纳米颗粒处理的织物、纤维、长丝和纱线和有关方法技术

纳米颗粒处理的纤维制品，例如织物、纤维、长丝或纱线，包括多个暴露的非共价附着在其上的非离子金属纳米颗粒。金属纳米颗粒，特别是具有实芯的球形金属纳米颗粒，可以牢固地固定在纤维制品上而没有共价键和/或没有被包封在聚合物或粘合剂中。球形金属纳米颗粒似乎通过范德华力附着在纤维制品上。由于它们是非离子的，所以球形纳米颗粒不容易被溶剂、水、表面活性剂和皂除去，并在几次洗涤后残留，有时在高达50或更多次洗涤后。然而，当与微生物接触时，它们容易从纤维制品脱离，然后杀死或变性微生物。珊瑚状纳米颗粒可以与球形纳米颗粒结合使用，以帮助固定球形纳米颗粒和/或自身或与球形颗粒组合以杀死或变性微生物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纳米颗粒处理的织物、纤维、长丝和纱线和有关方法
本文公开了纳米颗粒处理的纤维制品，例如织物、纤维、长丝和纱线，用于制备纳米颗粒处理的纤维制品的组合物和方法，以及使用纳米颗粒处理的纤维制品的方法。
技术介绍
各种纳米颗粒材料在织物中和/或织物上的使用已经被用于试图赋予给定织物特定纳米颗粒的特征优点。术语“纳米颗粒”通常是指具有小于100nm的最大尺寸的任何形状的颗粒。作为示例，银(Ag)纳米颗粒已经施加到织物上以提供抗微生物、抗菌或其它相关性质。对于现有的纳米颗粒处理织物有几个显著的问题。例如，没有用于将纳米颗粒基本上永久性地固定在织物上的机制，纳米颗粒提供的任何性能增强迅速丧失。相反，如果使用完全永久性的机制用于纳米颗粒固定或连接，纳米颗粒的特性可能由于这样的固定被改变，并且它们的功效受到限制，因为纳米颗粒不能如同被悬浮的非连接的颗粒那样自由地相互作用。另外，将纳米颗粒共价结合到纤维和织物表面是非常昂贵的。替代地，如果纳米颗粒仅被封装在聚合物或其它粘合剂材料中，则它们通常不可用于任何目的，直到粘合剂脱落，磨损或以其它方式暴露纳米颗粒。一方面维持所需的纳米颗粒活性和另一方面固定纳米颗粒之间的折衷已经导致开发用于将金属纳米颗粒永久附着在织物上并且使用金属纳米颗粒作为提供所需效果的金属阳离子源的方法。在银(Ag)纳米颗粒的情况下尤其如此。实例包括如美国专利号6,607,994中的纳米颗粒共价结合在纤维上，如美国专利公开号2009/0098366中那样利用纳米颗粒和织物之间的静电相互作用，和如美国专利公开号2011/0110999那样在织物纤维表面上生长银纳米颗粒。固定的银(Ag)纳米颗粒可以以此方式比使用银(Ag)线或其它大尺寸银(Ag)组分时更快速地产生银离子(Ag+)，并且以比用银(Ag)盐浸渍织物具有显著更加受控的方式。无论这些现有技术解决方案中任何一种的具体结果或功效如何，各自最终依赖于将金属阳离子释放到局部环境中以提供任何抗微生物功效。不幸的是，这种金属阳离子，包括重金属阳离子，最终进入更大的环境，由于它们根本和不加区别的毒性性质而带来不希望的后果。在本领域中明显不存在的是将纳米颗粒应用于纤维上的任何已知或提出的机制，使得期望的纳米颗粒保持附着到纤维上，直到呈现出能够克服将颗粒保持在织物表面上的粘合力的主动传送机制。纳米颗粒对织物纤维的这种可释放的附着将允许纳米颗粒在适当的时间进入溶液而不依赖于离子释放的机制以提供抗微生物功效。
技术实现思路
本文公开了纳米颗粒处理的具有抗微生物性质的纤维制品，例如织物、纤维、长丝和纱线，和制备和使用纳米颗粒处理的纤维制品的有关方法。纳米颗粒处理的纤维制品，例如织物、纤维、长丝和纱线，可以包括附着在其上的金属纳米颗粒，例如球形纳米颗粒，其可以在没有共价键、没有离子键并且不被聚合物或粘合剂包封情况下保持牢固地附着在织物、纤维、长丝或纱线表面上。球形纳米颗粒抵抗被使用水、溶剂、皂、洗涤剂、表面活性剂和机械搅拌中的一种或多种的常规洗涤或清洁方法洗涤掉。然而，当纳米颗粒被微生物接触时，它们可以释放到微生物中(例如通过主动吸收或其它运送机制)，然后杀死或变性微生物。可以使用非球形纳米颗粒，例如珊瑚状纳米颗粒，优选与球形纳米颗粒一起使用。根据一些实施方案，纳米颗粒可以可释放地附着到纤维制品上，使得它们在正常使用期间附着到纤维制品上，但仍然可用于微生物例如病毒、细菌和真菌。因为纳米颗粒或附着在纤维制品上的纳米颗粒的结合都没有显示出明显的阳离子生成，但是固定在纤维或织物上的银(Ag)纳米颗粒仍然显示出显著的抗微生物功效，假定纳米颗粒可释放地附着在纤维制品上，直到例如由细菌提供的主动吸收或其它运送机制导致其去除。因为纳米颗粒可以强烈地附着到纤维制品，例如织物、纤维、长丝和纱线上，而不具有共价键、离子键或物理并入到聚合物或粘合剂中，由此得出结论：强烈地将纳米颗粒粘附到纤维制品上的粘附力是范德华力。纳米颗粒处理的纤维制品的非限制性实例包括：(1)织物、纤维、长丝或纱线和(2)多个非共价地固定在织物、纤维、长丝或纱线上的暴露的非离子金属纳米颗粒。“暴露”的纳米颗粒是未被包封在另一种物质如聚合物或粘合剂中的纳米颗粒。纳米颗粒处理的纤维制品的制备方法的非限制性实例包括：(1)将由液体载体和多个非离子金属纳米颗粒组成的纳米颗粒组合物施加到纤维制品如织物、纤维、长丝或纱线上，和(2)除去液体载体以产生纳米颗粒处理的纤维制品，其中非离子金属纳米颗粒暴露并非共价地固定在纤维制品上。纳米颗粒处理的纤维制品的使用方法的非限制性实例包括：(1)提供由(a)织物、纤维、长丝或纱线和(b)非共价地固定到织物、纤维、长丝或纱线上的多个暴露的非离子金属纳米颗粒组成的纳米颗粒处理的纤维制品；(2)将纳米颗粒处理的纤维制品暴露于微生物；(3)微生物从纤维制品中选择性地去除一部分暴露的非离子金属纳米颗粒；和(4)金属纳米颗粒杀死或变性微生物。在一些实施方案中，纳米颗粒处理的材料表现出抗气味性质。例如，一些实施方案包括提供抗微生物功能的多个银纳米颗粒(其减少或消除引起气味的分子的微生物产生)和提供另外独立的抗气味功能来源(例如，通过催化胺、硫化物、有机分子和其他臭味分子的破坏或分解)的多个金纳米颗粒。在一些实施方案中，纳米颗粒处理的材料表现出改善的耐久性和色牢固性质。例如，一些实施例包括被配置以引起入射到被处理材料上的紫外线(UV)光(例如从太阳光)相移(例如朝向光谱的红端)的多个纳米颗粒(例如金纳米颗粒)。相关的紫外线防护可以有益地提高纳米颗粒处理材料的强度、耐久性和色牢度。在一些实施方案中，纳米颗粒处理的材料表现出改善的干燥/除湿性质。例如，纳米颗粒处理的材料中的纳米颗粒可以提供用于干燥的增加的表面积和/或可以改变经处理的材料的发射率，从而导致更大程度上从处理的材料中除去水分。增加发射率还可以产生更快速地辐射热量或失去热量并且感觉到触摸更凉爽的织物或材料。在一些实施方案中，纳米颗粒处理的材料表现出辐射防护性能。例如，一些实施方案包括被配置以吸收有害辐射(例如α粒子、β粒子和/或γ辐射)的多个纳米颗粒(例如铍和/或金)，从而减少或消除通过纳米颗粒处理的材料的辐射量。在一些实施方案中，纳米颗粒处理的材料降低或消除对雷达、红外和/或其它检测方法的可见性。例如，一些实施方案包括被配置以吸收雷达和/或其它检测信号的多个纳米颗粒(例如钴纳米颗粒)，从而使纳米颗粒处理的材料对检测不可见或不太可见。在一些实施方案中，纳米颗粒处理的材料形成为导电材料。例如，多个导电金属纳米颗粒可以嵌入在纤维制品内以向纤维制品提供导电性能。可以通过例如调整所使用的纳米颗粒的类型和组成、纳米颗粒的浓度和/或纳米颗粒在整个纤维制品中的分布来调节导电性能。在一个实施方案中，导电纤维制品可以用于基于材料导电性的变化来检测纤维中的断裂和/或纤维集合中的断裂水平的应用。在一些实施方案中，在将母料加工成纤维、织物、家具装饰用品(upholsteries)、纱线、长丝等(例如，对于聚酯、尼龙、丙烯酸类和其它合成织物)之前，可以将多个纳米颗粒加入到母料中。在这样的实施方案中，添加到母料中的纳米颗粒可以嵌入所得到的织物中。在一些实施方案中，可以通过将纳米颗粒混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米颗粒处理的纤维制品，包括：选自织物、纤维、长丝或纱线的纤维制品；和多个暴露的非离子金属纳米颗粒，其非共价地附着在纤维制品上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.23 US 62/054,182;2015.09.22 US 14/861,3751.一种纳米颗粒处理的纤维制品，包括：选自织物、纤维、长丝或纱线的纤维制品；和多个暴露的非离子金属纳米颗粒，其非共价地附着在纤维制品上。2.根据权利要求1所述的纳米颗粒处理的纤维制品，其中所述纤维制品包括有机材料。3.根据权利要求1或2所述的纳米颗粒处理的纤维制品，其中所述纤维制品包括天然材料。4.根据权利要求1至3任一项所述的纳米颗粒处理的纤维制品，其中所述织物、纤维、长丝或纱线包括合成材料。5.根据权利要求1至4任一项所述的纳米颗粒处理的纤维制品，其中所述非离子金属纳米颗粒包含选自银、金、铂、钯、铑、锇、钌、铑、铼、钼、铜、铁、镍、锡、铍、钴、锑、铬、锰、锆、锡、锌、钨、钛、钒、镧、铈、其异质混合物及其合金中的至少一种金属。6.根据权利要求1至5任一项所述的纳米颗粒处理的纤维制品，其中所述非离子金属纳米颗粒具有平均直径或长度，并且其中至少99％的金属纳米颗粒具有的直径或长度在平均直径或长度的30％以内，或平均直径或长度的20％以内，或平均直径或长度的10％以内。7.根据权利要求1至6任一项所述的纳米颗粒处理的纤维制品，其中所述非离子金属纳米颗粒具有至少10mV，或至少约15mV，或至少约20mV，或至少约25mV，或至少约30mV的ξ电位。8.根据权利要求1所述的纳米颗粒处理的纤维制品，其中所述非离子金属纳米颗粒包括具有实芯和直径为40nm或更小、35nm或更小、30nm或更小、25nm或更小、20nm或更小、15nm或更小、10nm或更小、7.5nm或更小、或5nm或更小的球形纳米颗粒。9.根据权利要求8所述的纳米颗粒处理的纤维制品，其中所述球形纳米颗粒具有平均直径，并且其中至少99％的球形纳米颗粒具有的直径在平均直径的±3nm内，或平均直径的±2nm，或平均直径的±1nm以内。10.根据权利要求1至9任一项所述的纳米颗粒处理的纤维制品，其中所述非离子金属纳米颗粒包含珊瑚状纳米颗粒，每个珊瑚状纳米颗粒具有不均匀的横截面和由连接在一起的没有直角的多个非线性链形成的球形结构。11.根据权利要求10所述的纳米颗粒处理的纤维制品，其中所述珊瑚状纳米颗粒具有约15nm至约100nm，或约25nm至约95nm，或约40nm至约90nm，或约60nm至约85nm，或约70nm至约80nm的直径。12.根据权利要求1至11任一项所述的纳米颗粒处理的纤维制品，其中所述非离子金属纳米颗粒包括球形和珊瑚状纳米颗粒二者。13.根据权利要求12所述的纳米颗粒处理的纤维制品，其中所述球形纳米颗粒包含银纳米颗粒。14.根据权利要求12或13所述的纳米颗粒处理的纤维制品，其中所述珊瑚状纳米颗粒包含金纳米颗粒。15.根据权利要求10至15任一项所述的纳米颗粒处理的纤维制品，其中所述纳米颗粒处理的织物、纤维、长丝或纱线具有的球形纳米颗粒与珊瑚状纳米颗粒的质量比为约1:1至约50:1，或约2.5:1至约25:1，或约5:1至约20:1，或约7.5:1至约15:1，或约9:1至约11:1，或约10:1。16.根据权利要求10至16任一项所述的纳米颗粒处理的纤维制品，其中所述纳米颗粒处理的织物、纤维、长丝或纱线具有的球形纳米颗粒与珊瑚状纳米颗粒的颗粒数目比为约10:1至约500:1，或约25:1至约250:1，或约50:1至约200:1，或约75:1至约150:1，或约90:1至约110:1，或约100:1。17.根据权利要求1至16...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·哈罗德·尼德迈耶，
申请(专利权)人：阿托斯塔特公司，
类型：发明
国别省市：美国,US