圖5納米銀溶液抗菌動力學研究（納米銀的濃度：3.0 ug/ml） |
以格蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌（S.aureus）和格蘭氏陰性菌大腸桿菌（E.coli）為例，測試納米銀膠體溶液的抗菌能力。圖5結果表明，在常規細菌培養液中，S.aureus和E.coli的繁殖速度較快，5-10 h后，菌懸液在546 nm處的吸光度值達到最大；而在含有納米銀的細菌培養液中，S.aureus和E.coli的生長和繁殖明顯得到了抑制，菌懸液的吸光度值不僅沒有升高，反而略有下降，體現了納米銀優異的抑菌和殺菌性能。圖6是納米銀濃度對抗菌性能的影響，可以看出，當納米銀濃度達到1.0 ug/ml時，即表現出極強的抗菌性能，當納米銀濃度達到3.0 ug/ml時，抗菌性能不再提高，由此可見，3.0 ug/ml的納米銀即可實現滿意的抗菌性能。
|
圖6納米銀濃度對抗菌性能的影響 |
2.3納米銀整理棉織物的白度、抗菌性能
為了研究納米銀膠體溶液抗菌整理對棉織物白度和抗菌性能的影響，采用20 mg/l-200 mg/l的納米銀膠體溶液對棉織物進行整理，測定整理后棉織物的白度、織物中納米銀的含量以及整理后棉織物的抑菌性能，結果如表1所示?？梢钥闯觯S著采用的納米銀膠體溶液的濃度從20 mg/l增大到200 mg/l，整理后的棉織物中納米銀的含量逐漸從88.11 mg/kg增大到173.62 mg/kg，整理后棉織物對S.aureus和E.coli抑菌率也分別從99.01%和99.26%升高到100%，然而織物的白度也隨之下降。為此選擇20 mg/l的納米銀膠體溶液應用于棉織物的抗菌整理，并用于后續的研究。
表1納米銀抗菌整理后棉織物的白度、銀含量和抗菌性能
Cotton samples | Silver concentration of the nano-silver colloidal solution(mg/l) | Silver content (mg/kg fabric) | WI | Antibacterial activities | ||||||
S.aureusa | E.colib | |||||||||
Surviving cells(CFU/ml) | %Reduction | Surviving cells(CFU/ml) | %Reduction | |||||||
Untreated | - | - | 90.51 | 2.54×106 | - | 1.22×106 | - | |||
1 | 20 | 88.11 | 87.33 | 1.89×104 | 99.26 | 1.21×104 | 99.01 | |||
2 | 40 | 110.84 | 87.10 | 1.32×104 | 99.48 | 6.10×103 | 99.50 | |||
3 | 80 | 135.06 | 85.24 | 7.90×103 | 99.69 | 4.62×103 | 99.62 | |||
4 | 120 | 145.82 | 84.58 | 3.40×103 | 99.87 | 2.81×103 | 99.77 | |||
5 | 160 | 158.49 | 84.09 | 0 | 100 | 1.37×103 | 99.89 | |||
6 | 200 | 173.62 | 83.51 | 0 | 100 | 0 | 100 | |||
耐洗性是納米銀抗菌棉織物的一個重要指標。按照AATCC 61-1996標準將納米銀抗菌棉織物進行5，10，20次的模擬洗滌，然后測試洗滌后抗菌棉織物的白度、納米銀含量和抗菌性能，結果如表2?？梢钥闯觯S著洗滌次數的提高，抗菌棉織物的白度略有提高，納米銀的含量也略有下降，但下降幅度很小，體現了優異的耐洗性能；抗菌試驗結果表明，經模擬洗滌20次后，抗菌棉織物依然保留了98.77%的抑菌率。
優異的耐洗性能可能歸因于HBP-NH2與纖維之間的強粘附力。從表1的結果來看，當棉織物采用200mg/l的納米銀膠體溶液處理時，棉織物上的納米銀含量為173.62 mg/kg，當采用20mg/l的納米銀膠體溶液處理時，棉織物上的納米銀含量為88.11mg/kg，雖然納米銀膠體溶液的濃度下降了10倍，但織物上的納米銀含量只下降了2倍左右，這說明在納米銀膠體溶液整理的過程中，納米銀膠體溶液能主動吸附至棉織物上，而這種作用是與HBP-NH2對纖維的強粘附力分不開的。因此HBP-NH2在納米銀整理棉織物的過程中，充當了粘合劑的作用，將納米銀吸附和固著在棉纖維上，并賦予抗菌棉織物優異的耐洗性能。
表2納米銀抗菌整理棉織物的耐洗性
Cotton samples | Laundering cycles | Silver content (mg/kg fabric) | WI | Antibacterial activities | |||||
S.aureusa | E.colib | ||||||||
Surviving cells(CFU/ml) | %Reduction | Surviving cells(CFU/ml) | %Reduction | ||||||
untreated | - | - | 90.51 | 2.54×106 | - | 1.22×106 | - | ||
Silver-treated cotton fabrics | - | 88.11 | 87.33 | 1.89×104 | 99.26 | 1.21×104 | 99.01 | ||
5 | 85.22 | 87.54 | 2.00×103 | 99.21 | 1.03×103 | 99.14 | |||
10 | 83.82 | 88.32 | 2.23×103 | 99.12 | 1.26×103 | 98.95 | |||
20 | 82.16 | 88.54 | 2.48×103 | 99.02 | 1.48×103 | 98.77 | |||
2.4抗菌棉織物表面納米銀的形態和價態
表1和表2的ICP測試結果都已證明經納米銀整理棉織物上有銀元素的存在，為了進一步證明纖維表面納米銀的存在和了解納米銀在纖維表面的形貌特征和價態，分別采用SEM和XPS進行測試。圖7是納米銀膠體溶液處理前后棉纖維表面的形貌特征，可以清楚地看出，經納米銀膠體溶液整理的棉纖維表面均勻在分布著納米銀顆料，平均粒徑在50 nm以下。
圖7經納米銀膠體溶液處理前后棉纖維SEM圖（a未處理棉纖維；b抗菌棉纖維） |
表3納米銀抗菌棉織物表面XPS測試結果
Element | Content information(%) | ||
Original fabric | Silver-treated fabric | ||
C | 73.51 | 73.98 | |
O | 26.49 | 24.39 | |
N | 0 | 1.43 | |
Ag | 0 | 0.20 | |
XPS主要用于測試棉織物表面3-6 nm范圍內納米銀的含量和價態。表3結果表明，抗菌棉織物表面的N元素和Ag元素含量分別為1.43%和0.20%，這說明了HBP-NH2和納米銀在棉織物表面的存在。圖8是納米銀整理棉織物表面Ag3d的XPS譜圖，從圖中可以看到Ag3d5/2的結合能為368.02 ev，Ag3d3/2的結合能為374.24 ev，這一結果表明納米銀在棉織物表面的存在形式主要為Ag0。
圖8納米銀整理棉織物表面Ag3d的XPS譜圖 |
3結論
以HBP-NH2和硝酸銀為原料制備了納米銀膠體溶液，納米銀粒徑在5-30nm左右；抗菌試驗表明，當納米銀濃度為3ug/ml時即可獲得優異的抗菌效果；應用于棉織物的抗菌整理，當棉織物上納米銀含量為88mg/kg時，抗菌棉織物對S.aureus和E.coli的抑菌率分別達到99.01%和99.26%，并體現出優異的耐洗性能；納米銀在抗菌棉織物表面主要以單質銀存在。
與傳統的納米銀制備和紡織品的整理工藝相比，該研究提供的納米銀制備方法簡單、整理工藝簡便易行，其中HBP-NH2發揮了多種功能：在納米銀的制備過程中，HBP-NH2起到銀離子捕捉劑、銀離子還原劑、納米銀穩定劑的作用；在納米銀棉織物整理過程中，HBP-NH2代替了固著劑的作用；在納米銀棉織物的抗菌作用中，HBP-NH2又發揮了協同作用，進一步提高了抗菌效果。
參考文獻
[1]何秀玲,郭臘梅.納米載銀抗菌劑的制備及其對棉織物整理的研究[J].印染助劑.2004,21(2):32-34.
[2]K.Inoue.Functional dendrimers,hyperbranched and star polymers[J].Prog.Polym.Sci.2000,(25):453-571.
[3]Cao.C,Yan.D.Hyperbranched polymers/from synthesis to applications[J].Prog.Polym.Sci.2004(29):183-275.
[4]Zhang.F.,Chen Y.Y.,Lin H.,Lu Y.H.Synthesis of an amino-terminated hyperbranched polymer and its application in reactive dyeing on cotton as a s alt-free dyeing auxiliary[J].Color.Technol.,2007(123):351-357.
[5]張峰，陳宇岳，吳曉嵐.國家發明專利：納米銀水溶液的制備方法，受理號：200810122606.7.
[6]張峰，陳宇岳，吳曉嵐.國家發明專利：納米銀抗菌紡織品的制備方法，受理號：200810122607.7.
[7]Schneider S.,Halbig P.,Grau H.,and Nickel,U.Reproducible preparation of silver sols with uniform particle size for application in sur-face-enhanced Raman spectroscopy[J].Photochem.Photobiol.,1994(60),605-610.
[8]Yoshio O.,Takashi I.,and Abhuit C.Bactericidal allophonic materials prepared from allophone soil:I preparation and characterization of silver/phosphorus-silver loaded allophonic specimens[J]J.Appl.Clay.Sci.,2001(18),123-134.
<<上一頁[1][2]
相關信息 
推薦企業 推薦企業
推薦企業
您所在的位置：
