一种在天然织物上原位生长纳米ZnO抗菌薄膜的制备方法技术

本发明专利技术适用于织物抗菌技术领域，提供了一种在天然织物上原位生长纳米ZnO抗菌薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1.天然织物的活化；S2.含Zn凝胶在织物上的原位生长(即成膜)；S3.纳米ZnO薄膜的形成(即低温热处理)。本发明专利技术采用在天然织物上负载纳米ZnO薄膜以提高抗菌效率，并通过织物的活化处理，使织物表面与ZnO薄膜形成化学键合以改善附着性，制备工艺条件温和，绿色环保，原料对环境与人体健康无害。原料对环境与人体健康无害。原料对环境与人体健康无害。

【技术实现步骤摘要】
一种在天然织物上原位生长纳米ZnO抗菌薄膜的制备方法


[0001]本专利技术属于织物抗菌
，尤其涉及一种在天然织物上原位生长纳米ZnO抗菌薄膜的制备方法。

技术介绍

[0002]天然织物具有透气性好、手感柔软、吸湿性优良、可再生和生物可降解性等优点，且耗用量巨大。然而，纺织品在使用过程中也存在着一些问题。天然纤维是一种亲水性的多孔纤维，吸湿后的潮湿环境为细菌的生长和繁殖提供了丰富的水分和适宜的温度。此外，人体皮肤上新陈代谢产物为织物上的细菌提供了充足的营养物质，而滋生的致病细菌可能通过饮食、伤口感染等途径给人类健康带来隐患。抗菌织物在卫生医用防护、运动和户外用品、家用装饰、汽车用品等领域具有巨大的市场需求。目前的抗菌整理织物通常存在抗菌性能时效较短的缺陷，限制了其实际应用。
[0003]纳米氧化锌(ZnO)具有无毒性、化学稳定性、广谱抗菌性的优点。通过原丝改良法、浸轧法、均匀沉淀法、湿化学法、水热法和溶胶凝胶法可将纳米ZnO粉体附着在纤维基底上，使织物实现抗菌、抗紫外线、疏水、阻燃等功能化。然而，纳米粉体与有机纤维的结合存在负载不均匀和不牢固的问题。将纳米粉体与粘结剂制备成涂层，可提高附着性，然而降低了抗菌性能，较厚的涂层还改变了织物的表面物性，有些粘结剂甚至有一定毒性，不利于人体健康。
[0004]针对上述问题，迫切需要开发一种在天然织物上原位生长纳米ZnO抗菌薄膜的制备方法，以克服当前实际应用中的不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例的目的在于提供一种在天然织物上原位生长纳米ZnO抗菌薄膜的制备方法，旨在解决现有纳米ZnO抗菌织物制备技术中抗菌剂负载量、分布均匀性、抗菌效能及工艺成本无法兼顾的问题。
[0006]本专利技术实施例是这样实现的，一种在天然织物上原位生长纳米ZnO抗菌薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1.天然织物的活化：
[0008]11)将天然织物清洁后浸泡在天然多酚溶液中；
[0009]12)将改性后的织物用去离子水冲洗，并在40～60℃下烘干；
[0010]S2.含Zn凝胶在织物上的原位生长：
[0011]21)在60～100℃，强烈搅拌下，将锌盐溶于有机溶剂中；
[0012]22)在磁力搅拌条件下，将碱剂溶于步骤21)制得的有机溶剂中；
[0013]23)在40～80℃水浴加热条件下，搅拌100～150mi n，制得纳米ZnO前驱体；
[0014]24)将活化后的织物浸入ZnO前驱体中，在织物表面原位生长含Zn薄膜；
[0015]S3.纳米ZnO薄膜的形成：
[0016]31)用去离子水冲洗织物，然后在40～60℃条件下烘干，即获得表面覆盖纳米ZnO薄膜的抗菌织物。
[0017]进一步的技术方案，在步骤S1中，天然织物包括但不限于棉、麻、羊毛和蚕丝。
[0018]进一步的技术方案，在步骤S1中，天然多酚包括单宁酸、茶多酚和黄酮类多酚中的一种或多种组合。
[0019]进一步的技术方案，在步骤S1中，天然多酚溶液的浓度为10g/L～50g/L；浸泡时间为30～100mi n。
[0020]进一步的技术方案，在步骤S2中，锌盐和碱剂的摩尔浓度均在0.01M～0.05M，且比例为1：2。
[0021]进一步的技术方案，在步骤S2中，锌盐选自醋酸锌、氯化锌、硝酸锌或六水合硝酸锌。
[0022]进一步的技术方案，在步骤S2中，碱剂选自氢氧化钠、氢氧化锂、氨水、乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。
[0023]进一步的技术方案，在步骤S2中，有机溶剂为甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或多种组合。
[0024]进一步的技术方案，在步骤S2中，制得的纳米ZnO前驱体为无色透明溶胶。
[0025]进一步的技术方案，在步骤S2中，原位生长的具体工艺为静置沉淀、超声波或微波辐射，处理时长为80～150mi n。
[0026]本专利技术实施例提供的一种在天然织物上原位生长纳米ZnO抗菌薄膜的制备方法，采用茶多酚活化天然织物，可以在纤维上制备出后续负载纳米ZnO的活性位点，即原位生长位点，使得纳米ZnO薄膜均匀连续；通过纳米ZnO前驱体溶胶的制备，使所得的ZnO纯度高，膜层结构稳定、表面光滑平整、厚度均匀。此外，该制备方法还具有设备要求低、条件温和、容易控制等优点。
[0027]综上所述，本专利技术通过活化
→
成膜
→
低温热处理三个步骤，在织物上负载连续均匀的ZnO薄膜，膜层结构附着性良好、抗菌性能优异，整体工艺简单、绿色环保、低温可控，便于大规模生产。
附图说明
[0028]图1为负载纳米ZnO薄膜的织物表面的扫描电镜照片；
[0029]图2为负载纳米ZnO薄膜的织物表面的能谱图；
[0030]图3为织物负载纳米ZnO薄膜前后的表面粗糙度对比图。
[0031]图4为纳米ZnO薄膜织物的涂板计数法抗菌测试结果图。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0033]以下结合具体实施例对本专利技术的具体实现进行详细描述。
[0034]如图1
‑
3所示，为本专利技术一个实施例提供的一种在天然织物上原位生长纳米ZnO抗
菌薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0035]S1.天然织物的活化：
[0036]11)将天然织物清洁后浸泡在天然多酚溶液中；
[0037]12)将改性后的织物用去离子水冲洗，并在40～60℃下烘干；
[0038]其中，天然织物包括但不限于棉、麻、羊毛和蚕丝；天然多酚包括单宁酸(即鞣酸，是一种有机物，化学式为C
76
H
52
O
46
)、茶多酚(茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称，为白色不定形粉末，易溶于水，可溶于乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯，不溶于氯仿；茶多酚的主要成分为：黄烷酮类和花色素类)和黄酮类多酚中的一种或多种组合；天然多酚溶液的浓度为10g/L～50g/L；浸泡时间为30～100mi n。
[0039]S2.含Zn凝胶在织物上的原位生长：
[0040]21)在60～100℃，强烈搅拌下，将锌盐溶于有机溶剂中；
[0041]22)在磁力搅拌条件下，将碱剂溶于步骤21)制得的有机溶剂中；
[0042]23)在40～80℃水浴加热条件下，搅拌100～150mi n，制得纳米ZnO前驱体；
[0043]24)将活化后的织物浸入ZnO前驱体中，在织物表面原位生长含Zn薄膜；
[0044]其中，锌盐和碱剂的摩尔浓度均在0.01M～0.05M，且比例为1：2；锌盐选自醋酸锌(即乙酸锌，是一种有机盐类，化学式为(CH3COO)2Zn，为有光泽的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在天然织物上原位生长纳米ZnO抗菌薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.天然织物的活化：11)将天然织物清洁后浸泡在天然多酚溶液中；12)将改性后的织物用去离子水冲洗，并在40～60℃下烘干；S2.含Zn凝胶在织物上的原位生长：21)在60～100℃，强烈搅拌下，将锌盐溶于有机溶剂中；22)在磁力搅拌条件下，将碱剂溶于步骤21)制得的有机溶剂中；23)在40～80℃水浴加热条件下，搅拌100～150min，制得纳米ZnO前驱体；24)将活化后的织物浸入ZnO前驱体中，在织物表面原位生长含Zn薄膜；S3.纳米ZnO薄膜的形成：31)用去离子水冲洗织物，然后在40～60℃条件下烘干，即获得表面覆盖纳米ZnO薄膜的抗菌织物。2.根据权利要求1所述的在天然织物上原位生长纳米ZnO抗菌薄膜的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，天然织物包括但不限于棉、麻、羊毛和蚕丝。3.根据权利要求2所述的在天然织物上原位生长纳米ZnO抗菌薄膜的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，天然多酚包括单宁酸、茶多酚和黄酮类多酚中的一种或多种组合。4.根据权利要求3所述的在天然织物上原位生长纳米ZnO抗菌薄膜的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，天然多酚溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛倩瑾，曾国栋，陈佳艺，孙大伟，王亚丽，崔素萍，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：