一種具有抗菌性能的ZnO/紡織布復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于功能復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有抗菌性能的ZnO/紡織布復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是紡織纖維生產(chǎn)和加工的大國(guó)，隨著科技和社會(huì)的發(fā)展，多功能性的紡織品將成為市場(chǎng)的主流。作為與人體直接接觸的材料，紡織品尤其是內(nèi)衣織物會(huì)有大量汗液、皮脂及各種分泌物附著，在人體高溫潮濕條件下，這些物質(zhì)成為滋生病菌的溫床，造成許多不良的影響:紡織品上滋生的微生物會(huì)使紡織品變色，污染，使紡織纖維劣變，某些真菌還可使紡織品上的染料褪色；同時(shí)，微生物會(huì)使紡織品產(chǎn)生一些不愉快的氣味；特別是一些病菌會(huì)導(dǎo)致皮膚病及其他傳染病的發(fā)生，嚴(yán)重危害人們的身體健康。
[0003]常見的紡織纖維材料并不具備抗菌活性，相反它們成為微生物聚集和繁殖的場(chǎng)所，隨著衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的提高，抑制細(xì)菌在紡織品上的生長(zhǎng)顯得迫在眉睫，一些抗菌紡織品也孕育而生。納米氧化鋅是一種新型的無機(jī)抗菌劑，它的抗菌活性相對(duì)納米銀有所降低，但它價(jià)格低廉，生物毒性較低，具有抗紫外線和防靜電功能，此外氧化鋅還具有止血、止癢的功能，經(jīng)常被用作醫(yī)藥或化妝品的添加劑，被認(rèn)為是一種完全安全的無機(jī)抗菌劑。因此研制出具有良好抗菌性能的ZnO/紡織布復(fù)合材料將有非常廣闊的應(yīng)用前景，可對(duì)常見的皮膚致病菌具有較高的抑菌活性，使皮膚免受細(xì)菌的侵?jǐn)_，保障人體的健康。
[0004]ZnO抗菌復(fù)合材料的研宄一直是熱門課題，主要的制備方法有溶劑熱法，溶膠-凝膠法，聲化學(xué)法等。然而采用溶劑熱法，溶膠-凝膠法等方法大多反應(yīng)過程較為復(fù)雜，周期長(zhǎng)，不易規(guī)?；a(chǎn)，且合成出來的材料穩(wěn)定性差，附著的ZnO容易脫落，影響材料的使用性能。近年來，人們發(fā)現(xiàn)聲化學(xué)合成法制備的復(fù)合材料具有反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)單，可連續(xù)化規(guī)模生產(chǎn)，且生產(chǎn)的納米材料尺寸可控，性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。采用聲化學(xué)法合成的ZnO復(fù)合材料有ZnO/玻片和ZnO/繃帶等。例如1.Perelshtein等[ACS AppliedMaterials&Interfaces, 2009, I, 363-366]以濃度為 lmmol/L 的二水合醋酸鋅為前驅(qū)體，棉布繃帶為底材，在常溫采用超聲波法反應(yīng)30min制得ZnO/繃帶復(fù)合材料，ZnO納米粒子的平均粒徑為30nm，其中ZnO負(fù)載量為0.75 %的樣品對(duì)常見細(xì)菌大腸桿菌和金黃色葡萄球菌 3h 的抑菌率均可達(dá)到 100%。G.Applerot 等[ACS Applied Materials&Interfaces, 2010,2:1052-1059]以聚對(duì)二甲苯-玻片為底材，分別采用微波法和超聲波法制備ZnO/聚對(duì)二甲苯-玻片復(fù)合材料。其中以30mmol/L的無水醋酸鋅為前驅(qū)體，采用微波法反應(yīng)5min制得的ZnO/玻璃復(fù)合材料對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌作用3h后其抑菌率分別為100%和83% ;以50mmol/L的四水合醋酸鋅為前驅(qū)體采用超聲波法反應(yīng)2h制得的ZnO/聚對(duì)二甲苯-玻片復(fù)合材料對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌作用3h后其抑菌率分別為100%和76%。目前已報(bào)道的聲化學(xué)法合成ZnO抗菌紡織布復(fù)合材料的文獻(xiàn)還不多，主要方法包括超聲波法和微波法，但采用超聲波法合成出的復(fù)合物中ZnO納米粒子雖然穩(wěn)定性較好，但大多反應(yīng)耗時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)，不利于連續(xù)化規(guī)模生產(chǎn)，而采用微波法合成出的復(fù)合物雖然反應(yīng)耗時(shí)短，但穩(wěn)定性較差，納米粒子易于從底材上脫落。到目前為止，還未見有文獻(xiàn)報(bào)道采用微波與超聲波結(jié)合的方法制備ZnO/紡織布抗菌復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于解決目前技術(shù)上存在的不足，提供一種簡(jiǎn)單快捷制備ZnO/紡織布復(fù)合材料的方法，解決當(dāng)前復(fù)合材料制備過程中，制備工藝繁瑣，周期長(zhǎng)，穩(wěn)定性差等問題。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種具有抗菌性能的ZnO/紡織布復(fù)合材料的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟:
[0007]a.底材的預(yù)處理
[0008]將紡織布浸泡在無水乙醇中，超聲清洗，再用去離子水沖洗，取出后烘干，備用；
[0009]b.ZnO/紡織布復(fù)合材料的制備
[0010]將二水合醋酸鋅溶于乙醇水溶液中，超聲使其均勻分散，然后緩慢滴加一定量的氨水，調(diào)節(jié)其PH值為8-9，將其倒入裝有預(yù)處理后紡織布的微波-超聲波反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)微波和超聲波功率，在一定溫度下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)5-30min后將樣品取出用去離子水沖洗，烘干，即可得到ZnO/紡織布復(fù)合材料。
[0011]其中，乙醇水溶液中無水乙醇和水的體積比為1:1-10:1。
[0012]按上述方案，所述的紡織布基底為普通棉布，羊毛織物，絲綢織物或聚酯纖維中的一種。
[0013]按上述方案，所述的二水合醋酸鋅的濃度為0.2-20mmol/Lo
[0014]按上述方案，所述調(diào)節(jié)微波功率為200-400W，調(diào)節(jié)超聲波功率為600-800W。
[0015]按上述方案，所述反應(yīng)溫度為80-90 0C。
[0016]按上述方案，所述ZnO的粒徑范圍可控制在10nm-3ym。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0018]制備工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)耗時(shí)短，效率高，能耗低；通過本方法制備的ZnO/紡織布復(fù)合材料，ZnO納米顆粒在紡織布底材上分布均勻，形貌規(guī)整，穩(wěn)定性好且不易脫落，同時(shí)ZnO粒徑范圍可控制在10nm-3 μπι，并且對(duì)常見的皮膚致病菌革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌和革蘭氏陰性菌大腸桿菌均具有較好的抗菌性能。
【附圖說明】
[0019]圖1為實(shí)施例1中所制備的ZnO/棉布復(fù)合材料的X射線粉末衍射圖；
[0020]圖2為實(shí)施例1中所制備的ZnO/棉布復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡圖；
[0021]圖3為實(shí)施例2中所制備的ZnO/絲綢復(fù)合材料中ZnO顆粒的原子力顯微鏡圖；
[0022]圖4為實(shí)施例3中所制備的ZnO/羊毛復(fù)合材料中ZnO顆粒的原子力顯微鏡圖；
[0023]圖5為實(shí)施例4中所制備的ZnO/聚酯纖維復(fù)合材料中ZnO顆粒的原子力顯微鏡圖；
[0024]圖6為實(shí)施例3中所制備的ZnO/羊毛復(fù)合材料對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了便于理解本發(fā)明，列舉實(shí)施例如下。但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例，本技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)人員應(yīng)了解，所舉實(shí)施例僅用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)該視其為對(duì)本發(fā)明的具體限制，而本發(fā)明要求保護(hù)的范圍也并不局限于實(shí)施例列舉的范圍。
[0026]實(shí)施例1
[0027]ZnO/棉布復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0028]a.底材的預(yù)處理
[0029]將普通棉布底材浸泡在無水乙醇溶液中，超聲清洗，再用去離子水沖洗，取出后烘干，備用；
[0030]b.ZnO/棉布復(fù)合材料的制備
[0031 ] 稱取0.012Ig 二水合醋酸鋅溶于50mL無水乙醇和5mL水中，超聲5min使其均勻分散，得到濃度為lmmol/L的二水合醋酸鋅前驅(qū)體溶液，然后緩慢滴加一定量的氨水，調(diào)節(jié)其PH值為8.30，將其倒入裝有處理后棉布的圓底燒瓶中，調(diào)節(jié)微波和超聲波功率分別為300W和700W，調(diào)節(jié)溫度為85°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)15min后將樣品取出用去離子水沖洗，烘干，得到ZnO/棉布復(fù)合材料。