纳米氧化锌和卤胺对棉织物抗菌整理工艺研究

作     者：何增 

作者单位：东华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈英;纪柏林;华凡

授予年度：2020年

学科分类：0821[工学-纺织科学与工程] 08[工学] 082103[工学-纺织化学与染整工程] 

主      题：抗菌整理 纳米氧化锌 卤胺 储存稳定性 耐水洗性能 

摘      要：棉织物穿着舒适,具有良好的吸湿性和透气性,但同时也隐藏着微生物繁殖的风险,易于造成身体异味或者疾病传播,因为在服用过程中,织物表面的温度、水分和营养物质是细菌生长的理想培养基,所以对棉织物进行抗菌整理是非常必要的。目前的抗菌整理棉织物通常存在抗菌性能不耐水洗等缺陷,严重限制了实际应用。因此本论文分别采用载银纳米氧化锌（Ag@ZnO）、纳米氧化锌（ZnO）和卤胺类抗菌剂3-烯丙基-5,5-二甲基乙内酰脲（ADMH）,经过不同的整理工艺处理织物,期望赋予整理棉织物良好的抗菌性能和耐水洗性能。首先,针对纳米Ag@ZnO粉体在水溶液中易发生团聚的问题,本文采用超声波与分散剂相结合的方法制备稳定的抗菌分散液。通过重力沉降实验观察其分散稳定性,以粒径分布表征其分散效果,得出最佳制备纳米Ag@ZnO（0.3wt%）分散液的工艺条件为:十二烷基苯磺酸钠（SDBS）用量为0.2wt%,超声分散30 min。在分散液中加入粘合剂PH-N01,以将Ag@ZnO稳定附着在织物上,对比轧烘焙整理和涂层整理两种工艺的差别,抗菌结果显示粘合剂PH-N01对Ag@ZnO整理织物的抗菌耐水洗性提高作用不足。因此我们进一步采用1,2,3,4-丁烷四羧酸（BTCA）作为交联剂,通过螯合作用将Ag@ZnO牢固附着在整理织物上。设计完成三因素三水平三响应值的响应面优化实验,通过回归模型设置预期响应值得到最优的Ag@ZnO与BTCA交联抗菌整理工艺为:BTCA浓度5wt%,焙烘温度和时间分别为160°C、2.99 min,并通过实验进行验证。此时整理织物的折皱回复角为232.2°,撕破强力为326.69 cN,水洗一次抗菌率为90.6%,实验结果与优化的回归模型预期响应值相符,回归模型可信。然后,对纳米ZnO选择与Ag@ZnO同样的分散方法,采用轧烘焙整理工艺和涂层整理工艺对纯棉织物进行抗菌整理。通过研究粘合剂种类、粘合剂用量和纳米ZnO浓度对整理织物抑菌率和耐水洗牢度的影响,确定最佳轧烘焙整理液工艺,得到抗菌整理织物的耐水洗牢度提升较大,经过测试得到织物水洗前抑菌率为99.9%,水洗一次抑菌率为94.2%。通过研究刮涂方式、增稠剂用量、焙烘温度和粘合剂PH-N01用量对整理织物抑菌率和耐水洗牢度的影响,确定最佳涂层整理工艺后,整理织物水洗前抑菌率为99.9%,水洗一次抑菌率为90.1%。最后,采用自由基接枝聚合法将ADMH接枝到纤维素上,整理织物的红外谱图中出现了ADMH的特征峰表示接枝成功。之后将ADMH接枝织物浸渍于次氯酸钠（NaClO）溶液完成氯化工艺,从而赋予织物抗菌功能。深入探究pH对氯化工艺的影响,结果表明:将NaClO溶液的pH调为酸性（pH=4）或中性（pH=7）,ADMH改性织物经过氯化工艺处理后布面上的活性氯含量大大增高,整理织物的活性氯储存时间延长;但经过多次循环使用,布面上活性氯含量随着氯化次数的增加而逐渐下降。