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基于单宁酸-金属离子螯合作用的聚酯功能织物制备与性能研究

吴波  
【摘要】:单宁(tannin,or tannic acid,TA)是一类在植物界中广泛分布的水溶性的多羟基物质,对金属离子具有很强的螯合作用。本文以聚酯纤维(PET)为基底材料,利用单宁酸多酚羟基螯合金属离子的能力,成功制备了两种功能织物。(1)长效银离子抗菌聚酯织物制备及抗菌性能研究。普通含银抗菌织物通常是利用纳米银颗粒的抗菌特性;然而此类织物的耐用性较差,经过水洗后,纳米银颗粒含量减少,抗菌性急剧下降。针对此问题,本论文利用TA与银离子的螯合作用,通过层层自组装法,在PET织物表面依次沉积TA和硝酸银(AgNO_3),成功制备了成功制备出银抗菌织物。得到的样品简记为(TA/Ag)_n,其中n为沉积次数。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线光电子谱(XPS)等对其表面形貌、表面成分进行了表征;依据“AATCC-61:2007加速水洗色牢度”1A条件,对织物进行了加速洗涤;依据“GB/T 20944.3-2008纺织品抗菌性能的评价第3部分振荡法”对其抗菌性能进行检测。研究结果表明,水洗前(TA/Ag)_5样品对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率达到99.9%以上,加速水洗30次后(相当于家用洗衣机机洗150次),抑菌率仍大于99%。(2)表里异湿聚酯织物制备及润湿性研究。织物的表面润湿性调控对于产品增值、多功能性的开发具有非常重要的意义。本论文首次利用正十二硫醇(1-dodecanethiol,DT)在沉积了金属铜的PET织物表面的可控单面沉积,成功制备了一面超疏水(接触角158.4±5.2°,滑动角5.4±0.4°)一面超亲水(吸水时间在1.8±0.3s)的表里异湿性织物(Janus wetting fabric),并详细研究了Janus织物样品暴露在空气中以及超声振荡的水中的稳定性。结果表明,样品经过水超声振荡(40kHz,100W)30min后,Janus织物疏水面仍具有效果极佳的疏水特性,接触角变为147.6±1.2°,滚动角8.2±2.3°,亲水面吸水时间为5.3±1.2s;暴露在自然条件下(温度为10-30℃,相对湿度为50-60%)1年后,疏水面接触角/滚动角分别为143.5±3.8°/16±2.5°,亲水面吸水时间15.4±2.4s。特别需要指出的是,与一般的方法相比,本文报道的功能织物制备方法具有快速、高效、低成本等特点,且制备织物有较好的稳定性。这主要归因以下两个方面。一方面,单宁酸与银离子或铜离子的强螯合作用,使金属离子或还原后的金属颗粒能够牢固的沉积在织物表面,提高了金属离子或粒子与织物基体之间的结合能力。另一方面,正十二硫醇的巯基与金属铜之间能够形成牢固的配位键,使得其在Janus织物的疏水面牢固结合。


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