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剑麻纤维是一种天然叶纤维,具有理想的性价比、环境友好性和资源可再生性等优点,在复合材料领域有着广泛的应用。不断开发剑麻纤维新产品,提高其附加值,使这一生物资源的潜能得到充分利用,是剑麻纤维研究的发展方向。另外,随着全球工业的发展,生活水平的提高,人们对生活品质的追求更趋向于环保、健康,因此纺织品的抗菌问题越来越引起世界各国的高度重视。尤其是当现在各种由于病菌所引起的疾病蔓延全球的大背景下,人们更需要一些抗菌制品来保护自己的健康。通观当前国内外研究现状,人们制备剑麻抗菌纤维的方法与技术还比较单一。本文选取了天然剑麻纤维为原料,利用化学镀技术、自组装膜技术以及化学接枝改性技术制备了剑麻抗菌纤维,通过扫描电镜、X-射线衍射分析仪、红外光谱仪和X-射线能谱分析仪等方法对产品的表面形貌、相结构、特征基团、成份含量进行了表征测试,采用抑菌圈法考察其抗菌性能。主要研究内容和结论如下:
利用化学镀技术,采用四氢硼钠和紫外光为还原剂将吸附在织物表面的银离子还原为具有良好抗菌性能的纳米银粒子。以剑麻纤维载银量为指标,探讨了硝酸银浸泡时间、硝酸银浓度、紫外光照射时间等因素对载银量的影响,确定了最佳制备条件为:硝酸银浸泡时间t=12h,硝酸银浓度c=10 mmol/L,紫外光照射时间t=60 min。利用两种还原条件制备的剑麻抗菌纤维抑菌效果良好,在48 h内,银释放百分比分别为0.21%、0.17%。
利用自组装膜技术制备载纳米银剑麻抗菌纤维,采用硅烷偶联剂对剑麻纤维表面进行整理,再经过通过质子化通过库仑力吸附纳米银溶胶粒子,使纳米银溶胶粒子更有效地负载在织物表面。根据响应面分析Box-Behnken中心组和实验设计原理,对载纳米银剑麻抗菌纤维制备工艺进行优化,以纤维载银量为响应值,考察了反应时间、溶液pH值、纳米银溶胶浓度对载银效果的影响,确定了最佳制备工艺条件为:纳米银溶胶的浓度c=50 mg/L,反应时间t=30 min,反应体系的pH=4,此条件下制备的载纳米银剑麻抗菌纤维单位载银量为15.2775 mg/g,在48h内,其银的释放百分比为0.13%。
利用化学接枝改性技术,成功制备了载有纳米TiO2的剑麻抗菌纤维,考察了反应时间、反应温度以及溶液pH值对剑麻纤维表面接枝纳米TiO2和表面形貌的影响,确定了最佳制备工艺条件为:反应溶液pH=5、温度为75℃、反应时间为2h。抑菌圈实验表明载纳米TiO2剑麻抗菌纤维抑菌活性较高。