摘要讨论了纳米ＴｉＯ：在纺织品抗菌、抗紫外线辐射整理中的作用机理以及在纯棉织物上的应用。结果表明，整理后织物经３０次水洗后对金黄葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率为１００％．对白色念球菌的抑菌率大于９０％，整理后染色布和未染色布的紫外透过率为５％。达到了最小饱和值；纳米耶０２赋予织物优良的抗菌、抗紫外效果，且服用性能不受影响。

 

近年来抗菌、抗紫外线辐射类纺织品有很好的市场开发前景。抗菌剂的种类繁多，性能各异，分类方法也不同。有机抗菌剂杀菌力强，但一般都具有毒性。随着科学技术的迅速发展，许多专家开始关注无机抗菌剂。纳米Ｔｉ０，就是一种新近开发的新型无机抗菌剂，它无毒，无味，不燃烧，化学性质稳定，在纺织品及日用品中使用对人体是安全的，具有较高的连续抗菌效果，材料耐久性好，不会助长其它菌种的繁殖，且由于经过表面处理的纳米ｍＯ，分散性以及稳定性较好，受到国内外广泛关注…。

在研究中人们还发现，纳米Ｔｉ０，具有优良的抗紫外线辐射功能。许多染色的纺织品不耐日晒是因为有机高分子材料在日光紫外线的照射下会导致大分子链降解，产生大量的自由基，使纤维的强度、光泽、颜色受到很大影响。本文从纳米ＴｉＯ，的表面处理开始，研究其在纺织品中抗菌、抗紫外线辐射方面的应用及

效果评价。

１纳米Ｔｉｏ：的抗菌机理紫外线是一种波长比可见光短的电磁渡，其波跃范围在２００～４００ｎｍ之间。短波紫外线ｕｖｃ（１９０～２８０ｎｍ）可被距地面２５ｋｍ上空的臭氧层吸收阻挡，到达不了地面。所以一般日晒是由ｕｖＡ（３２０～４００ｎｍ）和ｕｖＢ（２８０～３２０ｎｍ）引起的，对人体有伤害的紫外线主要集中在３（）０—４００ｎｍ波段。以往多使用有机化舍物作为紫外线吸收剂，但是存在毒性。许多纳米无机材料可作为紫外线吸收剂，如纳米ｒｒｉ０。、纳米ｚｎＯ、纳米ｓｉＯ：、纳米Ａｌ：Ｏ，、纳米ＦｅＯ等，都有吸收紫外线的特征，其中纳米Ｔｉｎ是一种稳定的无毒、无味紫外线吸收剂，将其稳定、均匀地分散在纤维分子中，可有效地阻止大分子链的降解，减少自由基的生成。纳米Ｔｉ０，的紫外吸收能力强，对ｕｖＡ和ｕｖＢ都有屏蔽作用且可透过可见光，因此用于纺织品抗紫外吸收整理是安全实用的。纳米Ｔｉｏ：是基于光催化反应使有机物分解而具有抗菌效果的”】。纳米啊０２在水和空气的体系中，在阳光尤其是在紫外线的照射下，能够自行分解出自由移动的带负电的电子（ｅ一）和带正电的空穴（ｈ＋），发生下面一系列化学反应，形成空穴一电子对，吸收溶解在ｎ（）：表面上的氧，俘获电子形成０ｉ，而空穴则将吸附在ＴＩＯ：表面的（）Ｈ和Ｈ２０氧化成Ｈ０・。

Ｔｉ（）：—兰竺生（Ｔｉｏ：）ｅ＋（Ｔｉｏ：）ｈ＋

ｈ＋＋琏Ｏ—ＨＯ。＋Ｈ＋

ｅ＋０２一・哦

・Ｏｉ＋Ｈ＋一Ｈ０２・

２Ｉｉ０２・一０２＋Ｈ２０２

Ｈ２０２＋‘呸一ＨＯ‘＋ＯＨ一＋０２

牛成的原子氧和氢氧自由基有很强的化学活性，特别是原子氧能与多数有机物反应（氧化），同时能与细菌内的有机物反应，生成ｃ嘎和Ｈ０，从而在

短时间内就能杀死细菌。１９９６年，齐藤公一等人经实验证明，纳米Ｔｎ具有分解病原菌和毒素的作用。一般抗菌剂只有杀菌作用，不能分解毒素。纳米Ｔｉ（），对绿脓杆菌、大

肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、芽枝菌和曲霉等具有很强的杀灭能力”。

２实验部分

２．１纳米Ｔｉ０２的表面处理

由于纳米Ｔｉ仉粒子比表面积很大且配位严重不足，从而表现出极强的表面活性，极易互相团聚，形成大的聚集体，影响其性能的发挥。本史使用已经通过水溶液沉积干燥法在其表面上沉积了一层Ａｌ：Ｏ；和＆０２的纳米Ｔｊｑ，这样可降低其表面的化学活性，提高耐候性，在此基础上用阴离子表面活性剂对平均尺寸为２０ｎｍ的无机纳米Ｔｉｏ，粒子进行

表面处理。方法：将一定量的十二烷基苯磺酸钠和纳米Ｔｉ０２及适当的溶剂混合，在５０℃下高速搅拌１０ｍｎ，然后置于超声波清洗器中，２５℃搅拌２０和‰。经此处理后的纳米Ｔｉ０，由于表面有效地包覆，吸附了亲水性的表面活性剂，从而降低了纳米Ｔｉ０：

的表面张力，使其粒子很好地分散在水性介质中，其外观旱现为乳白色液体。纳米ｒｒｉ０，的原生颗粒粒径在加ｎｍ左右，聚集后的颗粒粒径达到亚微米甚至微米级。从表面处理后纳米Ｔｉｎ的电镜照片可以看出，团聚后的纳米Ｔｉ０，颗粒增大，在水中是很难分散的；但是由经阴离子表面活性剂处理后纳米ＴｉＯ，的照片可看出，在水中粒子呈现出良好的分散状态。原因是当纳米Ｔｉ仉表面包覆的Ａｌ：Ｏ，、ｓｉｏ：的含量比约为ｌ时，在中性溶液中ＴｉＯ，表面呈现电中性和微弱电负性“１。

因此阴离子表面活性剂在固一液界面上以疏水基吸附于毛细管壁上，亲水基伸人液体中，使固液界面的界面张力大幅度降低，并且改善了固一液界面的相容性，致使接触角日小于９０。，增大渗透压△Ｐ，导致缝隙处亲水性增强，有利于水性介质在独立的原生粒子或较小聚集体周围润湿。随着粒子聚集体裂缝处渗透压力的增加，再结合外界所提供的机械剪切力，即可打开纳米ＴｉＯ：聚集体，使粉体获得较好的分散。由此可见，在水性体系巾阴离子表面活性剂对表面包覆了硅铝氧化物的纳米ＴｉＯ，有较好的润湿分散作用。

２．２织物抗菌整理

２．２．１抑菌性能

织物规格：１８．５ｔｅｘ×１８．５ｔｅｘ３００根／１０ｃｍ×３００根，１０ｃｍ纯棉府绸。工艺流程：将织物动态浸泡在含量为１％纳米ｎＯ，配成的工作液中３０而ｎ一静态浸泡１０Ⅲｉｎ一浸轧（轧余率１００％），预烘（８０℃，３ｒ１１ｉｎ）一焙烘（１５０。ｃ，５商ｎ）。抗菌测试方法：采用Ｆｚ，ＴＯ１０２１和改良的ＡＡｌｒｃＣ１００两种测试方法。抑菌率计算公式：抑菌率＝（Ａ一剀，Ａ×１００％式中，Ａ为对照布上的活茼数；口为抗菌织物Ｅ的活菌数。

 

首先对织物进行抗菌整理，然后以０．Ｉｇ，Ｌ皂粉冷水洗涤数次，分别进行抑菌性测试。测试结果见表】，２。由表ｌ，２町见，经纳米Ｔｉｑ整理的抗菌织物，对金黄葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率经３０次水洗仍高达１００％，抑菌效果非常显著；白色念球菌的抑

菌率大于９０％，这样的抑菌效果是令人满意的。由此还可以看出，经表面处理的纳米Ｔｉ０：虽然是以机械的方式附于织物，但这种附着力很强，足以耐３０次水洗。

２．２．２回潮率及透气性

为了对织物的服用性能进行进一步的评价，对织物的回潮率和透气性进行测试。回潮率测试方法：用天平称出抗菌整理后织物在室温下的质量；然后在１０５℃烘箱中焙烘２ｈ后，称其干重，求出抗菌织物回潮率。结果见表３。南表３看出，处理后织物的回潮率变化不大。

   用织物透气仪测定织物在一定压力下单位时间内通过的空气量ｐ（ｍＬ／（ｃｍ２－ｓ）），结果见表４。由表４看出，处理后的织物透气性变化不大。

 

２．３织物抗紫外线辐射整理

织物规格：１８．５ｔｅｘ×１８５ｔｅｘ，３００根／１０ｃｍ×３００根，１０ｃｍ纯棉府绸。

工艺流程：经活性染料染色的纯棉织物二浸二轧（轧余率１００％）一预烘（８０℃，３ｍｉｎ）一焙烘（１５０ｑｃ，５ｍｉｎ）。紫外线防护系数测试方法”。：采用ｕｖ分光光

度计测定ｕＰＦ（ｕｌｔｒａｖｊｏｌｅｌＰｍｔｅｃｔｉｏｎＦａｃｔｏｒ紫外线防护系数）值，计算透过率。紫外线防护系数计算公式：ｕＰＦ＝（∑Ｅｘｓ、△Ａ），（∑Ｆ、ｓ。，．△Ａ）式中，玖为相对红斑的紫外线光谱效能；只为太阳光谱辐射能，ｗ／（ｍ２・ｎｍ）；Ｌ为波长为Ａ时的紫外线透过率；△＾为紫外线光波长度间距，ｎｍ；＾为紫外线光波波长。

Ｅ、、ｓ。和△Ａ均由测定资料提供，因此测定防辐射材料时，ｕＰＦ值与ｎ为双曲线函数关系。ｕＰＦ值大于４０或透过率小于１０％时，防紫外效果较好，以此评价防护效果。

 

织物在不同含量的纳米Ｔｉ（）：溶液中依ｔ述工艺处理后，在波长３（）０ｎｍ下测试透过率，结果见表５。表５不同纳米啪：含量时织物的紫外线透过率由表５可见，当抗紫外剂含量增大时，透过率减少；当纳米Ｔｉ０：含量为Ｏ．４０％（ｏｗ．ｆ）时，染色布的

紫外透过牢为５％，达到小于１０％的紫外防护要求；当纳米ｎ０：含量为０．６０％（ｏ．ｗ．ｆ）时，未染色布的紫外透过率为５％，达到小于１０％的紫外防护要求。

 

综上分析，染色布和未染色布若达到最佳抗紫外效果，对纳米Ｔｉ０：含量要求不同。染色布对纳米ＴｉＯ，的饱和含量要求低于未染色布，这是因为染料本身具有抗紫外能力。

 

另外，由于织物具有比较复杂的表面，它们除了吸收光以外，还具有扩散和反射作用，而扩散和反射则因织物的厚度、紧密度等的差异而明显不同，结果见表６，７。由表６，７知，随着织物厚度的增加ｕＰＦ值提高；随着织物的透气率增大，紫外线透过率变大。织物厚度，咖ｕＰＦ值织物厚度，ｎｍｕＰＦ值

 

３结论

１）              纳米Ｔｉ０：经阴离子表面活性剂和溶剂处理后可降低其表面活性，减少团聚，增强在水中的分散性。

２）纳米Ｔｉ０，对织物上的金黄葡萄球菌和大肠杆菌有１００％的抗菌效果，对织物上的白色念球菌经３０次水洗，抗菌率仍大于９０％。

３）纳米Ｔｉｎ含量在０．６％～Ｏ．４％（ｏ．ｗ．ｆ）时，对未染色织物和染色织物紫外透过率达到最小饱和值，完全满足织物的抗紫外要求。

４）用纳米Ｔｉ０２处理的织物，其服用风格不受影响，回潮率、透气率基本保持不变。总之，经表面处理后的纳米Ｔｉ０２对织物有很好抗菌和抗紫外线辐射效果，是一种优良的无毒害

 

参考文献：

［１］祖庸，吴金龙纳米玳Ｏ：——一种新型的无机抗菌剂［Ｊ］．现代化工，１９９９，１９（８）：４６．

【2］李凤生超细粉体技术［Ｍ］北京：国防工业出版社，２０００．３１８—３１９

［3］ＧＢ，Ｔ１７０３２—９７，织物紫外线透过率的试验方法［ｓ］