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《太原理工大学》 2007年
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载银4A沸石抗菌剂及载银锌纳米SiO_2抗菌纤维的制备、结构与性能的研究

侯文生  
【摘要】: 随着社会的发展和人民生活水平的提高,健康的生存环境日益成为人类追求的目标,危害人类生存环境的细菌越来越引起了人们的重视。因此,应用抗菌材料抑制有害细菌的生长和繁殖,保护人类健康,减少疾病,具有十分重要的意义。银系无机抗菌剂具有安全性高、抗菌谱广、耐热性好、使用寿命长等特点,已成为近年来无机抗菌材料研究和应用领域的一大热点。 本文以4A沸石为载体,AgNO_3溶液为交换液,通过离子交换法,制成了载银4A沸石抗菌剂(ZLS),并对其制备工艺进行了详细的讨论;通过热处理的方法,对ZLS抗菌剂的耐热性能进行了系统的研究;提出了在载银锌4A沸石抗菌剂(ZLSZ)中,通过增加锌离子的含量,降低银离子的含量,来提高其抗变色性能的方法。 以载银锌纳米SiO_2抗菌剂(SLSZ)为功能材料,采用接枝法制成了抗菌羊毛纤维,对紫外光(UV)辐照羊毛纤维表面的改性机理进行了初步的探讨,并对抗菌羊毛纤维的接枝形成机理进行了系统的研究;利用双螺杆挤出机制成了抗菌PET母粒,对采用硅烷偶联剂表面改性SLSZ抗菌剂的工艺进行了详细的探讨,并对抗菌PET母粒抗菌过程的特性进行了研究;采用高速熔融纺丝技术纺制抗菌PETPOY纤维,对纺丝工艺、抗菌母粒的添加量等对抗菌PETPOY纤维的可纺性的影响进行了系统的研究; 采用JSM-6700F型场发射扫描电镜(SEM)观察了样品的形貌;通过JEM-2010型高分辨透射电镜(HRTEM)、Y-2000型X射线衍射仪(XRD)和FTIR1730红外光谱测试仪(IR)表征了样品的结构;利用LABTAM-8410型等离子体原子发射光谱仪(ICPS)测定了样品中的银、锌含量;采用活菌计数法、最小抑菌浓度法或振荡烧瓶法对各样品的抗菌性能进行了测试。 通过上述研究,主要取得了以下结论: (1)ZLS抗菌剂的最佳制备工艺:AgNO_3溶液的浓度为0.1mol/L,pH值为6~8,反应温度为50℃,搅拌条件下反应4h;沸石与银离子发生置换反应后,沸石的结构未发生改变;ZLS抗菌剂对大肠杆菌和沙门氏菌具有良好的抗菌性能,由于大肠杆菌和沙门氏菌的结构不同,ZLS抗菌剂对它们的抗杀菌效果不同;随着抗菌剂剂量的增加和反应时间的延长,抗菌剂的抗菌性能增强; (2)随着热处理温度的升高,ZLS抗菌剂样品团聚现象加剧,粒径增大,银含量减小,抗菌能力下降,颜色由白色逐步变为棕色;当热处理温度达850℃时,ZLS抗菌剂样品的结构塌陷,生成了SiO_2和Al_2O_3颗粒;当热处理温度为400℃、450℃、500℃时,ZLS抗菌剂样品获得良好的缓释性能,抗菌剂的使用寿命延长;从抗菌性能、银含量、变色情况、粒径分布、使用寿命以及作为载体的4A沸石相的稳定性等方面考虑,ZLS抗菌剂可耐500℃的温度; (3)ZLSZ抗菌剂具有优良的抗菌性能和抗变色性能; (4)纳米SiO_2可以作为载体制备无机抗菌剂,吸附银、锌离子后,纳米SiO_2的结构未发生改变;SLSZ抗菌剂具有与ZLS抗菌剂相似的抗菌性能,却优于ZLS抗菌剂; (5)在紫外光辐照条件下,SLSZ抗菌剂与羊毛纤维形成了以价键形式结合的抗菌层,而非单纯的物理吸附;抗菌羊毛纤维具有良好的抗菌性能和耐洗涤性能,经20次以上洗涤,抗菌率仍达90%以上; (6)硅烷偶联剂对SLSZ抗菌剂表面改性处理的最佳工艺是,反应温度80℃、时间1.5h,pH值10,硅烷偶联剂的用量为4%(wt); (7)当SLSZ抗菌剂添加量为30%(wt)时,抗菌剂呈不规则球状均匀分布于抗菌PET基体中,平均粒径约为150nm;抗菌PET母粒对大肠杆菌具有强烈的吸附作用,随着用量的增加,吸附速度加快,容量增大; (8)采用高速熔融纺丝法纺制抗菌PETPOY纤维的最佳工艺为:一至五区的温度较纯PET降低5-10℃,组件温度286℃,纺丝集束上油率0.75%,侧吹风风速0.35-0.4m/s,风温为14℃,抗菌PET母粒的添加量为6%;抗菌PETPOY纤维具有良好的力学性能、抗菌性能和耐洗涤性能。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB321

【引证文献】
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