壳聚糖改性织物中原位合成银纳米粒子.pdf

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1、Vo1．35高等学校化学学报No．22014年2月CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES415～420doi：10．7503／cjcu20130678壳聚糖改性织物中原位合成银纳米粒子彭俊军，张馨，吴毅明，刘红玲，冉建华，李明，杨锋(武汉纺织大学化学与化工学院，武汉430200)摘要采用壳聚糖改性棉和涤纶织物，通过织物表面的壳聚糖原位吸附、还原银离子制备了纳米银抗菌织物．用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDA)、x射线粉末衍射仪(XRD)和反射光谱等对纳米银织物进行了表征，研究了银离子浓

2、度和壳聚糖浓度对纳米银织物的影响，并检测了纳米银织物的抗菌性能．结果表明，在无需任何还原剂的条件下，壳聚糖改性的棉和涤纶织物表面可以均匀地形成银纳米粒子，晶粒大小为5—10nm，所制备的纳米银织物均具有优异的抗菌性能．关键词纳米银织物；原位合成；壳聚糖；抗菌性能中图分类号0636文献标志码A聚合物基无机纳米复合材料是一种将无机纳米材料与聚合物基体复合形成的新材料，该材料表现出无机纳米材料和聚合物共有的特性，在许多重要技术领域具有广泛的应用前景“．其中包括无机纳米粒子与纤维聚合物、纺织品复合形成的纳米功能纤维及纳米功能纺织品．纳米银纺织

3、品是将纳米银粒子与纤维复合而成的一种无机抗菌纺织品材料，由于其抗菌能力强，效果持久且安全性良好，在纺织服装领域具有广泛的应用前景’．目前，制备纳米银纺织品的方法主要有物理溅射法]、浸渍法'm及化学还原法卜”．其中，化学还原方法被认为是一种环境友好的方法．该方法是将银离子先吸附到织物的纤维中，然后通过还原剂(如NaBH、葡萄糖及抗坏血酸等)使银离子直接在织物上发生原位还原反应形成纳米银．这种方法的特点是工艺过程简单，纳米银与纤维结合牢固，织物的抗菌性能优越．但此过程中需要加入还原剂．近来，采用无还原剂的原位还原法用于制备纳米银织物已见报

4、道，该方法主要是利用织物本身所具有的官能团，通过吸附和还原作用直接将银离子转变成纳米银．这种方法进一步简化了化学还原法的步骤，降低了生产成本．壳聚糖是一种环境友好的天然高分子材料’坞J，其分子中具有大量的氨基和羟基基团，可以用于材料的改性处理，在纺织品的抗静电、抗褶皱和抗菌等方面得到了广泛的应用¨．而将壳聚糖与纳米银复合形成纳米银的高分子溶液，再将其制成纳米银织物，可以提高纳米银的稳定性和织物的抗菌持久性]．但在这些研究工作中，纳米银是通过预先加入还原剂制得的，而壳聚糖主要作为纳米银的稳定剂和黏结剂．本文采用壳聚糖溶液改性不同织物(棉

5、和涤纶)，利用织物表面修饰的壳聚糖分子原位吸附并还原银离子制备纳米银织物，此过程无需加人还原剂，工艺过程简单．同时，研究了纳米银织物的形貌、成分及结构特点，考察了银离子和壳聚糖的浓度对纳米银织物的影响，分析了材料的抗菌性能．1实验部分1．1试剂与仪器壳聚糖(cs，黏均分子量为6x10，脱乙酰度为90％)、硝酸银、乙酸、氢氧化钠和氯化钠均为分收稿日期：2013-07．18．基金项目：国家自然科学基金(批准号：51203125)和湖北省教育厅科学技术研究计划优秀中青年人才项目(批准号：Q20111604)资助联系人简介：彭俊军，男，博士，

6、副教授，主要从事纳米复合材料研究．E-mail：john_peng@wtu．edu．cn416高等学校化学学报Vo1．35析纯，上海国药集团化学试剂公司；大肠杆菌8099(E．coil)和金黄色葡萄球菌ATCC6538(S．aureus)为生化试剂，上海微生物研究所；牛肉冻膏、胰蛋白胨、植物蛋白胨及琼脂粉为生化试剂，上海盛思生化科技有限公司；棉织物和涤纶织物(4cmx4cm)；所用水均为去离子水．美国FEI公司FEISirion200型场发射扫描电子显微镜(SEM)；美国Genesis公司EDAX．7000型x射线能谱(EDX)仪；日

7、本Shimadzu公司X—ray6000型x射线粉末衍射(XRD)仪，室温，2为10。～50。，Cu，A=0．154nm；美国Datacolour公司SF600型纺织品测色配色仪．1．2织物的预处理、壳聚糖改性及纳米银织物的制备将剪裁好的棉织物置于0．1mol／L氢氧化钠溶液中，涤纶织物置于5mol／L氢氧化钠溶液(织物与处理液的质量比为1：50)中，在50—70℃浸泡3O～60min，取出，用清水洗至中性，烘干备用．将经预处理的织物浸入质量分数为0．1％～0．5％的壳聚糖溶液(织物与壳聚糖溶液的质量比为1：50)中，在50～70℃浸

8、泡30—60min，再取出织物，用稀碱液中和，用水洗涤至中性，烘干．将经壳聚糖改性的织物置于0．025—0．5mmol／L的50mL硝酸银溶液中浸泡30～60min，棉织物用400mL的硝酸银溶液(浓度为0．5mmol／