无机抗菌织物的研究进展

2022-12-23 06:45曹聪聪汤龙世刘元军赵晓明
纺织学报 2022年11期
关键词:抗菌剂棉织物纳米银

曹聪聪, 汤龙世, 刘元军, 赵晓明

(1.天津工业大学 纺织科学与工程学院, 天津 300387; 2.潍坊迅纺新材料科技有限公司, 山东 潍坊 261000)

周围环境中存在着成百上千种细菌、真菌等微生物,人们不得不随时面临微生物的困扰。多孔结构的纺织品容易吸收人体排出的代谢物质(汗液和皮脂等),有利于细菌和微生物的生长繁殖,而细菌和微生物会导致衣物发霉、食物变质以及疾病传播等问题[1]。近年来,随着传染性疫情的频繁发生,人们对于纺织品的卫生保健功能也更加重视。对于使用者的健康而言,抗菌纺织品能够阻止织物与人体代谢物质相结合,抑制微生物的滋生,从而降低了疾病传播的风险和异味的产生;对于纺织品本身,纺织品的抗菌性能可以保护织物,减少微生物的侵蚀,延长其使用寿命,提高使用价值[2]。过去,抗菌织物主要用于医院,如手术服、绷带、纱布等。现在,抗菌织物已经超出了医疗领域,与日常生活联系在一起,以极快的速度扩展到各种纺织品领域,发展趋势良好。

在使用的诸多抗菌剂之中,无机抗菌剂具有抗菌广谱、耐热性好、不易产生耐药性等优点,从而广泛用于制备抗菌织物[3]。本文介绍了无机抗菌剂的抗菌机制和国内外无机抗菌织物的最新研究进展,以期为制备多功能化、智能化、舒适化的抗菌织物奠定基础。

1 无机抗菌剂

1.1 金属型无机抗菌剂的抗菌机制

金属型抗菌剂主要是将银、铜和锌等金属或者金属离子负载到无机载体(如沸石、硅胶膨润土、可溶性玻璃、介孔氧化硅等多孔材料)表面上制备的具有抑菌能力的物质[4]。每种抗菌金属元素都有其特殊的抗菌机制,甚至同时兼有多种抗菌机制,在不同的环境影响下,选择相应的方式来抗菌;银和铜是最典型的离子型抗菌,并有着多种抗菌方式,但具体是哪种方式占据主导地位还需进一步研究[5]。

目前,金属离子的抗菌机制有如下几种[6-8]:1)与细胞壁的作用。当金属离子达到微生物细胞膜时,细胞膜吸附金属离子或金属离子吸附在细胞膜上,然后进一步穿透细胞壁,细胞壁破裂,最终细菌死亡。2)与酶或蛋白质的作用。金属离子进入细菌并进一步与细菌蛋白质中的巯基结合,形成含硫化合物,这种化合物是不可逆的,影响酶的活性以及细菌的生理功能,导致细菌死亡。3)与脱氧核糖核酸(DNA)分子的作用。金属离子可使细菌的核酸凝固、DNA分子发生交联,从而阻碍细菌的繁殖。4)催化产生活性自由基。金属离子可作为催化活性中心激发电子,产生活性氧自由基和羟基自由基。具有强氧化能力的活性氧自由基和羟基自由基通过抑制细菌的增殖能力,达到抑菌的效果。

1.2 光催化型无机抗菌剂的抗菌机制

光催化型无机抗菌剂是一类能被光子激活的半导体氧化物,包括二氧化钛、氧化锌和二氧化锆等。光催化抗菌剂多半都是宽禁带n型半导体氧化物。半导体的能带结构通常由低能价带和高能导带组成,低能价带充满电子,而高能导带是空的。当能量大于或等于半导体带隙能量的光波辐射到半导体时,价带上的电子将被激发到导带,价带将产生空穴,从而在半导体表面产生高度活跃的空穴-电子对[9]。以二氧化钛为例,其在光照条件下产生电子和空穴的示意图如图1所示[5]。

图1 光照条件下二氧化钛电子、空穴的产生Fig.1 Generation of titanium dioxide electrons and holes under illumination conditions

其作用机制是,抗菌剂表面存在分散的微量金属元素,在光照的作用下,其可以作为催化活性中心,激发环境中或者吸附在抗菌剂表面的水或氧气产生羟基自由基和超氧负离子。羟基自由基和超氧负离子都具备很强的氧化还原能力,这种强氧化性能使微生物的生化反应紊乱,破坏细胞的增殖能力,抑制或杀灭病原微生物,从而产生抗菌效果[10]。

2 无机抗菌织物

大多数金属离子都具有抗菌性,一般情况下,其抗菌性能的强弱按以下顺序排列:Ag+>Hg2+>Cu2+>Cd2+>Cr3+>Ni2+>Pb2+>Co2+>Zn2+>Fe3+[11]。在实际生产和应用中,综合抗菌效果、价格、毒性等多种因素,常用的金属型无机抗菌剂主要是银、铜、锌及其金属化合物。银离子类抗菌剂是最常用的一类,形态普遍呈白色细末状,可耐1 300 ℃以上的高温。采用无机抗菌剂制备抗菌织物主要有以下2种方法:普通纤维经过接枝或者聚合或者在纺丝原液中添加抗菌剂而得到的具有抗菌效果的纤维;对现有的纺织品运用表面涂层法、树脂整理法、微胶囊法、喷洒法等方法进行抗菌后整理。

随着纳米技术的发展,现在常用的一些无机抗菌剂均可制成纳米粒子,其具有更大的表面积和更高的效率,因此具有独特的物理、化学特性以及优异的光学特性和生物相容性,更好地用于抗菌纺织品的制备。

纳米颗粒的大小和形态对抗菌性能起着重要的作用。王瑶等[13]采用的研究对象是粒径分别为12、23、37、50、66 nm 这5种不同粒径的的纳米银,采用平板稀释法测定了不同纳米银对大肠杆菌(E.coil)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的最小抑菌浓度,进而探究了纳米银粒径大小与抗菌性能之间的规律。结果表明,纳米银作为抗菌剂使用并非是粒径和抗菌性能呈正相关。She等[14]在碱性条件下,通过还原溶液化学方法制备了不同形貌和粒径的氧化亚铜纳米颗粒,并测试了其对大肠杆菌的最低抑菌浓度。结果表明:粒径较小(约50 nm)的氧化亚铜纳米颗粒比粒径较大(约250 nm)的氧化亚铜纳米颗粒具有更好的抗菌活性;球形氧化亚铜纳米颗粒在杀菌过程中优于立方体纳米颗粒。但有相关研究表明,纳米粒子对人的身体健康是有危害的,目前国际上仍未批准其在日用纺织品上进行应用。

除此之外,纳米粒子和织物的牢固结合是目前需要攻克的一大问题。随着织物洗涤次数的增加,织物表面附着的纳米粒子含量会迅速下降,从而导致抑菌率下降。金万慧等[15]从市面上收集了4种纳米银抗菌除臭纺织品,对其采用的纳米整理剂进行定性分析,提取纳米颗粒物并分析其物理尺寸,研究4种织物上纳米银颗粒在机洗和人工汗液条件下的释放行为。结果表明:各织物上的纳米颗粒物成分确实为单质银,尺寸为100~1 000 nm;各织物在第1次机洗时释放的Ag颗粒为88~552 μg/g,而且释放量随着水洗次数的增加迅速减少,水洗9次后基本检测不到释放的纳米银;织物中的银在人工汗液中逐渐释放,24 h后释放速率减缓,但72 h内仍未达到平衡。Mustafa等[16]采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定了经过银抗菌剂处理的织物洗涤后释放出来的银含量。结果显示:洗涤20次后,棉织物的银总释放量为73.4%~92.2%,涤纶织物的银总释放量为76.4%~89.7%。目前对抗菌织物的研究,不仅关注于其抑菌率,还包括其抗菌耐久性。抗菌耐久性是织物在多次反复洗涤下具有的耐洗性,持久的抗菌功能通常认为至少能在20次洗涤后仍存在抗菌功能[17]。

如果仅仅增加织物表面纳米粒子含量,则容易造成环境污染以及健康危害,所以亟需寻找方法提高纳米粒子与织物表面的黏附力。

2.1 银系抗菌织物

对银系无机抗菌材料的研究开始于20世纪的80年代,最具有代表性的是日本[18]。与其他金属相比,银的抗菌性能更好,具有广谱抗菌性,应用范围更广。研究证实:银离子可以有效抑制微生物(革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌和霉菌)的生长和繁殖,具有优异的抗菌效果[19];此外银在使用过程中不会刺激人体皮肤、不会对织物的服用性能产生影响,因此被广泛用于生产抗菌纺织品。对于近些年来的银系抗菌剂在纺织品领域的研究进展,研究人员做出了许多探索。

相较于银的复合物而言,纯银离子的抗菌活性更高。沈金科[20]将聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)作为纺丝原料,以银离子为抗菌母粒,通过熔融共混纺丝制备具有抗菌效果的PTT纤维,然后对其进行抗菌性能测试。结果表明:当银离子的添加量为5%时,抗菌PTT纤维对S.aureus的抑菌率是95.5%,对E.coil的抑菌率是94.2%,具有优异的抗菌效果。

现在更常用的是纳米银抗菌剂,即粒径在纳米级别的金属银单质,粒径大都在25 nm左右。有关纳米银粒子抗菌的有效性已在大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌以及肺炎克雷伯菌等广谱细菌上得到验证。

朱炯霖等[21]以金银花提取物作为植物还原剂、丙三酮作为化学还原剂,分别对硝酸银进行还原,制备了2种不同的纳米银溶液,将棉织物浸渍其中进行抗菌整理。结果表明:采用植物还原法制备的纳米银粒径比化学还原法减小了约15 nm,并且经过植物还原法制备的纳米银溶液整理后的棉织物经过50次洗涤后,对E.coil和S.aureus的抑菌率仍达到99.0%以上,具有优异的抗菌性及良好的耐洗涤性能。

共价键是由于原子间通过共用电子对而产生的强烈相互作用形成的,其作用力强于氢键、范德华力等次级键,所以棉织物和纳米银粒子之间的共价键可大大增强二者之间的结合牢度,这样不仅可以增强纳米银的持久抗菌能力,也可以缓解纳米银释放过程中造成的环境污染和健康危害。目前,将纳米银与棉织物进行共价结合的方法主要有2种:一种是通过席夫碱反应将纳米银共价结合在棉织物的表面;另外一种是通过酯化反应将纳米银固着在棉织物的表面[22]。

Zhang等[23]首先经过一步反应法制备了氨基功能化银纳米粒子,然后用高碘酸盐氧化法将棉纤维中的羟基转化为醛基得到氧化棉织物,利用醛基和氨基之间的反应,将上述2种材料进行接枝处理,制备了抗菌性能优异且耐洗涤的抗菌氧化棉织物。结果表明,抗菌氧化棉织物的抗菌性能在经过50次洗涤循环后没有受到大的影响,对S.aureus以及E.coil的抑菌率均可保持在96.0%以上。原因是由于醛基的存在,氧化棉织物能够主动截留氨基功能性银纳米粒子并将其固定在织物上。

Wu等[24]以柠檬酸钠作为稳定剂、柠檬酸作为交联剂在整理过程中通过化学键将银纳米粒子固定在棉织物上,制备过程如图2[24]所示。结果表明:银纳米粒子涂层棉织物在连续洗涤50次后,对S.aureus以及E.coil的抑菌率仍分别保持在91.8%和98.7%。原因是在整理过程中,柠檬酸作为一种无甲醛交联剂,提供羧基与纤维素(棉织物的组成单位)中的羟基发生酯化反应,在酯化反应完成后,将柠檬酸接枝到棉织物表面;然后通过柠檬酸非酯化羧基的氧原子和纳米银粒子的螯合,将纳米银粒子装载在织物上。

图2 银-柠檬酸棉织物的制备示意图及银纳米粒子通过柠檬酸与织物的连接模式Fig.2 Schematic for fabrication of Ag-citric acid (CA) cotton fabrics and the supposed linkage mode between silver nanoparticles(Ag NPs) and fabrics through CA

纳米银除了用于处理棉织物之外,还被用来处理蚕丝织物,处理后的蚕丝织物同样表现出较好的抗菌性能。孙通等[25]采用保护剂——商用氯菊酯除螨剂、还原剂——硼氢化钠,在常温条件下对硝酸银进行还原反应制备纳米银溶液,采用浸轧烘工艺将制得的纳米银溶液对蚕丝织物进行抗菌整理。结果表明:当整理后的蚕丝织物负载纳米银的含量为1 356 mg/kg时,抑菌率可达到99.9%,显示出优异的抗菌性能。张艳等[26]以葡萄籽提取物为生物还原剂,采用一步法工艺在蚕丝织物上原位合成和沉积纳米银粒子。结果表明,处理后的蚕丝织物具有优异的耐洗涤、耐摩擦、耐光色牢度及抗菌性能,经30次洗涤后抑菌率仍可达98.0%以上。

2.2 铜系抗菌织物

铜的毒性较低,在抗菌纺织品的制备领域中应用十分广泛。铜[27]、氧化铜[28-29]、氧化亚铜[30]都可用于抗菌织物的制备。有研究表明,与银相比,铜对细菌生长具有更显著的抑制作用[31],并且铜离子和银离子都能被人体吸收,铜离子还可通过新陈代谢排出体外,比银离子更为安全。但铜离子本身具有较深的颜色,从而限制了其在浅色服装上的应用。

Kudzin等[32]采用磁控溅射法在熔喷聚丙交酯非织造布上沉积铜,制备了新型复合材料。采用功能化非织造复合材料对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、球形毛囊真菌的菌落进行抑菌实验。结果表明,这种新型复合材料对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌以及球形毛囊真菌均具有抗菌效果。这种新型的复合材料是环保、可生物降解的复合产品,制造工艺环保,与原始的非织造布相比,产品具有较好的抗菌性能且拉伸强度、透气性和紫外线防护性能均有所增加。

槐向兵等[33]为了研究经铜离子改性后聚丙烯腈织物的抗菌性能,以线性拟合方法确定了抗菌织物中铜离子改性聚丙烯腈纤维的最佳含量。结果表明:当铜离子改性聚丙烯腈纤维在织物中的含量达到5.8%时,该织物对大肠杆菌(E.coil)、白色念珠菌(C.albicans)以及金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抑菌率均可达到95.0%以上。这是因为改性聚丙烯腈纤维含有较多的铜离子和较好的回潮率,铜离子含量与纤维的抗菌性能有关;回潮率与纤维的抗菌效率有关。

铜纳米粒子用于棉织物整理有2个主要缺点:氧化速度快和与棉纤维表面亲和力弱。在之前的研究中,Xu等[34]曾经采用L-半胱氨酸作为交联剂,将纳米银粒子和棉织物结合,改性后的棉织物抗菌性能比较持久,且其力学性能、回潮率等原参数与之前相比变化不大。在此基础上,Xu等[35]进一步通过与纤维素羟基的酯化反应,将L-半胱氨酸与棉织物进行接枝,并在柠檬酸作为稳定剂的条件下将棉织物与铜纳米粒子结合。结果表明,改性棉织物在经过50次洗涤后,对E.coil和S.aureus的抑菌率仍保持在98.0%以上,具有良好的持久抗菌性能。原因是L-半胱氨酸含有羧基和硫基基团,棉织物表面具有羟基,在高温下,羧基与羟基发生酯化反应从而接枝到棉织物上;硫基和铜纳米粒子发生配位作用,使铜纳米粒子固定在棉织物表面,同时可以防止铜纳米粒子氧化。

纳米氧化铜耐高温,可与不同的聚合物进行混合,且具有不错的化学稳定性,在光学、电学、磁学、杀菌等领域具有优异的表现,在各个领域具有良好的应用前景。Turakhia等[36]研究了纳米氧化铜粒子的合成、表征及其制备的棉织物的抗菌性能。结果表明:经处理的棉织物显示出比未处理织物更高的拉伸强度,铜纳米粒子涂覆的棉织物显示出优异的疏水性和更强的大肠杆菌活性;并且在30次洗涤循环后仍显示出优异的抑菌性能。

2.3 纳米氧化锌抗菌织物

锌元素是人体必需的微量元素,在生物体生长、发育及保持健康的生理过程中都起到了至关重要的作用。在抗菌材料中,氧化锌是锌的重要来源之一,是一种常见的无机抗菌材料[37],但是其抗菌性能较差,需要添加其他抗菌元素来提高其抗菌性能。纳米氧化锌是一种在抗菌领域被广泛使用的禁带半导体材料,其化学性质稳定、成本低廉、制备方法众多,可根据不同的需求制备出不同形状的氧化锌,如棒状、球状、花瓣状等[38],而且氧化锌纳米粒子是白色,方便其在白色织物上的应用。氧化锌纳米粒子在制备抗菌织物方面有着很大的应用价值,诸多学者们已经做出了许多研究。

氧化锌纳米粒子的独特性和多面性使得其可用不同的方法合成。各种反应参数,如反应温度、反应时间、溶剂类型、反应物浓度等以及在氧化锌纳米粒子合成过程中使用的添加剂等均对其性能存在影响[39]。

Keawkhong等[40]采用沉淀法合成了直径为200~400 nm的氧化锌纳米粒子,然后使用垫干固化法将氧化锌纳米颗粒直接施加到织物上。最后,根据平行划线法定量评估改性织物的抗菌性能。结果表明:涂有氧化锌纳米粒子的棉织物对E.coil和S.aureus的抑菌率分别为65.0%和84.0%;但是经过14次循环洗涤后,仅有一部分氧化锌纳米粒子保留在棉织物上,抑菌率迅速降低,分别为18.0%和29.0%。用这种方法制备的纳米氧化锌具有很强的抗菌活性且成本低,可以用来处理织物,但是经垫干固化法直接施加到织物上,抗菌持久性不够强。

冯俊丹等[41]以六水合硝酸锌与氨水为原料,在保护剂二醛基纤维素存在的情况下,利用水热反应法制备了纳米氧化锌胶体溶液,然后将其作为抗菌整理剂对粘胶织物进行浸轧和烘干处理,制备了抗菌粘胶织物。结果表明:处理后的织物具有良好的抗菌性、抗紫外线性能,其对E.coil和S.aureus的抑菌率均超过99.0%,紫外线防护系数为50+。

Noorian等[42]先将棉织物用高碘酸盐氧化,再用4-氨基苯甲酸配体处理,最后在改性棉织物上原位合成纳米氧化锌,通过实验探讨了该织物的抗菌性能。结果表明:该织物对E.coil和S.aureus的抑菌率分别超过99.4%和99.9%,经过多次洗涤后抑菌率仍然保持在95.4%和95.3%,经摩擦处理后抑菌率约为93.4%和93.7%。李丽艳等[43]研究了一种纳米氧化锌原位改性涤纶,通过调节染色温度、染浴pH值等条件,观察纳米氧化锌原位改性涤纶的抗菌性能。结果表明:纳米氧化锌原位改性涤纶在常规涤纶染色条件下,依然具有较好的抗菌性能,对E.coil和S.aureus的抑菌率均超过90.0%,水洗50次后的抑菌率分别为81.0%和79.1%。

Agrawal等[44]采用双硅烷化方法制备纳米氧化锌粒子涂层织物,一种硅烷偶联剂作为硅烷交联剂来结合氧化锌纳米颗粒到织物上,另一种硅烷疏水剂的作用是降低表面能。结果表明,双硅烷化方法可以在织物上产生高度耐用的多功能涂层,制备的涂层织物表现出优越的耐磨损、耐超声波洗涤、耐化学溶液浸泡和耐紫外线照射性能,且不影响织物的透气性、弯曲刚度及白色外观。

3 复合型无机抗菌织物

现在常用的无机抗菌剂都有一些缺点:银系抗菌剂价格昂贵;铜系抗菌剂颜色较深;锌系抗菌剂抗菌效果较弱等。复合型无机抗菌剂则将无机抗菌剂和其他材料组合在一起,弥补了单一抗菌成分的不足,通过协同作用和优势互补,制备抗菌能力更强的复合抗菌剂,从而更好地发挥其各自的优点。常用的材料有石墨烯、氧化石墨烯、金属离子、金属纳米粒子等。

石墨烯具有二维蜂窝状晶格结构,其中的碳原子是由sp2杂化轨道组成,石墨烯的厚度约为0.335 nm,是目前二维碳纳米材料中最薄的,因此具有很多优异的性能,例如比表面积大、电子迁移率高、透明度高、弹性模量大、化学稳定性比较好,在导电、抗紫外线、阻燃、疏水、抗菌等功能性纺织品的制备过程中等均有应用[45]。石墨烯作为抗菌材料的机制现在还处于研究阶段,已经发现的机制主要有以下3种:氧化应激理论、物理破坏理论、磷脂分子抽提破坏理论,其中物理破坏理论又包括边缘切割和机械包裹[46-47]。黄小云等[48]开发出一款石墨烯内层弹力双罗纹针织物,并对其进行抗菌性能的相关测试。结果表明:该针织物在经过50次洗涤循环后,对E.coil、C.albicans和S.aureus的抑菌率依次为98.0%、87.0%、98.0%,且常规物理性能达到了设计要求。Ouadil等[49]先将石墨烯纳米片涂覆在聚酯织物上,再在织物上涂覆一层纳米银粒子,制备了石墨烯/纳米银粒子涂覆的多功能聚酯织物,该织物具有比较好的抗菌效果。这不仅得益于石墨烯纳米片和银纳米粒子的协同抗菌作用,并且由于石墨烯纳米片具有高比表面积和疏水特性,可减少细菌在织物表面的黏附和增殖。

氧化石墨烯(GO)是石墨烯的衍生物之一,其二维结构与石墨烯相似,并且和石墨烯相比,其具有更好的水溶性和分散性,能够与其他活性基团进行反应[50]。氧化石墨烯抗菌机制与石墨烯基本一致,主要抗菌机制包括氧化应激、物理/机械损伤、光热/光催化效应、抑制细菌代谢、脂质提取和包裹分离[51],而且氧化石墨烯的抗菌性能优于石墨烯,所以也适宜用作抗菌材料的载体。Yaghoubidoust等[52]先采用浸渍的方法合成了纳米级的氧化石墨烯粒子,并将其在棉织物上进行沉积,最后对其抗菌性能进行测试。结果表明,整理后织物对E.coil和S.aureus的抑菌率为93.0%和70.0%。Gao等[53]合成了Ag/Fe2O3-GO纳米复合材料,这种相转移方法可以将Ag/Fe2O3覆盖整个石墨烯片层,也可自由调节其负载量,该材料与Ag/Fe2O3相比稳定性增强。原因是添加氧化石墨烯,可减缓纳米银颗粒的氧化,而且能使覆盖在氧化石墨烯表面的纳米银粒子再结晶。结果表明,复合材料的最低抑菌浓度和长效抑菌浓度均低于Ag和Ag/Fe2O3,具有优异的抗菌耐久性。上述研究表明,添加氧化石墨烯的复合材料表现出优异的长效抗菌功能。研究人员在此基础上,进一步制备了具有优异抗菌效果的纤维和织物。Yu等[54]首先引入聚乙烯亚胺作为增溶材料,将氧化石墨烯功能化,形成氧化石墨烯-聚乙烯亚胺(GO-PEI)复合材料,然后采用微波加热法合成了氧化石墨烯和银纳米粒子,最后采用多针共轭静电纺丝装置将纳米纤维与氧化石墨烯-聚乙烯亚胺-银(GO-PEI-Ag)复合材料共混形成纳米纤维包芯纱,抗菌剂被牢固地固定在纤维上,不会轻易脱落。结果表明,织物对E.coil和S.aureus的抗菌率均在99.9%以上,在10次洗涤后,抑菌率仍保持在99.9%以上。

一般来说,单独金属离子均具有良好的抗菌性能,添加其他金属或者金属氧化物作为抗菌助剂,可以降低成本,改善抗菌性能。

Ansari等[55]通过简单、低成本的方法合成了银、二氧化钛和氧化锌纳米粒子,并将其以不同的浓度涂覆在棉织物上,然后对其光催化性能和抗菌活性进行了评价。结果表明,在含50 mg氧化锌、50 mg二氧化钛和7.34 mg银的500 mL蒸馏水中制成的织物具有最佳的光催化和抗菌活性,该织物对志贺氏菌、伤寒沙门氏菌的抑菌率分别达到99.6%和94.7%。Wang等[56]利用多巴胺对涤纶进行改性,先在涤纶表面形成聚多巴胺层,再通过多巴胺和银的螯合作用将纳米银沉积在纤维表面,纳米银进一步起催化作用在涤纶表面进行化学镀铜,制备了铜/银/聚多巴胺涤纶织物,制备流程如图3[56]所示。结果表明,该织物对E.coil的抑菌率达到99.2%,经过10次洗涤后抑菌率仍然保持在98.7%。

图3 铜/银/聚多巴胺涤纶织物合成步骤示意图Fig.3 Schematic diagram of synthetic steps of copper/silver/polydopamine polyester fabric

4 结束语

抗菌织物的出现使人们对于微生物的危害由被动防护转变于主动防护,对于提高卫生保健水平和防止疾病的传播有重要的实用价值。各种抗菌剂在抗菌织物的制备过程中发挥着不可或缺的重要作用,其中,无机抗菌剂具有广谱抗菌性优良、稳定性好、不易使细菌产生耐药性等优点,被广泛应 用于各种抗菌织物的制备。特别是随着纳米技术的发展,无机抗菌剂的应用范围变得更加广泛,其可用于处理棉、蚕丝、涤纶、粘胶、腈纶等纤维、纱线和织物,经过处理的产品都被赋予了优异的抗菌性能,还可以获得具有自清洁、疏水、防紫外线、电磁屏蔽等效果的多功能织物,部分织物经过抗菌整理后强力也有所提高,从此思路出发,可以进一步制备多功能复合型抗菌织物。

研制抗菌效果好、安全性好的新型及复合整理剂、提高整理剂与织物的结合能力,以及进一步完善我国的抗菌纺织品评价体系,推进抗菌纺织品行业的健康发展是目前亟需解决的问题。未来,应该权衡消费水平、安全环保、无毒无害、耐久性好等因素,优先选择对人体和环境无害的抗菌织物制备方法,研发出具有功能复合化、智能化、舒适性好等特性的抗菌纺织品。

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