一种自还原制备纳米银抗菌棉织物的方法与流程

本发明涉及了抗菌棉织物制备领域的一种抗菌棉织物的方法，具体涉及一种自还原制备纳米银抗菌棉织物的方法。

背景技术

纳米银抗菌织物因其优异的抗菌性、无耐药性、对皮肤无刺激、不影响织物外观等特性被广泛应用到纺织服装、医疗等领域。目前制备纳米银抗菌织物工艺较为复杂，通过化学反应将银离子还原成纳米银，主要制备方法有织物浸轧硝酸银溶液-焙烘法和织物与还原剂加入到硝酸银溶液中反应一定时间后自然晾干，两种方法均需用到还原剂如保险粉、抗坏血酸、多巴胺等，前者制备速率快、但银离子利用率低，需要用较高浓度硝酸银溶液，且纳米银易集聚成较大尺寸粒子，后者银离子利用率高，但制备速率低；工业上原位还原制取纳米银均需添加还原剂和吸附剂，未反应完全的还原剂和吸附剂会造成一定的浪费和污染。

技术实现要素：

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种自还原制备纳米银抗菌棉织物的方法，不要额外加还原剂和吸附剂，是一种工艺简单，条件易控制，减少浪费和降低环境污染的方法。

本发明采用的技术方案包括以下步骤：

1)棉织物预处理

在水浴条件下，用naoh溶液煮练纯棉织物，煮练完毕后，用去离子水将织物洗至中性，自然晾干；

2)自还原法制备纳米银抗菌棉织物

将步骤1)得到的棉织物浸渍于硝酸银溶液中并保持恒温，浸渍一段时间后取出，置于清水中清洗，在常温下重复搅拌3次后，自然晾干。

所获得的织物表面上沉积帖附有纳米银。

所述步骤2)中硝酸银溶液的浓度为1.5mmol/l，棉织物与硝酸银溶液的浴比为1：50，反应温度为85℃，反应时间为60min。

所述步骤1)中棉织物与naoh溶液的浴比为1：50，水浴温度为60℃，煮练时间为1h。

所述步骤2)的搅拌装置为置顶搅拌器。

所述置顶搅拌器的转速为300r/min，搅拌时间为5min。

本发明通过自还原法，改进和创新了纳米银抗菌棉织物的制备。纤维素是由d-吡喃葡萄糖环以β-1,4糖苷键连接而成的线型大分子多糖，纤维素分子链段上羟基对金属离子具有良好的吸附作用，在纤维素大分子链段上的醛基，可以将吸附在纤维表面的银离子还原出纳米银。利用硝酸银作为整理液，通过纤维素纤维本身具有的还原和吸附作用，将整理液的银离子还原在棉织物表面，同时通过研究不同银离子浓度、反应温度、反应时间、浴比，得到棉织物还原银离子最佳的条件。

本发明的有益效果是：本发明利用纤维素纤维中羟基的吸附作用与醛基的还原作用来制取纳米银，无需像传统工艺中添加还原剂和吸附剂，是一种相对来说更加环保、更加绿色且工艺简单的一种纳米银抗菌棉织物的制备方法。

附图说明

图1扫描电镜下的棉纤维电镜图片；图1a为未经整理的棉纤维，图1b为0.5mmol/l硝酸银溶液处理过的纤维，图1c为2mmol/l硝酸银溶液处理过的纤维。

图2为不同工艺条件下制备样品的银总量；图2a为硝酸银浓度影响，图2b为反应温度影响，图2c为浴比影响，图2d为反应时间影响。

图3为保险粉预处理棉纤维表征图；图3a为扫描电镜测定图(1.5mmol/l硝酸银溶液)，图3b为紫外可见分光光度计透过率的测定图。

图4为多巴胺处理棉纤维表征图；图4a为扫描电镜测定图(1.5mmol/l硝酸银溶液)，图4b为紫外可见分光光度计透过率的测定图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明的实施例如下：

棉织物预处理：在浴比1：50、60℃的水浴条件下，用5％naoh溶液煮练纯棉织物，煮练完毕后，用去离子水将织物洗至中性，自然晾干。

实施例1：

将经过预处理的棉织物分别浸渍于0.1mmol/l、0.3mmol/l、0.5mmol/l1mmol/l、1.5mmol/l和2mmol/l的硝酸银溶液中，浴比为1:50，然后在85℃恒温条件下浸渍60min后取出，置于清水中清洗，在常温条件下，以300r/min的转速用置顶搅拌器搅拌5min，重复搅拌3次后，自然晾干。

实验结果分析：

如图1所示为冷场发射扫描电子显微镜对自还原法获取的抗菌棉织物表面测定结果。图1a为未经整理的棉纤维，图1b为0.5mmol/l硝酸银溶液处理过的纤维，图1c为2mmol/l硝酸银溶液处理过的纤维。未经整理的棉织物，纤维表面有着棉纤维固有的纵向条纹，而处理过硝酸银溶液的棉织物纤维表面已经几乎看不出纵向条纹，而且表面分布着颗粒；如图1b可以看到颗粒较为均匀的分布在纤维表面，但密度不及图1c用2mmol/l硝酸银溶液处理过的纤维表面，后者颗粒分布更加集中，因为处理的硝酸银浓度过高而导致了部分粒子的聚集。

图1的结果表明，有纳米银吸附在棉纤维表面(银离子随着水充分清洗因溶于水几乎都清洗掉)，且随着表面浓度增加而发生一定集聚。

如图2a所示，在硝酸银溶液浓度高于1.5mmol/l时，银元素含量上升的趋势基本平缓，表明在1.5mmol/l的浓度，纳米银还原基本趋于饱和，因此，可知用自还原法制备纳米抗菌棉织物时，硝酸银溶液的最佳浓度为1.5mmol/l。

实施例2：

将经过预处理的棉织物浸渍于1.5mmol/l的硝酸银溶液中，浴比为1:50，之后分别在25℃、50℃、70℃、75℃、80℃和85℃这些温度条件下恒温浸渍60min后，取出置于清水中清洗，在常温条件下，用置顶搅拌器在300r/min的转速下搅拌5min，重复搅拌3次后，自然晾干。

实验结果分析：

如图2b所示，在温度高于85℃时，温度的上升对于银元素含量提升不大，表明当温度达到85℃，纳米银还原基本趋于饱和，因此，可以得知用自还原法制备纳米抗菌棉织物时，最佳反应温度为85℃。

实施例3：

将经过预处理的棉织物分别在浴比1:30、1:50和1:70的条件下浸渍于1.5mmol/l的硝酸银溶液中，在85℃恒温浸渍60min后，取出置于清水中清洗，在常温条件下，用置顶搅拌器在300r/min的转速下搅拌5min，重复搅拌3次后，自然晾干。

实验结果分析：

如图2c所示，在浴比高于1：50时，浴比的上升对于银含量几乎没有提升，表明在浴比为1：50时，纳米银还原基本趋于饱和，因此，可以得知用自还原法制备纳米抗菌棉织物时，最佳浴比为1：50。

实施例4：

将经过预处理的棉织物浸渍于1.5mmol/l的硝酸银溶液中，浴比为1:50，然后在85℃恒温条件下分别浸渍不同的时间后(30min、40min、50min、60min、70min、80min和90min)，取出置于清水中清洗，在常温条件下，用置顶搅拌器在300r/min的转速下搅拌5min，重复搅拌3次后，自然晾干。

实验结果分析：

如图2d所示，当浸渍时间大于60min时，随着时间的增多银含量几乎不变，表明在60min之后纳米银的还原已经平衡，因此，可以得知用自还原法制备纳米抗菌棉织物时，最佳反应时间为60min。

对比例1：

先采用保险粉预处理棉织物，再经硝酸银原位还原制备纳米银织物。

如图3a所示，经电镜样品分析，表面粒子尺寸均大于100nm，且发生了较为严重的聚集，部分尺寸甚至超过了1um，结合紫外分光光度计的数据分析(图3b)，谱图显示该样品在紫外和可见光的区域的透过率均远远小于空白布样的透过率，但在422nm处没有任何吸收峰，可能是由于聚集，粒子尺寸过大导致的。

对比例2：

将涂覆有多巴胺薄膜的棉布置于硝酸银溶液中还原。

如图4a放大5000倍的电镜图像显示纤维表面的粒子的数量和密度均远远高于自还原法，但也发现了部分粒子发生了聚集，但大部分粒子的尺寸均为纳米尺寸，结合紫外分光光度计谱图分析(图4b)，多巴胺处理的棉布的透过率远远低于自还原法的透过率，是因为表面的纳米粒子的密度远远高于自还原法，且多巴胺处理的棉布同样在422nm出有着明显向下的吸收峰。

对比例1和对比例2的结果表明，经多巴胺处理棉布可原位合成纳米银抗菌织物，本发明通过自还原法合成纳米银织物的结果与其一致，30nm-100nm不等的纳米粒子分布均匀，且在422nm波长的附近有明显向下的吸收峰，所以证实了本发明通过自还原法表面还原的纳米粒子为纳米银颗粒，表明了本发明无需添加还原剂和吸附剂，即能制备得到纳米银抗菌棉织物。