目錄

摘要...................................................................1

關(guān)鍵詞.................................................................1

Abstract..............................................................................................................................1

Keywords...........................................................................................................................2

1引言.................................................................3

1.1抗菌材料的發(fā)展....................................................3

1.2抗菌材料的分類....................................................3

L3銀基抗菌劑........................................................4

L4鋅基抗菌劑........................................................5

L5研究意義..........................................................6

2實(shí)驗(yàn)部分............................................................6

2.1實(shí)驗(yàn)所需儀器和藥品...............................................7

2.2納米銀鋅復(fù)合抗菌紡織品的制備.....................................7

2.3表征方法..........................................................9

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論.......................................................10

3.1制得樣品歸納.....................................................10

3.2顏色和手感.......................................................11

3.3SEM分析..........................................................11

3.4抗紫外性能分析...................................................18

3.5抗菌性能分析....................................................20

3.6紡織品靜電性能分析..............................................21

4結(jié)論................................................................23

參考文獻(xiàn).............................................................24

致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。

摘要：隨著人們生活水平的不斷提高對(duì)棉織物抗菌抑菌性、防紫外線能力等性能

要求也不斷提升。通過利用棉織物自身的纖維素對(duì)銀離子和鋅離子具有吸附性和還原

性的性質(zhì)，嘗試先用氫氧化鈉溶液對(duì)棉織物進(jìn)行預(yù)處理，然后與硝酸銀溶液和硝酸鋅

溶液直接進(jìn)行反應(yīng)，以此制備納米銀鋅復(fù)合抗菌棉織物，并采用掃描電子顯微鏡

(SEM)、能譜分析(EDS)、紫外可見分光光度計(jì)和表面電阻測試儀等儀器對(duì)制備

得到的納米銀鋅復(fù)合抗菌棉織物進(jìn)行表征；考察了棉織物的支數(shù)和棉織物的處理方式

等因素對(duì)制備納米銀鋅復(fù)合抗菌綿織物中銀元素和鋅元素含量的影響。結(jié)果表明，自

還原法可制備納米銀鋅復(fù)合抗菌紡織品。棉織物支數(shù)越密，納米銀和納米鋅附著能力

越弱?？椢锉砻尕?fù)載的銀粒子尺寸為30-l()0nin,織物表而負(fù)載的鋅粒子尺寸為

3()-10()nm,制備得到的棉織物具有抗菌性、防靜電和一定抗紫外線能力，且自還原法

操作流程簡單，能夠減少環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：硝酸銀硝酸鋅棉織物纖維素自還原納米銀鋅復(fù)合抗菌紡織品

Abstract:Withthecontinuousimprovementofpeople'slivingstandards,the

performancerequirementsofcottonfabricsuchasantibacterialandantibacterial,

anti-ultravioletabilityarealsoimproving.Byusingthecelluloseofcottonfabrictoadsorb

andreducesilverandzincions,thecottonfabricwaspretreatedwithsodiumhydroxide

solution,andthenreactedwithsilvernitratesolutionandzincnitratesolutiondirectly,to

preparenanosilverzinccompositeantibacterialcottonfabric.Thenano-silverzinc

compositeantibacterialcottonfabricwascharacterizedbyscanningelectronmicroscopy

(SEM),energydispersivespectroscopy(EDS),ultraviolet-visiblespectrophotometer,and

surfaceresistancetester.Theeffectsofthenumberofcottonfabricsandthetreatmentof

cottonfabriconthecontentsofsilverandzincelementsinthepreparationofnano-silver

zinccompositeantibacterialcottonfabricwereinvestigated.Theresultsshowthat

nano-silver-zinccompositeantibacterialtextilescanbepreparedbyself-reductionmethod.

Thedenserthecottonfabric,theweakertheadhesionabilityofnanosilverandnanozinc.

Thesizeofsilverparticlesloadedonthefabricsurfaceis30-100nm,andthesizeofzinc

particlesloadedonthefabricsurfaceis30-100nm.Thepreparedcottonfabrichas

antibacterial,anti-static,andcertainanti-ultravioletabilities,andtheself-reductionmethod

issimple,whichcanreduceenvironmentalpollutionandresourcewaste.

Keywords:silvernitratezincnitratecottonfabriccelluloseselfreduction

nanosilverzinccompositeantibacterialtextiles

2

1引言

在人類賴以生存的環(huán)境中離不開各種各樣的組菌，其中不乏有一些對(duì)人類的生產(chǎn)

和生活有益的細(xì)菌，如乳酸桿菌、雙歧桿菌等，但事物都具有兩面性，還有其它大量

的致病菌會(huì)危害人類的生命健康。2019年約有700多萬死亡病例與常見的30余種細(xì)

菌感染有關(guān)，其中致死率的最常見細(xì)菌分別為金黃色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌和大腸

埃希菌等，其中葡萄球菌是人類日常生活中最常見的細(xì)菌，許多皮膚細(xì)菌感染和眼耳

鼻喉感染都是由葡萄球菌引起的。因此抗菌在生活中至關(guān)重要?？咕媪系膽?yīng)用范圍

非常廣，小到貼身衣物如內(nèi)衣、內(nèi)褲、襪子等，大到生活用品如床品、毛巾等，這些

人們直接接觸的面料很容易殘留汗液、油脂和灰塵等，這些都有利于細(xì)菌的滋生。隨

著生活水平的不斷提升，人們對(duì)紡織品的要求也逐步升高，功能化紡織品成為發(fā)展的

主流，具有抗菌、抗紫外線和抗靜電的紡織品成為市場上的熱銷商品，同時(shí)也被紡織

品行業(yè)所重視。因此，抗菌面料的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.1抗菌材料的發(fā)展

有關(guān)資料的記載°,最早的抗菌技術(shù)可以追溯到古埃及文明時(shí)期，人們用布料浸

泡在植物提取液中，用于包裹木乃伊，防止其腐爛；成書于戰(zhàn)國時(shí)期的《山海經(jīng)》記

載了用硫磺和熏香草的方式來防止牲畜和人患瘟疫；《左傳》中也有記載“叔展曰有

麥曲乎？”此處的“曲”是一種可以用作治療消化系統(tǒng)疾病的抗菌劑。直到1864年，

巴斯德發(fā)現(xiàn)微生物的存在為李斯特的疾病細(xì)菌說提供了關(guān)鍵證據(jù)。在二戰(zhàn)以前，人們

通過物理、化學(xué)或生物手段使細(xì)菌失活以達(dá)到滅菌的效果。在第二次世界大戰(zhàn)中，德

國軍隊(duì)通過對(duì)服裝進(jìn)行季鉉鹽的抗菌處理.而顯著減少了傷員的感染°。此后，抗菌材

料開始被人們所關(guān)注，拉開了現(xiàn)代抗菌材料研究與應(yīng)用的序幕。

1.2抗菌材料的分類

從結(jié)構(gòu)和提取方式上，通常將己經(jīng)開發(fā)的抗菌材料分為無機(jī)抗菌材料、有機(jī)抗菌

材料、天然抗菌材料和復(fù)合抗菌材料，這些材料在抗菌效果、應(yīng)用性能以及安全性等

方面各有其優(yōu)缺點(diǎn)。無機(jī)抗菌材料是將銀、鋅、銅等金屬元素負(fù)載在無機(jī)載體上形成

的材料，具有安全性高、耐熱性好和不揮發(fā)的特點(diǎn)。無機(jī)抗菌材料的抗菌形式可以是

無機(jī)金屬元素直接與細(xì)菌接觸，也可以是使微小的金屬粒子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞內(nèi)的

蛋白質(zhì)等物質(zhì)喪失活性，還可以利用納米材料的活性氧進(jìn)行殺菌，主要可以使細(xì)胞內(nèi)

3

物質(zhì)發(fā)生催化氧化，進(jìn)而使細(xì)胞失活以此破壞細(xì)菌繁殖。最初無機(jī)抗菌材料主要有溶

出型無機(jī)抗菌材料和納米抗菌材料。近幾年來，無機(jī)抗菌材料的研究領(lǐng)域主要應(yīng)用于

日常生產(chǎn)生活中，從冰箱到建筑材料，再到牙膏和紡織品等，無機(jī)抗菌材料的應(yīng)用領(lǐng)

域在不斷拓寬。根據(jù)抗菌活性成分的分子結(jié)構(gòu)類型不同將有機(jī)抗菌材料分為低分子抗

菌材料和高分子抗菌材料。有機(jī)抗菌材料的特點(diǎn)為抗菌效果顯著、種類繁多、應(yīng)用范

圍廣和具有較為成熟的使用技術(shù)。依據(jù)來源不同將天然抗菌材料分為植物源抗菌材料、

動(dòng)物源抗菌材料和微生物源抗菌材料。天然抗菌材料的特點(diǎn)為資源豐富、用途廣泛、

安全性高、抑菌性強(qiáng)和使用方便等。例如綠咖啡豆、蒜、牡丹皮、金銀花、薄荷和山

需等的提取物及蝦和蟹中的殼聚糖及其衍生物等均具有天然抗菌成分。天然抗菌技術(shù)

的應(yīng)用歷史悠久，有資料記載最早是在古埃及時(shí)期，人們用植物提取液浸漬布料來包

裹木乃伊防止腐爛，隨著時(shí)代的變化、科技的進(jìn)步和人們對(duì)天然抗菌材料研究的深入，

天然抗菌材料的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。復(fù)合型抗菌材料是由兩種或兩種以上的抗菌劑

組成的抗菌材料、這些抗菌劑包括無機(jī)抗菌劑、高分子抗菌劑、天然抗菌劑、復(fù)合有

機(jī)抗菌劑。復(fù)合抗菌材料的特點(diǎn)為兼具多種抗菌劑的抗菌特點(diǎn)，因其包含抗菌劑的種

類不同，則不同復(fù)合抗菌材料所含抗菌組分也不同，使得不同復(fù)合抗菌材料的抗菌功

能和效果產(chǎn)生差異。例如殼聚糖與具有抗菌活性的金屬元素結(jié)合，不僅能起到兩者的

抗菌作用，還能降低金屬元素的毒性。研究最多的復(fù)合材料是Ag納米粒子/殼聚糖，

在抗菌材料方面發(fā)揮著重要的協(xié)同和互補(bǔ)作用。又如人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫降臒o菌型

醫(yī)用紗布就是一種復(fù)合抗菌材料-，其由多種無機(jī)抗菌劑和天然抗菌劑組成，它的滅菌

原理是采用復(fù)合無機(jī)抗菌技術(shù)，利用抗菌離子的滲透作用對(duì)紗布進(jìn)行纖維改性，使抗

菌成分與紗布纖維素分子緊密結(jié)合，從而破壞了細(xì)菌的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜和細(xì)胞核，最

終達(dá)到殺滅細(xì)菌的效果，

1.3銀基抗菌劑

銀(Ag)為過渡金屬的一?種，它是一種具有果白色金屬光澤的貴金屬。在我國

古代，人們對(duì)銀就有了一定的認(rèn)識(shí)，至今已有400()多年的歷史。在古代金屬銀常被

用作制造器皿、貨幣、珠寶、合金等°。公元前300多年，馬其頓王國的君主率領(lǐng)士

兵東征時(shí)，感染了熱帶痢疾，導(dǎo)致大多數(shù)士兵死亡。但軍官很少生病，事實(shí)證明軍官

的餐具多為銀器，士兵的餐具多為錫制。由此可見，從很早人們就認(rèn)識(shí)到金屬銀具有

抗菌作用。在水中金屬銀可以分解非常少量的銀離了，當(dāng)細(xì)菌與產(chǎn)生的銀離了接觸時(shí)，

4

某些細(xì)菌成分會(huì)受到破壞或產(chǎn)生功能性障礙。當(dāng)微量的銀離子到達(dá)細(xì)菌的細(xì)胞膜時(shí)，

依靠庫倫引力，將兩者牢固地結(jié)合在一起，銀離子穿過細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，并于SH

基反應(yīng)，使蛋白質(zhì)凝固，破壞酶的活性，細(xì)胞最終喪失分裂增殖能力而死亡°。由此

對(duì)多種微生物具有較強(qiáng)的抗菌作用，因此無機(jī)抗菌材料中銀基材料（主要是銀離子或

納米銀粒子）是最常用為抗菌材料°。有相關(guān)研究表明，銀離子在很低的濃度下依舊

具有很強(qiáng)的抗菌效果°。

但是銀離子在溶液中并不穩(wěn)定，例如銀離子具有光化學(xué)活性°,應(yīng)用時(shí)可以在可

見光的激發(fā)下發(fā)生光致變色，并使銀離子生成金屬銀單質(zhì)，從而導(dǎo)致抗菌能力降低。

因此在近些年人們利用納米技術(shù)制造了納米銀粒子。納米銀粒子是金屬銀的?種特殊

形式，是指粒徑在1-lOOnm之間具有特定的物理、化學(xué)和生物特征的金屬銀微?！鉶

由于納米銀比普通尺寸的銀體積更小，具有更大的表面積，因此納米銀具有超強(qiáng)的活

性和滲透性，其殺菌效果是銀離子的數(shù)百倍°。納米銀是一類具有無耐藥性、安全性

高、抑菌和殺菌作用的新型抗菌劑。目前納米銀材料被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、電子工

業(yè)、紡織業(yè)和醫(yī)療等領(lǐng)域。目前的研究表明，納米銀的抗菌機(jī)理大概有以下四種，第

一種通過降低細(xì)菌內(nèi)呼吸鏈脫氫酶的活性，引起活性氧物質(zhì)的產(chǎn)生°,從而達(dá)到殺菌

抗菌的效果；第二種納米銀與蛋白質(zhì)半胱氨酸殘基中的SH基作用，使其喪失活性°；

第三種通過與細(xì)胞膜中的一些成分相互作用，從而增加細(xì)胞膜的滲透性，使得細(xì)胞膜

的完整性遭到破壞°,從而達(dá)到殺菌抗菌的效果；第四種納米銀粒子進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)與

蛋白質(zhì)類的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，抑制了細(xì)菌的分裂增殖°,從而達(dá)到殺菌抗菌的效果。納

米銀材料的抗菌機(jī)理現(xiàn)在仍舊是研究重點(diǎn)，關(guān)于其抑菌機(jī)理還有許多種看法，確切的

機(jī)制需要繼續(xù)研究。

1.4鋅基抗菌劑

最早在1930件人們研發(fā)了毗咤硫酮鋅，自此鋅基抗菌劑開始被逐漸發(fā)掘并應(yīng)用

于日常消費(fèi)品中。目前，鋅基抗菌劑包含了氧化鋅、鋅鹽（如錫酸鋅°）和鋅離子絡(luò)

合物。等，并廣泛應(yīng)用于化工業(yè)、紡織業(yè)、食品業(yè)、化妝品業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域等。

迄今為止，無機(jī)抗菌劑因其長效、低濃度等特點(diǎn)受到人們的關(guān)注，在無機(jī)抗菌劑

中，因?yàn)榻饘匐x子的不同而具有不同的抗菌能力，其中抗菌能力大小排序?yàn)?/p>

Hg>Ag>Cd>Cu>Zn>Fe>Ni,但還要考慮到對(duì)人體是否造成危害。Hg、Cd等金屬雖然

具有抗菌能力，但是對(duì)丁人體的危害是不可逆的，所以就安全性和抗菌能力共同考慮,

5

無機(jī)抗菌劑中銀基抗菌劑效果最好，其次是銅基抗菌劑和鋅基抗菌劑°。其中銅基抗

菌劑本身帶有顏色，會(huì)影響產(chǎn)品的顏色，銀因其易氧化變色、價(jià)格昂貴，適用范圍受

到限制。金屬鋅抗菌劑是一種傳統(tǒng)的無機(jī)抗菌劑，成本低，耐高溫，變色風(fēng)險(xiǎn)低，與

金屬銀抗菌劑相比具有較大優(yōu)勢。但是金屬鋅本身的抗菌能力為金屬銀的千分之一，

因此人們研究大多側(cè)重于金屬銀和納米銀抗菌劑的改性，從而忽略了鋅基抗菌劑的優(yōu)

點(diǎn)，對(duì)其研究較少。

在近年來，依托納米技術(shù)的發(fā)展制備出了納米鋅粒子。納米鋅粒子是無機(jī)金屬納

米顆粒，研究發(fā)現(xiàn)它對(duì)革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌等細(xì)菌有較強(qiáng)的殺菌作用。通過

大量學(xué)者研究，一般認(rèn)為納米鋅的抗菌能力與以下三個(gè)方面有關(guān)：第i方面抗菌能力

與鋅粒子的濃度有關(guān)。當(dāng)鋅粒子濃度增加時(shí)，納米材料的抗菌能力會(huì)相應(yīng)增強(qiáng)°。例

如KaifuHuo等人。對(duì)制備出的含納米鋅鈦的納米管狀材料的表面進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)對(duì)

相同直徑的納米管而言，納米鋅粒子的濃度越高，相應(yīng)納米管的抗菌能力越強(qiáng)。第二

方面抗菌能力與含鋅納米材料的比表面積有關(guān)。如果材料粒徑越小，其比表面積越大,

細(xì)菌與該材料的接觸面積越大，抗菌性能越強(qiáng)。第三方面與鋅粒子釋放能力、材料表

面電荷量和其表面粗糙程度等均有關(guān)。人們對(duì)于納米鋅粒子的抗菌機(jī)理進(jìn)行了很多研

究，但目前研究得到的結(jié)論未達(dá)到統(tǒng)一，還存在著一些爭議，歸納納米鋅的抗菌機(jī)理

主要有接觸抗菌學(xué)說、溶出抗菌學(xué)說和光催化抗菌學(xué)說。

1.5研究意義

綜上所述，盡管Ag基抗菌劑和Zn基抗菌劑己經(jīng)被應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，但在紡織

業(yè)中還有許多有待解決的問題，總結(jié)如下：①Ag基抗菌劑光化學(xué)穩(wěn)定性差，易被氧

化變色，且銀離子易溶出而難以長效抗菌。②Zn基抗菌劑的抗菌能力較差，如何整

理為復(fù)合抗菌材料是一個(gè)有待解決的問題。為了進(jìn)一步促進(jìn)無機(jī)抗菌劑的應(yīng)用，本畢

業(yè)設(shè)計(jì)圍繞納米銀鋅抗菌性能展開了應(yīng)用性基礎(chǔ)研究。在綠色還原法的基礎(chǔ)上創(chuàng)造性

的采用了“自還原法”制備納米銀鋅復(fù)合抗菌紡織品，并對(duì)樣品進(jìn)行表征和性能研究。

2實(shí)驗(yàn)部分

采用硝酸銀和硝酸鋅溶液為原料對(duì)棉織物進(jìn)行整理，制備得到納米銀鋅復(fù)合抗菌

紡織品。從棉織物的顏色、手感變化進(jìn)行比較，采用掃描電子顯微鏡（SEM］、能譜

分析（EDS）、紫外分光光度計(jì)等儀器對(duì)制備的納米銀鋅復(fù)合抗菌棉織物進(jìn)行表征,

6

并進(jìn)行性能研究與分析，

2.1實(shí)驗(yàn)所需儀器和藥品

實(shí)驗(yàn)所需試劑和藥品如表2.1所示，實(shí)驗(yàn)所需儀器如表2.2所示。

表2.1實(shí)驗(yàn)所用試劑和藥品

試劑規(guī)格生產(chǎn)廠家

硝酸根AR

硝酸鋅AR天津市盛奧化學(xué)試劑有限公司

NaOHAR

40支純白棉織物棉100%

60支純白棉織物棉100%紹興華族紡織品有限公司

100支純白棉織物棉100%

金黃色葡萄球菌ATCC25923

大腸桿菌CMCCB44I02

牛肉浸膏BR

酵母浸膏BR國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司

氯化鈉AR

蛋白陳BR

瓊脂粉BR

電導(dǎo)水--

表2.1實(shí)驗(yàn)所用儀器

實(shí)驗(yàn)儀器型號(hào)或規(guī)格廠家

分析天平FA-B/JA-N系列上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司

恒溫加熱套HSDK蒲澤圣邦儀器儀表開發(fā)有限公司

掃描電子顯微鏡QuattroESEM賽默飛世爾科技公司

能譜儀ELECTPLUS美國EDAX公司

雙光束紫外可見分光光度計(jì)UV-1901青島精誠儀器儀表有限公司

表面電阻測試儀ZJ500東莞市澤井電子科技有限公司

超純水機(jī)UPT落地式四川優(yōu)普超純科技有限公司

（續(xù)）表2.2實(shí)驗(yàn)所用儀器

實(shí)驗(yàn)儀器型號(hào)或規(guī)格廠家

滅菌鍋LHS-I8C上海力辰儀器科技有限公司

培養(yǎng)皿100mm

天津市天玻玻璃儀器有限公司

玻璃棒-

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燒杯250mL,500mL

容量瓶250mL,1000mL

棕色細(xì)口試劑瓶1000mL

白色細(xì)口試劑瓶250mL,1000mL

移液管25mL,50mL

量筒250mL,500mL

剪刀-陽江市銘匠士JL貿(mào)有限公司

2.2納米銀鋅復(fù)合抗菌紡織品的制備

2.2.1棉織物的預(yù)處理

(1)5%NaOH溶液的配制。準(zhǔn)確稱取50.0000克NaOH固體放入燒杯中，再加

入適量的電導(dǎo)水，使其溶解，冷卻后移入1000mL的容量瓶中定容，振蕩使其混合均

勻。將配置好的溶液移入試劑瓶中備用。

(2)Imol/LNaOH溶液的配制。準(zhǔn)確稱取10.0000克NaOH固體放入燒杯中，

其余配制步驟同5%NaOH溶液的配制步驟。將配制好的250mLlmol/L的NaOH溶

液移入試劑瓶中備用。

(3)棉織物的預(yù)處理。用5%NaOH溶液，在浴比為1：5(),溫度為25℃的條

件下處理棉織物lh。再用電導(dǎo)水將棉織物洗至中性，自然晾干備用。

2.2.2納米抗菌棉織物的制備

(1)Immol/L硝酸銀溶液的配制。準(zhǔn)確稱取0.1698克硝酸銀顆粒放入燒杯中，

再加入適量的電導(dǎo)水，使其溶解后移入1000mL的容量瓶中定容，振蕩使其混合均勻。

將配置好的溶液移入試劑瓶中備用。

(2)1.5mmol/L硝酸鋅溶液的配制。準(zhǔn)確稱取0.1894克硝酸鋅顆粒放入燒杯中，

其余配制步驟同ImmoYL硝酸銀溶液的配制步驟。

(3)制備納米抗菌棉織物，以經(jīng)預(yù)處理的40支、60支和100支的棉織物為原

料，其中60支的棉織物分別采用以下三種處理方式，40支和100支的棉織物采用第

一種和第三種處理方式，

第一種處理方式：按1：50浴比，將預(yù)處理后的棉織物置于1.5mmol/L的硝酸銀

溶液，在85。(2恒溫浸泡45min,完全浸泡后的棉織物再按I：50浴比浸泡在lmmol/L

的硝酸鋅溶液中，在800c下恒溫浸泡45min(如圖.1),取出晾干。用蒸鐲水?dāng)嚢柘?/p>

滌5min,重復(fù)3次后，自然晾干，得到的產(chǎn)品。

8

圖2.1從左到右分別60支棉織物選用第二種處理方式和第一種處理方式

第二種處理方式：按1：50浴比，將棉織物置于1mmol/L的硝酸鋅溶液，在8（TC

恒溫浸泡45min,完全浸泡后的棉織物再按1：50浴比浸泡在1.5mmol/L的硝酸銀溶

液中，在85P下恒溫浸泡45min（如圖.1）,取出晾干。用蒸儲(chǔ)水?dāng)嚢柘礈?min,

重復(fù)3次后，自然晾干，得到的產(chǎn)品。

第三種處理方式：將硝酸銀溶液與1.5mmol/L硝酸鋅溶液以1：1的比

例配制成混合溶液，再按1：5（）浴比，將處理過的棉織物置于混合溶液中，在80（

恒溫浸泡lh后取出，自然晾干，得到的產(chǎn)品。

2.3表征方法

2.3.1掃描電子顯微鏡（SEM）和能譜分析（EDS）

（1）將待測樣品進(jìn)行表面噴金處理后，采用SEM觀察棉織物負(fù)載納米粒子前后

的表面形態(tài)。

（2）將待測樣品進(jìn)行能譜元素分析。

2.3.2紫外線透射率測試

采用雙光束紫外可見分光光度計(jì)對(duì)樣品進(jìn)行掃描，測試波長為20（）-360nm和

361-500nm（361nm為換燈波長），分別以40支未處理棉織物、60支未處理棉織物

和100支未處理棉織物作為40支處理后的棉織物、60支處理后的棉織物和100支處

理后的棉織物的掃描基線，即40支未處理棉織物、60支未處理棉織物和100支未處

理棉織物的透光度為100%,繪制整理后棉織物的透光度（T%）■波長（nm）圖像。

2.3.3抗菌性能檢測

采用革蘭氏陰氏菌大腸桿菌和革蘭氏陽氏菌金黃色葡萄球菌作為菌種，檢測樣品

對(duì)不同菌種的抑菌圈直徑和抑菌率來評(píng)價(jià)其抗菌活性。

9

(I)金黃色葡萄球菌培養(yǎng)液的制備。用牛肉膏蛋白陳培養(yǎng)基將金黃色葡萄球菌

培養(yǎng)成分散均勻的單相溶液后，用濃度為1mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至7左右。

將培養(yǎng)液分裝，其中一部分按照2()g/L的比例在培養(yǎng)液中加入瓊脂粉，配制為固體

培養(yǎng)基。在120℃條件下將固體培養(yǎng)基置于滅菌鍋中高壓滅菌25min備用。

(2)大腸桿菌培養(yǎng)液的制備。用LB培養(yǎng)基將大腸桿菌培養(yǎng)成分散均勻的單相

溶液后，用濃度為1mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至7<>將培養(yǎng)液分裝，其中一部分

按照20g/L的比例在培養(yǎng)液中加入瓊脂粉，配制為固體培養(yǎng)基。在120。(2條件下將

固體培養(yǎng)基置于滅菌鍋中高壓滅菌25min備用。

(3)抑菌圈測定。取IOORL金黃色葡萄球菌懸濁液和大腸桿菌懸濁液涂布在經(jīng)

高壓滅菌的固體培養(yǎng)基上。將整理后的樣品剪成8mm大小的小方塊，放置在固體培

養(yǎng)基上，37。(2恒溫培養(yǎng)2天，測量抑菌圈的大小，各樣品的抑菌圈直徑等于其等效

圓直徑減去空白對(duì)照組的等效圓直徑。

抑菌率=(1.樣品單菌落數(shù)/空白樣品單菌落數(shù))X100%

2.3.4織物抗靜電性能檢測

采用重錘式表面電阻測試儀測試制備的復(fù)合抗菌棉織物表面電阻。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

3.1制得樣品歸納

通過實(shí)驗(yàn)得到若干如錯(cuò)誤!未找到引用源。所示樣品，其中選用10塊樣品(如表

10

3.1）進(jìn)行分析。

圖3.1選出的7塊處理后的樣品及其3塊相同支數(shù)未處理的棉織物

表3.1處理后的樣品選擇有代表性的樣品匯總

樣品編號(hào)處理方式

樣品140支棉織物選用第三種處理方式

樣品240支棉織物選用第一種處理方式

樣品3100支棉織物選用第三種處理方式

樣品4100支棉織物選用第一種處理方式

樣品560支棉織物選用第一種處理方式

樣品660支棉織物選用第二種處理方式

樣品760支棉織物選用第三種處理方式

樣品840支棉織物空白對(duì)照

樣品960支棉織物空白對(duì)照

樣品10100支棉織物空白對(duì)照

3.2顏色和手感

為了確保實(shí)驗(yàn)對(duì)棉織物的顏色和手感不造成影響，對(duì)比了處理前后棉織物的顏色

變化和手感變化。通過圖3.1選出的7塊處理后的樣品及其3塊相同支數(shù)未處理的棉織物可

以觀察到整埋后的棉織物略被氧化變黃，這是由于棉織物與硝酸銀溶液共浴時(shí)使銀的

氧化反應(yīng)發(fā)生，致使棉織物氧化變黃。而處理前后棉織物手感沒有明顯改變，處理后

的棉織物通過電鏡掃描可以觀察到，附著納米銀和納米鋅粒子的棉織物纖維結(jié)構(gòu)之間

并沒有發(fā)生黏連情況，因此對(duì)手感影響較小。

3.3SEM分析和能譜分析（EDS）

11

圖3.2樣品1放大5C000倍的SEM圖圖3.3樣品1放大200000倍的SEM圖

OK

AgL

ZnK

圖3.4樣品1能譜分析（EDS）面掃分布圖

圖3.5樣品2放大50000倍的SEM圖圖3.6樣品2放大200000倍的SBI圖

12

OK

AgL

ZnK

圖3.7樣品2能譜分析（EDS）面掃分布圖

圖3.8樣品3放大50000倍的SEM圖圖3.9樣品3放大200000倍的SEM圖

圖3.10樣品3能譜分析（EDS）面掃分布圖

13

圖3.11樣品4放大5000()倍的SEM圖圖3.12樣品4放大20000()倍的SE.M圖

OK

AgL

ZnK

圖3.13樣品4能譜分析(EDS)面掃分布圖

圖3.14樣品5放大50000倍的SEM圖圖3.15樣品5放大200000倍的SEN圖

14

OK

AgL

ZnK

圖3.16樣品5能譜分析（EDS）面掃分布圖

圖3.17樣品6放大50000倍的SEM圖圖3.18樣品6放大200000倍的SEM圖

OK

AgL

ZnK

圖3.19樣品6能譜分析（EDS）面掃分布圖

15

圖3.20樣品7放大50000倍的SEM圖圖3.21樣品7放大200000倍的SEM圖

OK

AgL

.ZnK

圖3.22樣品7能譜分析（EDS）面掃分布圖

16

圖3.23樣品5放大10000藩的SEM圖

對(duì)經(jīng)抗菌整理過的棉布樣品1至樣品7七個(gè)樣品進(jìn)行了掃描電子顯微鏡(SEM)

表征，所得樣品1的SEM照片如圖3.2和圖3.3所示，所得樣品2的SEM照片如圖

3.5和圖3.6,所的樣品3的SEM照片如圖3.8和圖3.9,所得樣品4的SEM照片如

圖3.11和圖3.12,所的樣品5的SEM照片如圖3.14、圖3.15和圖3.23,所的樣品6

的SEM照片如圖3.17和圖3.18,所得樣品7的SEM照片如圖3.20和圖3.21。對(duì)上

述經(jīng)抗菌整理過的棉布樣品1至樣品7進(jìn)行了能譜分析EDS面掃表征，所得樣品1

的能譜分析EDS面掃圖如圖3.4所示，所得樣品2的能譜分析EDS面掃圖如圖3.7

所示,所得樣品3的能譜分析EDS面掃圖如圖3.10所示,所得樣品4的能譜分析EDS

面掃圖如圖3.13所示，所得樣品5的能譜分析EDS面掃圖如圖3.16所示，所得樣品

6的能譜分析EDS面掃圖如圖3.19所示，所得樣品7的能譜分析EDS面掃圖如圖3.22

所示。

由上述SEM表征圖和能譜分析EDS面掃圖可知，七個(gè)樣品均有納米銀粒子和納

米鋅粒子均勻附著在棉纖維素表面，纖維相互交織形成的空隙中并未發(fā)現(xiàn)納米粒子的

堆積現(xiàn)象，表明此抗菌整理方式不會(huì)影響棉織物的透氣性。納米銀粒子和納米鋅粒子

較為均勻地分布在纖維表面，粒徑均勻，納米銀粒子的粒徑大約在3()-l()Onm之間，

納米鋅粒子的粒徑大約在30-100nm之間。從七個(gè)樣品的SEM表征圖中觀察到了納

米銀粒子和納米鋅粒子在棉纖維表面有聚集現(xiàn)象，將同一樣品的SEM表征圖和能譜

分析EDS面掃圖相比較發(fā)現(xiàn)，納米銀粒子和納米鋅粒子在棉纖維表面有聚集現(xiàn)象是

由于棉織物中棉纖維有不均勻性、有聚結(jié)所導(dǎo)致的。由樣品5放大10000倍的SEM

圖(見圖3.23)還可以看出經(jīng)過整理后得到的棉織物沒有相鄰棉纖維的黏連現(xiàn)象。由

七個(gè)樣品的能譜分析EDS面掃圖比較可知，經(jīng)第二種處理方式和第三種處理方式得

到的棉織物表面納米銀粒子和納米鋅粒子分布較為均勻，經(jīng)第一種處理方式得到的棉

織物表面納米鋅粒子分布較為均勻，但會(huì)存在少量納米銀粒子的聚集現(xiàn)象。

經(jīng)能譜分析七種經(jīng)處理所得棉織物和空白對(duì)照棉織物的元素分析結(jié)果匯總表如

表3.2所示。通過處理后所得棉織物和空白對(duì)照棉織物的元素分析結(jié)果知七個(gè)樣品均

有納米銀粒子和納米鋅粒子均勻附著在棉纖維素表面；經(jīng)處理所得的其中棉織物上附

著的鋅納米粒子含量均高于銀納米離子含量，這是由于生成納米鋅粒子的反應(yīng)溫度低

于生成納米銀粒子的反應(yīng)溫度，納米鋅粒子更容易附著在棉織物表面占據(jù)大量的位置

17

點(diǎn)，所以留給納米銀粒子的活性位置點(diǎn)更少；40支棉織物和100支棉織物經(jīng)第一種

處理方式處理后的棉織物的銀元素含量高于經(jīng)第三種處理方式處理后的棉織物的銀

元素含量，60支棉織物經(jīng)第一種處理方式處理后的棉織物的銀元素含量高于其余兩

種處理方式處理后的棉織物的銀元素含量，經(jīng)第三種處理方式處理后的棉織物的銀元

素的含量最低，因?yàn)橄嗤|(zhì)量的納米銀粒子的抑菌性高于納米鋅粒子的抑菌性，所以

不同處理方式所得棉織物相比，經(jīng)第一種處理方式所得棉織物抑菌性最好，經(jīng)第二種

處理方式所得棉織物抑菌性次之，經(jīng)第三種處理方式所得棉織物抑菌性最差，

表3.2七種經(jīng)處理所得棉織物和空白對(duì)照棉織物的能譜元素分析結(jié)果匯總表

Zn元素Ag元素

樣品棉織物,

重量原子重量原子備注

編號(hào)規(guī)格

百分比百分比百分比百分比

樣品122.66.92.60.5經(jīng)第三種處理方式所得棉織物

樣品240支15.14.57.51.4經(jīng)第一種處理方式所得棉織物

樣品80.00.00.00.0空白對(duì)照棉織物

樣品332.711.24.10.8經(jīng)第三種處理方式所得棉織物

樣品4100支30.410.14.40.9經(jīng)第一種處理方式所得棉織物

樣品100.00.00.00.0空白對(duì)照棉織物

樣品512.53.914.72.8經(jīng)第?種處理方式所得棉織物

樣品622.67.510.72.1經(jīng)第二種處理方式所得棉織物

60支

樣品742.716.44.71.1經(jīng)第三種處理方式所得棉織物

樣品90.00.00.00.0空白對(duì)照棉織物

3.4抗紫外性能分析

對(duì)處理后得到的棉織物采用雙光束紫外可見分光光度計(jì)進(jìn)行測定，不同支數(shù)和不

同處理方式等條件下，樣品對(duì)紫外及可見光的透射率如錯(cuò)誤!未找到引用源。和圖。

通過對(duì)上述譜圖分析得到，40支和60支的棉織物隨著波長的增加曲線總體趨勢

相近，100支的棉織物隨波長的增加曲線總體趨勢與前兩者不同，表明纖維素密度不

同，納米銀粒子和納米鋅粒子在纖維表面附著的含量不同，棉織物對(duì)紫外可見光的透

過率相差較大。同時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)樣品1、樣品3和樣品7（分別為40支、100支和60

支都為第三種處理方式），它們?cè)谙嗤?shù)的棉織物中透光度都是最大的，這說明不

同的處理方式對(duì)棉織物吸收紫外可見光的能力有一定影響。因?yàn)榧{米銀粒子和納米鋅

粒子的吸收波長和粒徑有關(guān)，吸收的波長隨著粒徑的增大而升高，且波長范圍為

18

420-450nm。在圖中，可以發(fā)現(xiàn)隨著波長的增大，波長在420nm左右有向卜?的吸收峰，

這說明通過處理得到的棉織物表面生成了納米銀和納米鋅粒子。由錯(cuò)誤!未找到引用

源。和圖可以得到，附著納米銀和納米鋅材料的紡織品相比未附著的紡織品具有一定

吸收紫外和可見光的能力，這是由于納米鋅和納米銀對(duì)紫外線產(chǎn)生了吸收和屏蔽作用,

而且棉織物表面附著的納米粒子還產(chǎn)生了界面反射和散射作用，因此賦予了棉織物抗

紫外線性能。參照GB/T18830-2009°,整理后的棉織物雖然不能稱為防紫外線產(chǎn)品，

但是與空白棉織物相比，其抗紫外線能力均得到了一定提升，具有了一定的抗紫外線

能力。綜合掃描電鏡分析和紫外分光光度法測定，整理得到的棉織物表面銀粒子和鋅

粒子分布均勻，尺寸均在3()-I()()nm。

圖3.24在測試波長為200nm-360nm時(shí)樣品紫外可見光透光度譜圖

19

圖3.25在測試波長為361nm-500nm時(shí)樣品紫外可見光透光度譜圖

3.5抗菌性能分析

對(duì)所得樣品進(jìn)行了抗菌性測試，結(jié)果如表3所示。

表3.3整理后棉織物的抑菌率

抑菌率/%

樣品

大腸桿菌金黃色葡萄球菌

樣品599.9899.93

樣品699.9699.93

樣品799.9399.92

樣品295.7695.04

樣品195.5495.01

樣品488.2687.65

樣品386.3185.42

由表3可知，60支的棉織物（樣品5、樣品6和樣品7）經(jīng)過整理后對(duì)大腸桿菌

和金黃色葡萄球菌的抑菌率均達(dá)到99.9%以.上，具有極好的抗菌性能，其中樣品5（60

支棉織物選用第一種處理方式）在同支數(shù)棉織物中的抑菌效果最好。40支的棉織物

經(jīng)過整理后對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率均達(dá)到95%以上，具有很好的抑菌

性能，其中樣品2（40支棉織物選用第一種處理方式）在同支數(shù)棉織物中的抑菌效果

最好。而100支的棉織物經(jīng)過整理后對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌效果稍為遜

色，但樣品4（100支棉織物選用第種處理方式）在同支數(shù)棉織物中的抑菌效果最

20

好。這是由于納米銀和納米鋅對(duì)于附著的載體有一定要求，100支的棉織物雖然表面

纖維的纖維素含量較高，還原性較好，但織物過密，納米粒子附著后較密，抗水洗性

能較差，易溶出。而40支棉織物表面纖維短纖維含量較高，還原性較差，因此附著

的納米銀和納米鋅含量較低，抗菌性比60支的棉織物稍差。在相同支數(shù)的條件下，

可以發(fā)現(xiàn)選用第一種處理方式的棉織物抗菌效果較好，這是由于納米銀粒子附著在纖

維表面較困難，當(dāng)選用第二種處理方式或第三種處理方式時(shí)，納米鋅粒子會(huì)優(yōu)先占據(jù)

大多數(shù)位置，納米銀可附著的位置有限，納米銀的抗菌能力強(qiáng)于納米鋅，但是納米銀

含量較低，因此優(yōu)先附著納米銀粒子的棉織物抗菌能力更好。樣品都具有一定抑菌性

因?yàn)樵诠庹諚l件下，納米銀和納米鋅都能夠產(chǎn)生具有很強(qiáng)氧化性的活性氧自由基和羥

自由基，能夠氧化表面接觸的細(xì)菌。。而且納米銀和納米鋅還能將細(xì)菌吸附在表面，

并與細(xì)菌體內(nèi)的蛋白質(zhì)、生物酶等結(jié)合，組織細(xì)菌體內(nèi)的生理活動(dòng)，導(dǎo)致細(xì)菌死亡°。

GB/T20944.3—200826°規(guī)定：當(dāng)材料對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率達(dá)到

70%以上時(shí)，樣品具有抗菌效果。因此，實(shí)驗(yàn)所得整理后的棉織物均具有抗菌效果。

3.6紡織品靜電性能分析

各復(fù)合抗菌棉織物測定的表面電阻值如表3.4.4所示。

表3.4樣品的表面電阻值

編號(hào)表面電阻值/C編號(hào)表面電阻值/Q

樣品110"樣品610"

樣品210"樣品710"

樣品3>1012樣品810?°

樣品4>1()12樣品910"

樣品510"樣品1010"

由錯(cuò)誤!未找到引用源?？芍?，整理得到的棉織物大多具有良好的抗靜電性能”

其中樣品1、樣品2為40支棉織物整理后所得產(chǎn)品，樣品8為40支棉織物的空白對(duì)

照組。整理前40支棉織物的表面電阻值僅有整理后表面電阻增加了10倍。

樣品5、樣品6、樣品7均為60支棉織物整理后所得產(chǎn)品，樣品9為60支棉織物的

空白對(duì)照組。整理前60支棉織物的表面電阻為10"。，整理后基本沒有發(fā)生變化。

樣品3、樣品4均為100支棉織物整理后所得產(chǎn)品，樣品10為100支棉織物的空白

對(duì)照組。整理前100支棉織物的表面電阻為10"整理后變化較大，大約為H）。倍

21

以上。因?yàn)榧{米粒子在一定條件下被覆蓋在材料表面時(shí)，其電阻率與體積成反比，從

而導(dǎo)致材料電阻率增加，但是由于被測樣品體積較小，原材料的表面電阻值過大，可

以忽略整理后棉織物的表面電阻值變化，也就是說，整理前后抗靜電能力變化較小，

對(duì)于材料的抗靜電能力影響不大。

樣品1和2為40支不同處理方式得到的棉織物，這兩種樣品的表面電阻幾乎沒

有差別，樣品5、樣品6和樣品7（60支棉織物的三種不同處理方式）的表面電阻也

幾乎沒有差別，同樣樣品3、樣品4（100支棉織物的兩種不同處理方式）的表面電

阻也沒有差別，說明對(duì)于同樣支數(shù)的棉織物來說，采取不同處理方式對(duì)棉織物的表面

電阻幾乎沒有影響。

4結(jié)論

22

(1)采用自還原法制備了納米銀鋅復(fù)合抗菌紡織品。棉織物表面負(fù)載的納米銀

粒子的平均粒徑為30-lOOnm,棉織物表面負(fù)載的納米鋅粒子的平均粒徑為3()-l()()nm,

分布較均勻，發(fā)生了輕微團(tuán)聚。

(2)通過抗菌實(shí)驗(yàn)和紫外可見分光光度計(jì)分析，選用第一種處理方式的棉織物

相比選用其它兩種處理方式的棉織物抗紫外線能力和抗菌效果更好，說明在此實(shí)驗(yàn)條

件下，第一種處理方式為最佳處理方式。

(3)通過SEM分析和EDS分析，可以得到以下兩個(gè)結(jié)論：經(jīng)第二種處理方式

和第三種處理方式得到的棉織物表面納米銀粒子和納米鋅粒子分布較為均勻，經(jīng)第一

種處理方式得到的棉織物表面納米鋅粒子分布較為均勻，但會(huì)存在少量納米銀粒子的

聚集現(xiàn)象；不同處理方式所得棉織物相比，經(jīng)第一種處理方式所得棉織物抑菌性最好，

經(jīng)第二種處理方式所得棉織物抑菌性次之，經(jīng)第三種處理方式所得棉織物抑菌性最差。

綜合上述所有結(jié)論，采取第一種處理方式的60支棉織物綜合性能最好，表面負(fù)

載的納米銀粒子的平均粒徑為30-100nm,棉織物表面負(fù)載的納米鋅粒子的平均粒徑

為30-lOOnm,分布均勻，有輕微團(tuán)聚。本畢業(yè)論文的研究將對(duì)抗菌棉織物的研究與

發(fā)展起到一定推動(dòng)作用，充實(shí)了抗菌棉織物的研究內(nèi)容，為抗菌棉織物的研究人員提

供一些理論依據(jù)和實(shí)踐依據(jù)，為紡織品領(lǐng)域的發(fā)展提供一個(gè)新的方向。

參考文獻(xiàn)

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