棉纖維由于手感柔軟、透氣性好、價格低廉、具備可再生性和易于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點,在日常生活中得到了廣泛使用。但是棉纖維本身也存在一些缺點,如易吸潮、易受細(xì)菌破壞、抗紫外輻射功能差,在一定程度上影響和限制了應(yīng)用效果�；诩{米材料具有獨特的性質(zhì)與功能,利用其對棉纖維后整理可以彌補(bǔ)天然纖維在某些方面的缺陷,賦予其特殊的性能,如抗紫外線輻射、抗菌等,實現(xiàn)棉纖維的多功能化。功能棉織物另一個重要指標(biāo)是耐洗性。雖然經(jīng)納米顆粒(NPs)整理的棉織物具有很好的功能性,但是在多次洗滌之后,棉織物功能性會變差,主要是由于棉織物對NPs的附著能力較弱,整理劑容易脫落所致�？稍诿蘅椢锉砻嬉虢宦�(lián)劑,其原理是通過接枝改性,在棉織物中引入反應(yīng)性基團(tuán),通過這些基團(tuán)與NPs間建立化學(xué)鍵或其他形式的穩(wěn)固結(jié)合,將NPs引入到棉織物上,賦予棉織物功能持久性�；诖�,本論文的總體研究思路是以棉織物為基體,采用納米Ag NPs為抗菌整理劑,ZnO NPs為抗紫外整理劑,以檸檬酸或尿素作粘合劑對棉織物改性,通過它們的橋連作用,將功能性NPs牢固附著在棉織物纖維表面,賦予其多功能性和功能持久性。對整理后的棉織物進(jìn)行形貌和結(jié)構(gòu)表征,研究后整理棉織物的抗菌、抗紫外性能,探究影響棉織物功能性的結(jié)構(gòu)因素,并對其耐水洗性能進(jìn)行分析。本論文的主要研究內(nèi)容與結(jié)果包括以下四個方面。(1)粒徑可調(diào)Ag NPs抗菌整理劑的制備及機(jī)理研究建立了一種粒徑可控、具有高度規(guī)整形貌和極窄粒徑分布的水溶性Ag NPs的簡便制備方法。用廉價和環(huán)境友好的硼氫化鈉(NaBH_4)作還原劑,檸檬酸鈉(Na_3C_6H_5O_7·2H_2O)作修飾劑,還原AgNO_3以生成Ag NPs。實驗中探討了Na_3C_6H_5O_7·2H_2O和AgNO_3的摩爾比、NaBH_4和AgNO_3的摩爾比、反應(yīng)時間、NaBH_4滴加速度、反應(yīng)液的pH值等參數(shù)對Ag NPs粒徑的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),pH對Ag NPs粒徑的調(diào)控作用最為顯著。通過調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值為11、9和7,分別制備得到了平均粒徑被精準(zhǔn)調(diào)控到2、12、32 nm的球形Ag NPs。通過透射電子顯微鏡(TEM)、紫外可見吸收光譜儀(UV-vis)、X射線粉末衍射儀(XRD)、傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)對所制備樣品的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。選取革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌(S.aureus)和革蘭氏陰性菌大腸桿菌(E.coli)為指示菌對不同粒徑的Ag NPs進(jìn)行抗菌性能檢測。通過肉湯稀釋法、濾紙片抑菌圈法、光密度法對樣品抗菌性能進(jìn)行了評價。結(jié)果表明,所制備Ag NPs對革蘭氏陰性菌E.coli和革蘭氏陽性菌S.aureus均展現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌性能。而且,Ag NPs抗菌活性隨粒徑減小而增高。采用細(xì)胞微觀形態(tài)觀察和陽極溶出伏安法對抗菌機(jī)理進(jìn)行了考察,證實了Ag NPs的接觸作用和Ag~+溶出抗菌作用機(jī)理。(2)持久抗菌性棉織物的整理與性能研究以第一章制備的抗菌性能最優(yōu)的,平均粒徑為2.3 nm的Ag NPs作為棉織物的抗菌整理劑;選取無毒、環(huán)境友好且具有一定殺菌性能的檸檬酸作交聯(lián)劑,利用檸檬酸上羧基和棉纖維上的羥基發(fā)生酯化反應(yīng),將檸檬酸接枝到棉織物上;進(jìn)而通過檸檬酸上的羧基的給電子特性,通過與Ag NPs表面缺電子的Ag原子發(fā)生螯合作用,將Ag NPs橋連到棉織物。通過掃描電子顯微(SEM)、X射線能量色散譜儀(EDX),XRD,UV-vis,FTIR和X射線光電子能譜(XPS)等手段對棉織物的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征,證實了Ag NPs通過粘合劑檸檬酸的化學(xué)鍵合作用被負(fù)載到了棉織物上。以電感耦合等離子原子發(fā)射光譜(ICP-AES)和UV-vis檢測了棉織物中的Ag原子含量。通過振蕩法、瓊脂平皿擴(kuò)散法對棉織物的抗菌性能進(jìn)行了檢測,發(fā)現(xiàn)Ag NPs整理棉織物對E.coli和S.aureus均具有優(yōu)異的抗菌性能,且對E.coli的抗菌作用更為顯著。通過細(xì)胞微觀形態(tài)觀察法分析了抗菌棉織物的作用機(jī)制。此外,對棉織物耐洗性能進(jìn)行進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)Ag NP后整理棉織物具有良好的耐洗性能,經(jīng)過50次洗滌,其抑菌率仍達(dá)到91.8%。(3)抗菌抗紫外棉織物的整理制備及性能研究采用天然抗菌劑羧甲基殼聚糖(CMCTS)修飾Ag NPs,得到具有協(xié)同作用的抗菌整理劑。采用硅烷偶聯(lián)劑3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)修飾ZnO NPs,得到抗紫外整理劑。仍采用檸檬酸作粘合劑,將抗菌和抗紫外整理劑通過二浸二軋的方式,依次負(fù)載到棉織物上,得到抗菌抗紫外多功能棉織物。通過SEM、UV-vis、XRD和FTIR對棉織物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和形貌表征。結(jié)果表明,Ag和ZnO NPs通過檸檬酸的化學(xué)鍵合橋連作用,被牢固而均勻地負(fù)載到了棉織物的表面。通過振蕩法、瓊脂平皿擴(kuò)散法和細(xì)胞微觀形態(tài)觀察法對復(fù)合整理織物進(jìn)行了抗菌性能測試,發(fā)現(xiàn)其具有優(yōu)異的持久抗菌性,并且對S.aureus更為顯著。提出抗菌性來源于Ag NPs的修飾劑CMCTS,與ZnO NPs的雙協(xié)同作用�？疾炝薢nO NPs添加量、整理溫度對棉織物抗紫外性能的影響,確定了最佳整理工藝為溫度60°C,ZnO添加量0.3%,在此條件下制備了UV透過率約為2.5%的抗紫外性能良好的復(fù)合棉織物。對棉織物抗菌和抗紫外耐洗牢度的測試結(jié)果表明,洗滌50次之后,復(fù)合棉織物仍有良好的抗菌與紫外性能,提出耐洗性好的原因在于整理劑與棉織物之間的牢固結(jié)合力。(4)納米Ag-ZnO的一鍋法原位生成與棉織物整理采用簡便的原位合成法一步制備Ag-ZnO復(fù)合整理棉織物,避免了抗菌與抗紫外整理劑預(yù)先制備、分步整理的繁瑣過程。與前兩章不同的是,本章采用尿素而不是檸檬酸作粘合劑。以尿素對棉織物進(jìn)行接枝改性,通過尿素受熱分解,生成的異氰酸與棉織物主要組分纖維素上的羥基反應(yīng)生成氨基甲酸酯基團(tuán)。氨基甲酸酯基團(tuán)中的氨基易于絡(luò)合Ag~+,通過反應(yīng)過程中溶液pH值的調(diào)控,在棉織物表面一步同時原位生成ZnO和Ag NPs,實現(xiàn)對棉織物的一步多功能整理。通過XRD,UV-vis,FTIR和SEM-EDX對Ag-ZnO復(fù)合整理棉織物的組成、結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征,結(jié)果表明Ag和ZnO NPs通過氨基甲酸酯基團(tuán)中氨基的鍵合作用,被牢固而均勻地負(fù)載到了棉織物的表面�？疾炝苏頊囟�、反應(yīng)體系pH、Ag~+與Zn~(2+)的摩爾比等因素對紫外透過率的影響,得到了最優(yōu)制備條件。所制備的Ag-ZnO復(fù)合整理棉織物在洗滌前平均透過率大約為2.8%,具有優(yōu)異的抗紫外性能。通過振蕩法、瓊脂平皿擴(kuò)散法和細(xì)胞微觀形態(tài)觀察法對Ag-ZnO復(fù)合整理棉織物的抗菌性能進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)后整理棉織物對S.aureus和E.coli均具有異常優(yōu)異的抗菌性能,且對革蘭氏陽性菌S.aureus更為顯著。采用ICP-AES和UV-vis檢測了整理棉織物的耐洗性能,雖然其耐洗度(Ag和Zn原子含量)與上一章的結(jié)果相比有所降低,然而其抗菌性和持久性卻優(yōu)于非原位法制備的復(fù)合棉織物。本論文最主要的研究成果概括如下:提出了一種粒徑可調(diào)Ag NPs抗菌整理劑的簡便制備方法,發(fā)現(xiàn)了抗菌性與顆粒粒徑的關(guān)系,證實了抗菌作用機(jī)制。采用檸檬酸作為粘合劑,制備了結(jié)合力牢固的納米顆粒整理棉織物,獲得了優(yōu)異的抗菌抗紫外性能及耐洗性。用尿素作交聯(lián)劑,一步實現(xiàn)了Ag-ZnO NPs的生成及對棉織物的整理,避免了整理劑分別制備與分步整理的繁瑣過程,且該方法所制備的棉織物持久抗菌性更為顯著。
【學(xué)位單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1;TS195.2
【部分圖文】：

即棉纖維的表皮層、初生胞壁、次生胞壁等物質(zhì)組成，它位于纖維的最外層，表皮層存纖維的初生層位于表皮層的內(nèi)部，主要是纖維，具有柔性和可塑性，纖維素的含量比較低；壁的內(nèi)部，是纖維素存在的主要場所，占纖維生胞壁內(nèi)沉積而成的原纖網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；胞腔是棉棉纖維成熟度的增加，胞腔逐漸減小，胞腔質(zhì)。圖 1-1 棉纖維的化學(xué)式.

即棉纖維的表皮層、初生胞壁、次生質(zhì)組成，它位于纖維的最外層，表皮的初生層位于表皮層的內(nèi)部，主要是有柔性和可塑性，纖維素的含量比較內(nèi)部，是纖維素存在的主要場所，占壁內(nèi)沉積而成的原纖網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；胞腔維成熟度的增加，胞腔逐漸減小，胞圖 1-1 棉纖維的化學(xué)式.

Ps 的粒度調(diào)控Ps顆粒粒徑影響因素時，發(fā)現(xiàn)溶液pH對調(diào)控Ag NPs條件，僅改變反應(yīng)液的 pH，制得了粒徑不同的 Ag、7 時所制備 Ag NPs 的 UV-vis(a)和 TEM 圖(b-d)，T條件下制備 Ag NPs 的 UV-vis 圖: AgNO3: Na3C6H5O7·2H2ONaBH4不同摩爾比(b), 不同的反應(yīng)時間(c), 不同 NaBH4滴加應(yīng)上述變量的最優(yōu)條件下 Ag NPs 的 TEM 圖, TEM 中的插
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳仕國;郭玉娟;陳少軍;戈早川;;紡織品抗菌整理劑研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報;2012年07期

2 史亞鵬;周向東;;交聯(lián)劑在紡織品中的應(yīng)用及進(jìn)展[J];印染助劑;2011年12期

3 黃方千;李強(qiáng)林;楊東潔;馮西寧;鄭雄;;有機(jī)紫外線吸收劑研究進(jìn)展[J];印染;2011年20期

4 張建祥;任紀(jì)忠;田莉莉;王維;;純棉織物防紫外線復(fù)合整理[J];印染;2010年10期

5 楊麗;楊俊玲;;織物抗紫外線整理[J];印染助劑;2006年08期

6 隆泉;鄭保忠;周應(yīng)揆;柳清菊;;新型納米無機(jī)抗菌劑的抗菌性能研究 1.對金黃色葡萄球菌和白色念珠菌的抗菌作用[J];功能材料;2006年02期

7 董紹偉;織物的抗紫外線整理[J];染整技術(shù);2005年02期

8 崔淑玲,宋心遠(yuǎn);纖維交聯(lián)劑及其應(yīng)用[J];印染;2004年13期

9 夏金蘭,王春,劉新星;抗菌劑及其抗菌機(jī)理[J];中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2004年01期

10 商成杰,鄒承淑,張洪杰;國內(nèi)外織物抗菌衛(wèi)生整理的進(jìn)展[J];印染助劑;2003年05期

本文編號：2868697