CN105442306A - 一种多巴胺改性纳米银纺织面料制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于具有多功能纺织面料领域，具体涉及制备具有抗菌、拒水性等多功能的纳米银纺织面料。本发明提供一种纳米银纺织面料，其原料包括硝酸银、改性剂和纺织面料，其中，改性剂和硝酸银质量比为1~50，每平方米纺织面料使用的硝酸银的质量为1g～50g。本发明采用多巴胺作为改性剂对纺织面料进行前处理，微波法进行制备纳米银原位还原于纺织品表面，具有环保、生产效率高、纳米银结合力高、重复性好等特点，且得到的纳米银纺织面料具有抗菌、拒水、抗紫外等功能特性。

Description

一种多巴胺改性纳米银纺织面料制备方法
技术领域
本发明属于具有多功能纺织面料领域，具体涉及多巴胺改性原位还原纳米银功能纺织面料。
背景技术
银纳米粒子除了具备一般纳米材料的表面效应、小尺寸效应、催化效率强和宏观量子隧道效应等许多优于常规固体物质的特殊化学和物理性质的性质外，还具有独特的催化性质、优异的生物相容性和较好的传感性等，其中最为优异的性能是纳米银的抗菌性。随着科技发展和人们生活水平不断提高，纳米银纺织面料受到人们青睐，纳米银材料在低温超导、防静电、抗菌等方面应用前景非常广阔。通过简单、环保的方法将纳米银材料施加到纺织面料表面成为纺织面料功能整理研究的热点。
多巴胺是一种低分子量类儿茶酚胺，当其暴露于空气、在弱碱性及氧化性的条件下可以被氧化及自聚合。被氧化的多巴胺分子黏附于基材表面，并形成聚多巴胺膜。除了超输水材料，多巴胺几乎可以黏附于所有材料表面，形成聚多巴胺膜。基于多巴胺的这个性质，近年来，多巴胺被用于各种材料的表面改性来提高基材与镀层的结合牢度，例如，碳纳米管、碳纤维、纺织品、芳纶纤维。另外，多巴胺同时还可以作为还原剂把银离子还原为银单质，并且形成“银种”前驱体，生长银纳米颗粒在基材上。多巴胺作为改性剂具有许多优点，如环境友好，方便，不需要外加还原剂等。
微波加热与传统的水浴加热方法相比，具有节能减排的优势，而且缩短了加热周期、克服了具有表面温度梯度及系统的能量损失等缺点。运用微波加热一步完成纳米银粒子的生成以及纳米银粒子在纺织面料上的沉积，降低生产成本，提高生产效率，且产率高，获得的纳米银面料质地均匀。
将纺织面料用多巴胺前处理，再通过微波加热方法原位还原纳米银颗粒在纺织面料上，形成具有优异性能的纳米银面料，它将同时具有抗紫外、导电性、抗菌性、拒水性和纳米效应。这种纺织面料在服用、医用、军用等领域具有广泛应用前景。目前，大多数研究主要集中在纳米银粒子的化学制备工艺上，尚未有报道用多巴胺织物进行前处理后用微波法原位还原制备纳米银多功能纺织面料。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米银纺织面料前处理及其制备方法，所得纺织材料具有抗菌和拒水等功能。
本发明的技术方案：
本发明提供的是一种纳米银纺织面料，其特征在于，其原料包括硝酸银、改性剂和纺织面料，其中，改性剂和硝酸银质量比为1～50，每平方米纺织面料使用的硝酸银的质量为1g～50g。
所述的纳米银纺织面料，其特征在于，所述纺织面料为天然纤维面料或化学合成纺织面料中的至少一种；优选的，所述纺织面料为竹纤维、毛、麻、丝、涤纶、粘胶、聚酯或腈纶中的至少一种。
所述的纳米银纺织面料的制备方法，其特征在于，先将纺织面料用改性剂前处理，然后将AgNO3加入到蒸馏水中，并加入多巴胺前处理的纺织面料，然后进行微波加热一定的时间，每隔1min取出翻动一次，最后将纺织面料经水洗、干燥即可。
所述的纳米银纺织面料的制备方法，其特征在于，所述纺织面料为天然纤维面料或化学合成纺织面料中的至少一种；所述改性剂为多巴胺；所述的制备方法采用微波法。
所述的纳米银纺织面料的制备方法，其特征在于，所述多巴胺前处理的方法为：把多巴胺溶于去离子水中，溶液加入三羟甲基氨基甲烷调节pH至7~10，多巴胺与纺织面料质量比为0.1～10，布样放入溶液中室温浸泡1～30h，最后取出，经过去离子水洗，晾干。
所述的纳米银纺织面料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)纺织面料多巴胺前处理：先将纺织面料采用有机溶剂超声处理去除杂质，再将其浸泡在多巴胺溶液中，然后水洗，干燥备用；
2)将AgNO3，加入到蒸馏水中，搅拌均匀，再将步骤1)处理后的纺织面料浸泡在溶液中，然后进行微波加热1~30min，每隔1min取出翻动一次。其中，改性剂和硝酸银质量比为1～50，每平方米纺织面料使用的硝酸银的质量为1g～50g；
所述的纳米银纺织面料的制备方法，其特征在于，步骤1)中：
所述有机溶剂为丙酮和乙醇，其体积比为1～3：1；
所述改性剂为多巴胺；
步骤2）中反应采用微波加热，反应时间为1～30min。
本发明的有益效果：
本发明采用多巴胺前处理技术及微波合成法技术，具有环保、生产效率高、纳米银结合力高、重复性好等特点，且得到的纳米银纺织面料具有抗菌、拒水、抗静电等功能特性。该方法工艺简单，成本低，能够在纺织面料表面形成均匀、牢度高的抗菌、拒水性功能涂层。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的纳米银竹浆纤维织物表面扫描电镜图（放大20000倍）。由图1可见，纳米银粒子密实地堆积在纤维表面，完全包覆竹浆纤维表面，纳米银粒子呈不规则球形，尺寸较为均匀。
图2为本发明实施例1制备的纳米银竹浆纤维织物的XPS图。由图2可知，竹浆纤维织物在经过多巴胺前处理后，表面存在多巴胺所含的氮元素，表明多巴胺成功附着在竹浆纤维织物表面，且XPS图中测试出Ag的特征峰，表明纳米银成功合成在多巴胺前处理的竹浆纤维织物上。
图3为本发明实施例1制备的纳米银竹浆纤维织物皂洗前后的接触角数据图，其中，（a）为纳米银竹浆纤维织物皂洗前的接触角，（b）为皂洗后纳米银竹浆纤维接触角。由图可见，皂洗前后的纳米银竹浆纤维织物的接触角从132.4°仅仅下降到124.1°，接触角变化较小，表明纳米银竹浆纤维织物具有较好的耐皂洗性。
图4为本发明实施例1制备的纳米银竹浆纤维织物的紫外透过图及UPF值。其中，（a）为原始竹浆纤维织物，（b）为纳米银竹浆纤维织物。由图4可以看出，纳米银注浆纤维织物的紫外透过率远小于原始竹浆纤维，经过纳米银处理的竹浆纤维织物的UPF值为157.75，即具有非常优异的抗紫外效果，比未经过纳米银处理的高261%。
图5为本发明实施例2制备的纳米银羊毛织物表面扫描电镜图（放大30000倍）。由图5可见，纳米银粒子紧密地堆积在纤维表面，完全包覆羊毛纤维表面，纳米银粒子呈不规则球形，尺寸较为均匀。
具体实施方式
本发明提供的是一种纳米银纺织面料，其特征在于，其原料包括硝酸银、改性剂和纺织面料，其中，改性剂和硝酸银质量比为1～50，每平方米纺织面料使用的硝酸银的质量为1g～50g。
所述的纳米银纺织面料，其特征在于，所述纺织面料为天然纤维面料或化学合成纺织面料中的至少一种；优选的，所述纺织面料为竹纤维、棉、毛、麻、丝、涤纶、粘胶、聚酯或腈纶中的至少一种。
所述的纳米银纺织面料，其特征在于，所述改性剂为多巴胺。
所述的纳米银纺织面料的制备方法，其特征在于，先将纺织面料用多巴胺前处理，然后将AgNO3加入到蒸馏水中，并加入多巴胺前处理的纺织面料，然后进行微波加热一定的时间，每隔1min取出翻动一次，最后将纺织面料经水洗、干燥即可。
所述的纳米银纺织面料的制备方法，其特征在于，所述纺织面料为天然纤维面料或化学合成纺织面料中的至少一种；所述改性剂为多巴胺；所述的制备方法采用微波法。
所述的纳米银纺织面料的制备方法，其特征在于，所述多巴胺前处理的方法为：把多巴胺溶于去离子水中，溶液加入三羟甲基氨基甲烷调节pH至7~10，多巴胺与纺织面料质量比为0.1~10，布样放入溶液中室温浸泡1～30h，最后取出，经过去离子水洗，晾干。
所述的纳米银纺织面料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)纺织面料多巴胺前处理：先将纺织面料采用有机溶剂超声处理去除杂质，再将其浸泡在多巴胺溶液中，然后水洗，干燥备用；
2)微波法制备纳米银织物：将AgNO3，加入到蒸馏水中，搅拌均匀，再将步骤1)处理后的纺织面料浸泡在溶液中，然后进行微波加热1~30min，每隔1min取出翻动一次。其中，改性剂和硝酸银质量比为1～50，每平方米纺织面料使用的硝酸银的质量为1g～50g；
所述的纳米银纺织面料的制备方法，其特征在于，步骤1)中：
所述有机溶剂为丙酮和乙醇，其体积比为1～3：1；
所述改性剂为多巴胺；
步骤2）中反应采用微波加热，反应时间为1～30min。
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该技术领域的技术人员可以根据本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
将尺寸为5cm×5cm的竹浆纤维织物分别用丙酮和乙醇超声波清洗30min，取出织物在通风处自然晾干；取1块经乙醇丙酮清洗过的竹浆纤维织物浸渍于用三羟甲基氨基甲烷调节pH至8.5的多巴胺浓度为3g/l的溶液中，静置24h后取出，采用去离子水洗涤后80℃烘干。将经过多巴胺前处理的竹浆纤维织物置于浓度为2g/l的硝酸银溶液中，在微波中加热3min，每分钟翻动一次，保证布面均匀镀覆纳米银。取出烘干。
所得纳米银竹浆纤维面料的微观结构与宏观性能如下。
1、纳米银颗粒的形貌：
图1为纳米银扫描电子显微镜（SEM）照片。由图1可见，纳米银粒子密实地堆积在纤维表面，完全包覆竹浆纤维表面，纳米银粒子呈不规则球形，尺寸较为均匀。
2、纳米银竹浆纤维织物元素分析：
图2为纳米银竹浆纤维织物的XPS图。由图2可知，竹浆纤维织物在经过多巴胺前处理后，表面存在多巴胺所含的氮元素，表明多巴胺成功附着在竹浆纤维织物表面，且XPS图中测试出Ag的特征峰，表明纳米银成功合成在多巴胺前处理的竹浆纤维织物上。
3、纳米银竹浆纤维织皂洗牢度分析：
图3为纳米银竹浆纤维织物皂洗前后的接触角，其中，（a）为纳米银竹浆纤维织物皂洗前的接触角，（b）为皂洗后纳米银竹浆纤维接触角。由图可见，皂洗前后的纳米银竹浆纤维织物的接触角从132.4°仅仅下降到124.1°，接触角变化较小，表明纳米银竹浆纤维织物具有较好的耐皂洗性。
4、纳米银竹浆纤维织物抗紫外性分析：
图4为纳米银竹浆纤维织物的紫外透过图及UPF值。其中，（a）为原始竹浆纤维织物，（b）为纳米银竹浆纤维织物。由图4可以看出，纳米银注浆纤维织物的紫外透过率远小于原始竹浆纤维，经过纳米银处理的竹浆纤维织物的UPF值为157.75，即具有非常优异的抗紫外效果，比未经过纳米银处理的高261%。
实施例2
将尺寸为5cm×5cm的羊毛织物分别用丙酮和乙醇超声波清洗30min，取出织物在通风处自然晾干；取1块经乙醇丙酮清洗过的竹浆纤维织物浸渍于用三羟甲基氨基甲烷调节pH至8.5的多巴胺浓度为3g/l的溶液中，静置12h后取出，采用去离子水洗涤后80℃烘干。将经过多巴胺前处理的竹浆纤维面料置于浓度为2g/l的硝酸银溶液中，在微波中加热3min，每分钟翻动一次，保证布面均匀镀覆纳米银。取出烘干。
纳米银颗粒的形貌分析：
图5为纳米银羊毛织物的扫描电子显微镜（SEM）照片。由图5可见，纳米银粒子紧密地堆积在纤维表面，完全包覆羊毛纤维表面，纳米银粒子呈不规则球形，尺寸较为均匀，羊毛纤维表面变得更加粗糙。

Claims (8)

1.一种纳米银纺织面料，其特征在于，其原料包括硝酸银、改性剂和纺织面料，其中，改性剂和硝酸银质量比为1～50，每平方米纺织面料使用的硝酸银的质量为1g～50g。
2.根据权利要求1所述的纳米银纺织面料，其特征在于，所述纺织面料为天然纤维面料或化学合成纺织面料中的至少一种；优选的，所述纺织面料为竹纤维、棉、毛、麻、丝、涤纶、粘胶、聚酯或腈纶中的至少一种。
3.权利要求1-2任一项所述的纳米银纺织面料的制备方法，其特征在于，先将纺织面料用改性剂前处理，然后将AgNO3加入到蒸馏水中，并加入改性剂前处理的纺织面料，然后进行微波加热一定的时间，每隔1min取出翻动一次，最后将纺织面料经水洗、干燥即可。
4.根据权利要求3所述的纳米银纺织面料的制备方法，其特征在于，所述纺织面料为天然纤维面料或化学合成纺织面料中的至少一种；所述改性剂为多巴胺；所述的制备方法采用微波法。
5.根据权利要求3所述的纳米银纺织面料的制备方法，其特征在于，所述多巴胺改性的方法为：把多巴胺溶于去离子水中，溶液加入三羟甲基氨基甲烷调节pH至7~10，多巴胺与纺织面料质量比为0.1~10，布样放入溶液中室温浸泡1～30h，最后取出，经过去离子水洗，晾干。
6.根据权利要求3所述的纳米银纺织面料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)纺织面料多巴胺改性：先将纺织面料采用有机溶剂超声处理去除杂质，再将其浸泡在多巴胺溶液中，然后水洗，干燥备用；
2)微波法制备纳米银织物：将AgNO3，加入到蒸馏水中，搅拌均匀，再将步骤1)处理后的纺织面料浸泡在溶液中，然后进行微波加热1~30min，每隔1min取出翻动一次；
其中，改性剂和硝酸银质量比为1～50，每平方米纺织面料使用的硝酸银的质量为1g～50g。
7.根据权利要求6所述的纳米银纺织面料的制备方法，其特征在于，步骤1）中：
所述有机溶剂为丙酮和乙醇，其体积比为1～3：1；
所述改性剂为多巴胺。
8.根据权利要求6所述的纳米银纺织面料的制备方法，其特征在于，步骤2）中反应采用微波加热，反应时间为1～30min。
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