纳米ZnO抗紫外线、抗菌织物后整理法yd14403
摘者注：原书章节编号，小标题均稍有改动。红色方括号[]内的数字是原著中的页码，便于读者查对。黑色方括号[]内的数字是原文的文献索引号，该参考文献本文没有列出。
1. 纳米ZnO制备方法
(1)纳米ZnO整理液的制备
将ZnO纳米材料加分散剂以及黏合剂等，调制成一定浓度的处理液。由于纳米ZnO粉体表面能大，极易凝聚，且比重大，不溶于水，所以要得到分散良好，具有一定稳定性的处理液非常关键。需选择合适的分散剂与调制方法。通过筛选，采用的是PDT分散剂.经透射电镜对整理液进行测定，证实其颗粒是纳米级范围。如果分散不好。测定结果为微米级。
(2)纳米ZnO、黏合剂、分散剂用量及加工方法
试验时，分别选用了不同用量的纳米ZnO、黏合剂、分散剂，采用吸尽法与浸轧法进行加工，通过正交设计制定方案.并经紫外透过率以及其他服用性能的测试，结果认为，最佳工艺处方为ZnO5％.黏合剂15％。分散剂2％.采用吸尽法较好。
2. 抗紫外线性能测试结果
主要对织物的性能、织物组织结构对抗紫外线性能的影响、耐洗性、抗菌性等方面进行测试。[388]
（1）织物性能比较
表11.2所示为纯怖18／18 273／229瀑白平布经优选后的工艺处
方后整理前后织物性能对比。
表11.2
织物整理前后性能比较
|
布样 |
UV一A 透射率％ |
UV—B 透射率％ |
透气量 L·（m2·s）-1 |
透湿量 kg·m-2 |
刚柔度 cm |
|
整理前 |
15.50 |
8.50 |
389.0 |
143.5 |
1.63 |
|
整理后 |
8.43 |
2.03 |
221.7 |
145.6 |
2.00 |
(2}织物组织结构对抗紫外线性能的影响
机织物与针织物的抗紫外线效果不同。同样是机织物.不同的组织结构也会影响紫外线透过率.具体测试结果如表11.3所示。袭11.3中机织物规格为纯棉18／18×273／229漂白平布.针织物为纯棉19.5dtex漂白汗布，平纹织物规格为纯棉29／29×376／236，斜纹织物规格为纯棉29／29×383／248.缎纹织物规格为纯棒29／29×354／240。
表11.3不不同织物整理前后紫外线透过率
|
布样 |
UV-A透过率/% |
UV-B透过率/% |
|
|
机织物 |
整理前 |
15.50 |
8.50 |
|
整理后 |
8.43 |
2.03 |
|
|
针织物 |
整理前 |
18.64 |
8.63 |
|
整理后 |
11.43 |
4.02 |
|
|
平纹织物 |
整理前 |
18.65 |
4.96 |
|
整理后 |
0.40 |
0.01 |
|
|
斜纹织物 |
整理前 |
15.70 |
3.96 |
|
整理后 |
0.01 |
0.007 |
|
|
缎纹织物 |
整理前 |
6.84 |
0.80 |
|
整理后 |
0.007 |
0.003 |
|
[389]
由表11.2和表11.3说明，织物经纳米ZnO材料整理后，紫外线透过率明显降低，降低幅度与织物紧密程度、孔隙大小有关。针织物一般比机织物结构疏松，孔隙率较大，抗紫外线效果差。在不同组织结构的机织物中，屏蔽紫外线能力为缎纹大于斜纹，而斜纹又大于平纹织物.这与平纹织物孔隙较多，缎纹织物孔隙较少有关。
(3)其他服用性能测试
织物经纳米ZnO材料整理后，抗紫外线性能得以提高，而对手感、透气性会有一定影响(见表11.2)。但若工艺选择合理。可以不影响服用性。且具有一定耐洗性。不同洗涤次数织物的抗紫外线效果见表11.4所示，织物规格同(1)。
表11.4 耐水洗试验
|
洗涤次数 |
UV—A透过率／％ |
UV—B透过率／％ |
|
水洗前 |
8.43 |
2.03 |
|
洗涤5次 |
8.75 |
2.52 |
|
洗涤10次 |
8.83 |
2.59 |
|
洗涤20次 |
9.14 |
2.95 |
|
洗涤25次 |
9.58 |
3.34 |
|
洗涤35次 |
9.91 |
3.86 |
|
洗涤50次 |
15.50 |
8.50 |
(4)抗菌性能测试
国内外文献中介绍纳米ZnO材料具有抗菌功能。如对大肠杆菌、黑曲霉菌、褐青霉菌等都有很强的抵抗力。与上述抗紫外线方法基本相同，采用纯棉织物后整理法.通过正交设计及抗菌试验等测试结果，得到最佳工艺.当整理液中ZnO含量为5％，黏合剂为17％，分散剂为2％。采用浸轧法。所处理的棉织物具有较理想的抗菌效果及良好的服[390]用性(手感、透气、耐洗等)。
经纳米ZnO材料整理的棉织物.对四种真菌(石膏样孢子菌、红毛癣菌、须毛癣菌、犬小癣菌)和绿脓杆菌不具有抑菌作用，而对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌有很强的抑制作用。抑菌能力随ZnO浓度的增加而增强，但对不同菌种效果不同。如整理液中，当ZnO含量为2％时.织物对金黄葡萄球菌和大肠杆菌已能全部杀灭，检出的活菌数为0；而对白色念珠菌虽然抑菌数也大大减少，从未整理布样的9 800降为整理后的334，但要完全消灭，必须增加ZnO含量。
在研究试验中，纳米ZnO材料的分散是关键.需随时监测是否仍保持纳米级分散，若测出是微米级。就失去意义。
通过研究发现。纳米ZnO具有抑菌功能.但不是广谱性的抗菌剂。纳米ZnO材料的抗菌机理尚未研究透彻，目前的看法仅是纳米ZnO材料在紫外线照射下，能分解出自由移动的、带负电的离子，留下带正电的空穴，空气进入此空穴能被激活成活性氧.具有极强的化学活性。可与细菌等多种有机物质发生氧化反应，从而达到抗菌功效。
3 ZnO在抗菌防臭针织保健用品中的应用
抗菌防臭针织保健用品是在人们生活水平不断提高，人们对健康的自我保护意识不断加强的前提下提出的，它是提高人们生活质量的必备品之一，是目前国内外生产厂家以及科研机构争相研究的热点。把纳米技术应用于功能性纺织品的生产，是针织产品更新换代的一次革命.是高新技术改造传统产业的又一成功范例。
抗菌防臭卫生保健针织品作为家庭必备品如床上用品、毛巾以及[391]内衣系列。它可随时杀灭和抑制细菌，防止病毒交叉感染，清洁皮肤、减轻皮肤瘙痒、保护人体健康。也是托儿所、幼儿园、学校等密集人群的个体自我保护的生活必备品。
青岛喜盈门集团公司与青岛化工大学共同研制的纳米抗菌防臭卫生保健毛巾，1999年通过青岛市科委鉴定，被国家科委列入2001年国家级重点新产品。
3.1 抗菌机理
主要采用纳米Ag+抗菌粉体为抗菌剂。在产品的后整理过程中，以物理和化学手段整合到产品上，使之牢固附着在产品上和棉纤维的氨基和羟基接枝。达到极好的耐洗涤性能。此技术利用抗菌剂极强的光催化作用和极高的还原电势产生的新生氧.使细菌细胞壁通透细胞浆外流、变性、凝固，从而达到抑菌的目的，是一种最安全的非溶出型物理抗菌技术。这是药物和化学抗菌不能比拟的。产品自洁性高，长效抗菌.对人体无任何不良反应，经青岛卫生防疫站检测，其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率达到98％以上。
此产品既具有显著的抗菌防臭作用，还具有明显的防霉作用。这是其他抗菌方法所不及的，而且目前国内尚无同类产品可比。而其他抗菌产品：一是在熔融纺丝过程中加入抗菌剂的化学纤维及混纺织物，会出现吸水透湿性差的现象；二是溶出型药物抗菌，有的会有异味。有的有拒水现象，有的为一次性抗菌，一经洗涤便失去抗菌作用。这几种方法明显不适用于毛巾的抗菌保健.所以在后整理过程中制备抗菌防臭卫生保健毛巾是目前最适合的方法。
纳米抗菌防臭卫生保健毛巾生产的关键性技术是使纳米粉体的解聚问题。只有使纳米材料以纳米级粉体扩散在印染整理的载体中.[392]才能利于均匀附着和与纤维素接枝。
3.2 工艺流程
可以采用三种方法制备抗菌防臭卫生保健针织品.具体工艺流程见图11.3～图11.5所示。
（1)印花法
|
|
|
图11.3 印花法工艺流程图 |
(2)浸渍法
|
|
|
图11.4 浸渍法工艺流程图 |
（3)浸轧法
|
|
|
图11.5 浸轧法工艺流程图 |
[393]
3.3 检测方法及结果
取未经洗涤的针织材料样片(面积为1 Cm×3 cm)3片放入无菌 平面皿中，每片加入菌悬液0.1 mL，作用至规定时间，取出，放入5 mL PBS中，振打80次，取0.5 mL，于无菌平面皿中，倾注营养琼脂(沙氏琼脂)，置于37℃，培养48 h。检测结果见表11.5所示。
表11.5 抗菌性能检测结果
|
试验菌株 |
作用不同时间(mim)的抑菌率／％ |
对照组回收菌量／cfu/mL |
||
|
20 |
40 |
60 |
||
|
金黄色葡萄球菌 |
99.8 |
99.9 |
100 |
9.2×104 |
|
大肠杆菌 |
36.2 |
90.7 |
98.4 |
2.24×105 |
|
白色念珠菌 |
98.2 |
99.9 |
100 |
9.4×104 |
[394]