载银碳纳米管复合物的制备及其应用研究

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金属纳米颗粒中纳米银有着优异的导电性、抗菌性能、光学性能和抗静电作用,应用范围十分广泛,但是纳米银的团聚现象很严重,在一定程度上限制了纳米银的应用。将纳米银与碳纳米管进行复合,就能方便而有效的解决纳米银团聚的问题,通过两者复合,发挥两者的协同效应,不仅可以良好的控制纳米银的生长,通过控制纳米银粒径来改善纳米银团聚的问题,还可以增强复合物的光学和热学性能,产生复合材料新的其他性能与应用,碳纳米管纳米银复合材料具有广泛的应用前景。本课题制备了纳米银粒子,并对碳纳米管进行改性以提高其水溶性,制备了载银碳纳米管复合材料,并将其应用于静电纺丝及棉织物的抗菌整理。首先以液相还原法制备了纳米银,从海藻酸钠用量、葡萄糖浓度、硝酸银浓度、反应时间和反应温度五个因素探究了纳米银的制备工艺,最终得到的制备工艺条件为:硝酸银浓度为5mmol/L,海藻酸钠用量为0.6g,葡萄糖浓度为5wt%,反应时间为8h,反应温度为80℃。在此工艺下制备的纳米银粒子的粒径较小,尺寸分布均匀且稳定性十分良好,纳米银颗粒体积小,分散性好,呈球形。采用物理吸附法制备了载银碳纳米管,用紫外分光光度计测试改性后的碳纳米管溶液的分散性,得到的标准曲线发现碳纳米管酸化改性的最佳工艺为酸化时间为40min,酸化温度为70℃,通过元素分析得到相应的载银量曲线,得到最佳的碳纳米管与硝酸银的质量比为2:2.5。载银碳纳米管复合物抗菌性能良好,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都有良好的抗菌效果。讨论了载银碳纳米管/PVDF纳米纤维膜的纺丝工艺,并对纳米纤维膜形貌和性能进行了研究。结果表明,确定最佳工艺为载银碳纳米管的用量为0.1%,PVDF用量为10%,纺丝速度为1.0mL/h以及纺丝电压为20kV,当载银碳纳米管用量为0.1%时,纳米纤维膜的强度达到最大3.03Mpa;载银碳纳米管的加入有效增强了纳米纤维膜的热稳定性能,也提高了纳米纤维膜的抗菌性能。通过浸渍法制备了载银碳纳米管复合物整理棉织物,从载银碳纳米管用量、PVP用量、整理温度和整理时间四个因素探究了整理棉织物的工艺,最终得到的制备工艺条件为载银碳纳米管用量为1%,PVP用量为1%,整理温度为90℃,整理时间为50min。整理后的棉织物纤维表面的复合物分布较为均匀,也具有较好的抗菌效果,抑菌率均达到99.01%以上,同时其热稳定性有一定程度的降低,抗紫外线性能有着较大的提高。除此之外,由于碳纳米管本身具有颜色,整理后的棉织物的颜色特征值有着较大的变化,透湿性也有所下降,这对于整理后棉织物的后续加工,使用等有一定程度的影响。
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