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纳米银@儿茶酚衍生树脂微球的一锅法合成及其耐久抗菌棉织物研究

发布日期:2023-10-31   来源:   点击量:

纳米银(Ag NPs)抗菌效率突出,是纺织领域主流的抗菌材料之一。然而,Ag NPs与纤维间无强作用力、易脱落,导致所得抗菌织物抗菌效果难以持久,不能满足服装、床上用品等耐受多次水洗的需求。为此,人们通过偶联剂接枝、等离子辐照及树脂黏结等技术提高Ag NPs与织物间的结合力,但仍存在制备工艺繁琐及织物的强度、手感和透气性等严重恶化的问题。聚多巴胺(PDA)是一种典型的仿贻贝类粘附材料,其中邻苯二酚结构可与不同材料形成氢键、疏水作用、π-π作用和阳离子-π作用,而使之具备优异的表界面粘附能力。此外,邻苯二酚和Ag NPs间存在动态氧化还原反应过程,故而Ag NPs/PDA表现出持久抗菌粘附效果。然而,多巴胺的成本较高,PDA沉积构建速率较慢,导致难以满足大规模生产和应用。

团队以邻苯二酚、六亚甲基四胺和硝酸银为前驱体,通过一步水热反应制备了纳米银@邻苯二酚甲醛树脂微球(Ag@CFR),而后将之作为抗菌剂,经轧烘焙工艺构筑到棉织物表面,制备耐久抗菌棉织物。研究发现,Ag@CFR呈单分散球形,Ag NPs分布于表面和内部,具备高效的广谱抗菌效果,对哺乳动物细胞毒性较低,对一些典型材料具备优异的粘附能力。通过简单轧烘焙工艺,Ag@CFR即能固着在棉织物表面,所制备的织物具备非溶出型抗菌作用,耐水洗效果突出,即使经受50次水洗,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑菌率仍高达99.99%。另外,Ag@CFR对织物的拉伸强力、手感和透气性等性能影响不大。该研究发展了一种一锅法制备Ag@CFR微球的新方法,为制备高效耐久、安全性高的抗菌纺织品开拓了一种新途径,在纤维、薄膜、泡沫等材料的表面功能化方面具有较大应用潜力。

该研究工作近期以“Silver nanoparticle@catechol formaldehyde resin microspheres: One-pot synthesis and application for producing durable antimicrobial cotton fabrics”为题发表在Chemical Engineering Journal, 2023, 476, 146839,论文第一作者为博士研究生曲连艺,通讯作者为王玉忠教授和徐英俊教授,该研究得到了国家重点研发计划(2021YFB3801905)、中国科协青年人才托举工程(2022QNRC001)、省部共建生物多糖纤维成形与生态纺织国家重点实验室(青岛大学)(ZDKT202107)、湖北省纺织新材料及其应用重点实验室(FZXCL202203)等的资助。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146839