引言
近年來,由于工業的快速發展,致使大氣層中的臭氧層遭到嚴重破壞,紫外線輻射增加。有專家認為,過量的紫外線輻射引起各種皮膚病甚至皮膚癌等疾病，增加白內障的發病率[1]。服裝在穿著過程中會沾染許多汗液等皮膚分泌物及環境中的污物，在潮濕的條件下，為各種微生物的繁殖提供了良好的環境。病菌在服裝紡織品上不斷繁殖和分解，使人們受到微生物的侵蝕，也會導致皮炎及其他疾病的發生而損害健康。隨著人們物質生活水平的提高，穿著健康是人們對于紡織業提出的新要求。目前,服裝面料市場對具有多功能性產品的需求日益增多,如面料不僅需要具備拒水拒油功能,還要具有抗紫外線、抗菌功能等。據國內外文獻中介紹，納米ZnO具有很好的抗紫外效果，并對大腸桿菌，黑曲霉菌，褐青霉菌等都具有較強的抵抗力，而且不會影響織物的其他性能。
納米ZnO由于其尺寸小到1～100 nm之間，具有許多特殊的性能,如量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應、宏觀量子隧道效應等,且對人體無傷害。納米ZnO除了具有傳統的抗菌作用外，由于具有顆粒小，表面活性強，分散性好等特點，對普通的細菌，霉菌具有更強的抑菌性。且具有很好的紫外光屏蔽功能。已成為21世紀功能材料領域的研究熱點。
目前制備納米ZnO的方法主要有固相法、液相法和氣相法。液相法的制備形式多樣，備受人們重視。其中溶膠-凝膠法反應溫度低，反應過程易于控制，所得顆粒粒徑小、純度高且粒度分布窄，應用廣泛。本研究擬改進溶膠－凝膠法制備納米ZnO。通過浸軋工藝將其整理到織物上，并對整理后織物的抗紫外、抗菌等服用性能進行了研究。
3
4 2機理
2.1抗紫外機理
當納米ZnO顆粒粒徑小于100 nm時,其禁帶寬度增加到4.5 eV(相當于大部分紫外光的能量),使得納米ZnO吸收紫外線能力強。這是由于納米ZnO具有量子尺寸效應，對特定波長的光吸收帶有藍移現象,對各種波長光的吸收帶有寬化現象。納米ZnO的紫外線吸收性能就是利用這兩個特性,因此納米ZnO在較寬的紫外范圍內有較強的屏蔽作用。
2.2抗菌機理
傳統的ZnO也具有抗菌性能,可用金屬離子溶出機理解釋，游離出來的鋅離子具氧化還原性,并能與有機物(硫代基、羧基、羥基)反應,與細菌細胞膜及膜蛋白結合,破壞其結構使其失去活性,從而達到抗菌的目的。其抗菌能力也與其表面的空穴數量有關,當其表面具有盡可能多的空穴時,就會產生更多的電子,同時空位也可直接參與反應,使其具有更高的殺菌性能。納米ZnO顆粒由于粒子粒徑達到納米級，除具有傳統ZnO的抗菌作用外,可用光催化機理解釋。它具有納米粒子特有的表面界面效應,可增加ZnO與細菌的親和力,提高抗菌效率。在紫外光照射下,價帶中的電子會激發到導帶,形成自由移動的帶負電的電子(e-)和帶正電的空穴(h+),可以激活水和空氣中的氧為活性氧,活性氧具有強化學性,能與細菌中的有機物發生氧化還原反應而殺死細菌,納米ZnO的抗菌機理為兩種機理共同作用結果，其抗菌性能增強。同時,粒徑越小,納米ZnO的抗菌性能越強[2]。
3實驗
3.1原料及儀器
實驗藥品：二水合醋酸鋅(Zn(CH3 COO)2·2H2O，分析純)、一水合氫氧化鋰(LiOH·H2O，分析純)、大腸桿菌菌株（天津醫科大學提供，Escherichia coli:44484）等。
織物規格：純棉織物（紗支20×20，經緯密度425根/10cm×228根/10cm）
實驗儀器：DF-101S型恒溫加熱磁力攪拌器、KQ-100DE型超聲波清洗器、電熱鼓風干燥箱、LT型電子天平、常用磁力攪拌器、滴液漏斗、冷凝管、移液管、冰箱等。
測試儀器：紫外-可見分光光度儀、D8 DISCOVER型X-射線粉末衍射儀、YG461織物透氣儀、英國SDL防紫外透過及防曬保護測試系統、WSD-3C型全自動白度儀、PC/YG0465強力機等。
3.2納米ZnO整理劑的制備
用改進溶膠－凝膠法制備所需要的整理劑[3]，過程如下：
將一定量的Zn(Ac)2·2H2O溶于適量無水乙醇中，回流2小時左右，得溶液A。稱取一定量LiOH·H2O室溫溶于適量乙醇中，得溶液B。磁力攪拌器強烈攪拌作用下，將溶液B加入到溶液A中，得納米ZnO溶膠。將納米ZnO溶膠、分散劑等按一定比例混合得納米ZnO整理劑。
反應方程式如下：
10 Zn(Ac)2+4 H2O=Zn10O4(Ac)12+8 HAc
Zn10O4(Ac)12+12 OH-=10 ZnO+12 Ac-+6 H2O
LiOH+HAc=LiAc+H2O
總的反應方程式：
Zn(CH3COO)2+2 LiOH=ZnO+2 LiCH3COO+H2O
最終形成半透明的納米氧化鋅溶膠。
3.3整理工藝
織物二浸二軋（軋余率70%-80%）→烘干（80℃，3min）→焙烘（不同溫度和時間,分別為100℃，3min；120℃，3min;140℃,3min;160℃,3min;160℃,30s）
3.4性能測試
（1）抗紫外性：將制備出的納米ZnO整理劑按照上述工藝整理到棉織物上，并用英國SDL防紫外透過及防曬保護測試系統測定其抗紫外效果，測試規則參照：AATCC Test Method183—1998。
（2）抗菌性：大腸桿菌測試：天津醫科大學提供大腸桿菌菌株（Escherichia coli:44484），測試標準參考紡織行業標準FZ/T 73023—2006及國家標準GB/T 20944.2—2007紡織品抗菌菌性能的評價：吸收法。按照下面公式計算出試樣的抑菌率。
活菌數目：（E，菌落數；N，稀釋指數；20，生理鹽水的體積）
抑菌率：（Mb，18h培養后空白試樣的活菌數；Mc，18h培養后抗菌織物的活菌數）
（3）斷裂強力：按照GB/T3923.1—1997《紡織品織物拉伸性能第1部分:斷裂強力和斷裂伸長率的測定條樣法》測定整理后織物。對比不同焙烘溫度和時間整理織物的強力變化。
（4）白度：通過采用不同的整理工藝（改變焙烘溫度和時間）處理織物，在WSD-3C型全自動白度儀上分別對整理前后的織物進行白度測試。經緯白度各測定三次，取平均值。經整理后的織物白度性能會有所變化，進行對比，得出最佳的整理工藝。
4結果與討論
4.1整理劑的XRD表征：
向上述已經制備出來的溶膠體系中加入約兩倍體積的正己烷，生成白色沉淀。待沉淀完全，離心除去清液，并用無水乙醇洗滌干燥得到樣品。樣品的結構表征采用X-射線衍射儀。
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圖1納米氧化鋅的X-射線衍射圖 |
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