中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种用植物纳米银制备抗菌涤纶的方法，其特征在于：所述植物叶片提取物为芦荟提取液或仙人掌提取液，制备方法包括：将芦荟或仙人掌叶片经去离子水洗净、去皮后获得内旦，再经切块，粉碎，过滤，分离，提纯，得到芦荟提取液或仙人掌提取液。

4.一种用植物纳米银制备抗菌涤纶的方法，其特征在于包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种用植物纳米银制备抗菌涤纶的方法，其特征在于：所述的可溶性直链淀粉，包括玉米淀粉、麦类淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉、甘薯淀粉、马铃薯淀粉、莲藕淀粉、菱角淀粉和荸荠淀粉中的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的用一种植物纳米银制备抗菌涤纶的方法，其特征在于：所述植物叶片提取物为芦荟提取液或仙人掌提取液，制备方法包括：将芦荟或仙人掌叶片经去离子水洗净、去皮后获得内旦，再经切块，粉碎，过滤，分离，提纯，得到芦荟提取液或仙人掌提取液。