纳米ZnO在抗菌拒水拒油整理方面的应用研究

赵晓娣姚金波丁毅府佳萍天津工业大学材料与化工学院300160

作者简介:赵晓姊(1979-),女,硕士在读

【摘要】通过纳米ZnO与拒水拒油整理剂之间的协同作用,对棉绒织物实施抗菌整理加工。并介绍了纳米氧化锌的抗菌机理、偶联剂的偶联机理以及整理液的制备方法,通过拒水拒油性能的测试优化出最佳工艺,借助拒水拒油的作用来防止细菌的粘附,从而进一步提高织物的抗菌性能。

【关键词】纳米ZnO抗菌拒水拒油偶联剂

【中图分类号】TS195.5文献标识码:A 文章编号:1005-9350(2005)01-0013-03

本文研究了纳米ZnO与拒水拒油整理剂之间的协同作用,以高速搅拌作为辅助手段,通过偶联剂来增加纳米ZnO粒子与拒水拒油整理剂间的配伍性,有效防止纳米ZnO粒子间的团聚,使其稳定均匀的把纳米ZnO分散在拒水拒油整理剂中,通过拒水拒油性能的测试优化出最优工艺,借助拒水拒油的

作用来防止细菌的粘附,从而进一步提高织物的抗菌性能。

1 纳米氧化锌的特性及抗菌机理

纳米氧化锌粉体难溶于水,无味、无毒、质地细腻,其粒径约为30-100nm,粒子形状为粒柱形,纳米氧化锌由于其颗粒尺寸的微细化,比表面积急剧增大,产生了与普通氧化锌不同的界面效应和小尺寸效应,具有颗粒小、表面活性强、分散性好等特性,具有较高的安全性,对广谱范围的细菌、霉菌具有优良的阻繁和杀灭功能。这些特殊性质赋予其成为良好的抗菌材料。

纳米氧化锌的抗菌机理可能有两种途径,第一种是光催化抗菌机理,即纳米氧化锌在阳光,尤其是紫外线的照射下,在水和空气中能自行释放自由电子(e-),同时留下了带正电的空穴(h+),h+可以激发空气产生活性氧[(0)],微生物与(0)发生氧化反应而致死。第二种是金属离子溶出抗菌机理,即游离出来的锌离子接触细菌体时,与酶蛋白结合使其失去活性而将细菌杀死。有充分实验证明纳米氧化锌的抗菌机理应该是两种机理共同作用的结果[1]。

纳米氧化锌的抗菌机理可能有两种途径,第一种是光催化抗菌机理,即纳米氧化锌在阳光,尤其是紫外线的照射下,在水和空气中能自行释放自由电子(e-),同时留下了带正电的空穴(h+),h+可以激发空气产生活性氧[(0)],微生物与(0)发生氧化反应而致死。第二种是金属离子溶出抗菌机理,即游离出来的锌离子接触细菌体时,与酶蛋白结合使其失去活性而将细菌杀死。有充分实验证明纳米氧化锌的抗菌机理应该是两种机理共同作用的结果[1]。

2 偶联剂的偶联机理

由于纳米ZnO的表面能比较高,而拒水拒油整理剂的表面能比较低,两者相互混合时,会发生所谓的"水和油"的现象,因此采用偶联剂在纳米ZnO与拒水拒油整理剂之间起到架桥的作用。本试验采用硅烷偶联剂,其是在一个分子中兼有对无机物具有反应性的基团(主要是硅氧烷基)和对有机物具有反应性或相容性的基团(有机官能团)的化合物[2],一般用下面的结构式表示:

Y-R-Si≡(OR)3

式中,Y为有机官能团; SiOR为硅氧烷基。

主要机理为偶联剂的亲水基团能与纳米ZnO粒子表面的羟基结合,其疏水基团能与拒水拒油整理剂中的树脂结合。偶联剂的偶联机理取决于YR-SiOR结构中的有机官能团(Y)和可水解