丝素纳米银制备和其对棉织物改性实验探究

1、丝素纳米银制备和其对棉织物改性实验探摘要：本研究以丝素为保护剂，葡萄糖为还原剂， 制备丝素纳米银水溶液，其纳米银粒径在10 nm左右，具有 良好的分散性和稳定性。棉织物经丝素纳米银水溶液整理 后，其载银量能达到373. 1 mg/kg,对大肠杆菌和金黄色葡 萄球菌的抑菌率分别为98. 36%和98. 50%,经50次洗涤后其 抑菌率仍能保持在92%以上。同时，整理后棉织物表面摩擦 系数和表面粗糙度均有所降低，光滑度增加。关键词：丝素；纳米银；棉织物；抗菌；摩擦性中图分类号：ts 195.6文献标志码：apreparation of silk fibroin stabilized silver

2、nanoparticles and their application for modification of cotton fabricabstract： this experimental study takes silk fibroin as protective agent and glucose as reducing agent to prepare the silk fibroin solution containing nano silver particles in size of about 10 nm with good dispersity and stability.

3、 the test results show that after being finished by silver nanoparticles , the cotton fabric samples can have an ag-carrying amount of 373. 1 mg/kg and their antibacterial rate against escherichia coli and staphylococcus aureus is up to 98. 36% and 98. 50% respectively. the antibacterial rate could

4、maintain at 92% even after 50 washing cycles meanwhile , the surface friction coefficient and roughness of the treated fabrics reduced, which means smoother surface of the fabrickey words: silk fibroin； nano-silver； cotton fabric； antibacterial； frictional近年来，随着人们生活水平的提高，抗菌、防臭等功能 性纺织品需求不断扩大，市场潜力巨大，已

5、引起国内外纺织 界的高度关注。棉纤维制品具有穿着舒适、可再生和生物降 解等优点，是人们日常生活中使用最多的纤维之一。但正是 由于棉纤维制品良好的吸湿性能，使其容易滋生细菌，这也 在一定程度上制约了其更广泛的应用。因此，实现棉纤维制 品的长效抗菌，已成为其改性研究中的一个重要方向。此外, 如能在实现棉制品抗菌的同时，赋予其真丝般的光滑手感， 将大大提升其附加值。银系抗菌剂因其抗菌能力强，效果持久等优点，被大量 用于纺织品抗菌整理，其中纳米银又因其安全有效的特点在 银系抗菌剂中占据主导地位。纳米银的制备方法有多种，其 中化学还原法因制得的纳米银分散性好、粒径集中、形貌均 匀而被广泛使用，但此方法大

6、量采用了化学还原剂或保护 剂，其毒性或致癌性对生物体和环境有潜在的危害，因此选 择合适的还原剂和保护剂制备纳米银显得尤为重要。我国为 蚕丝的最大产量国，利用丝蛋白开发高科技含量、高附加值 的系列产品，能充分利用我国的资源优势并带来可观经济效 益。丝蛋白是由大量含務基、竣基、氨基等强极性侧基的氨 基酸构成的天然大分子，自身易形成分子水平的空腔，且具 备良好的生物相容性，其结构性能特点决定了它不仅对纳米 银颗粒具有良好的分散和稳定作用，还能改善织物的表面摩 擦性能，提高织物的亲和性。本课题以可溶性丝素蛋白作保护剂，利用银氨溶液在适 当酸碱度和温度条件下，经葡萄糖还原，制备丝素纳米银水 溶液。并采用

7、该纳米银水溶液对棉织物进行浸渍整理，以赋 予织物良好的抗菌性能，同时赋予棉织物一定的真丝特性。1实验部分1.1试剂与仪器试剂：丝素（分子量7 0008 000 da,湖州南方生 物科技有限公司）；葡萄糖、硝酸银、氨水、氢氧化钠、高 碘酸钠、丙三醇（国药集团化学试剂有限公司，分析纯）； 大肠杆菌和金黄色葡萄球菌（苏州大学生命科学学院提供）; 营养琼脂和营养肉汤（上海中科昆虫生物技术开发有限公 司）。仪器：u-3010 uv-vis紫外可见光分光光度计（日本日 立公司）；tecnaig220型透射电镜（美国fei公司）；hpps5001 型激光粒度分布仪（英国马尔文公司）；s-4800场发射扫描

8、电镜（日本日立公司）；lrh-250a生化培养箱（广东省医疗 器械厂）；vistampx电感耦合等离子体原子发射光谱仪（美 国瓦里安公司）；kes-fb4织物风格仪（日本kato公司）。1. 2纳米银的制备及其对棉织物的整理用一定量氨水和0.05 mol/l的硝酸银溶液配制银氨溶 液。将一定量质量浓度为0. 8%的丝素溶液、0. 2%的葡萄糖溶 液与银氨溶液混合均匀，调节混合溶液ph值为10, 80 °c水 浴搅拌4h可制得丝素纳米银水溶液。用丝素纳米银溶液对 棉织物进行浸渍整理，浴比为1 ： 50,在60 £水浴中振荡 30 min后取出，水洗后自然晾干，得到丝素纳米银棉

9、织物。1.3表征与性能测试1.3.1纳米银紫外可见光光谱测试分别取适量丝素溶液和丝素纳米银溶液置于比色皿中，用紫外可见光分 光光度仪进行扫描，扫描波长范围为200800 nmo1.3.2纳米银粒径测试取丝素纳米银水溶液约1 ml,置于激光粒度仪的标准 测试皿中进行测试，测试温度为25 °co1.3.3纳米银透射电镜（tem）测试取少量丝素纳米银水溶液滴加到镀碳膜的铜网上，室温 下待水分蒸发后在透射电镜下观察纳米银颗粒的形态。测试 加速电压为200 kv,点分辨率0. 24 nm,线分辨率0. 14 nmo1. 3. 4纤维微观形貌测试取纳米银整理后织物上的单根纤维置于粘有导电胶的 样

10、品台上，喷金90 s,用扫描电镜（sem）观察纤维纵向形 貌（电压3 kv,放大倍数5 000）01.3.5织物的载银量测试将0. 1 g整理后的布样溶于10 ml浓度为65%的硝酸中, 稀释至100 ml,取10 ml溶液用电感耦合等离子体原子发射 光谱仪（icp）测其在328 nm （ag+波段）处的值。每个样品 测试3次取平均，然后根据式（1）计算织物的载银量。从图2可明显看出，丝素作保护剂，葡萄糖作还原剂 制备得到的纳米银为不规则球形颗粒，粒径在10 nm左右， 且分散性良好，无明显团聚现象，这与丝素纳米银粒径分布 图结果相吻合。可见，丝素对纳米银具有良好的保护作用， 当生成纳米银后，

11、丝素大分子会吸附在纳米银表面，防止纳 米银团聚，保持其稳定性。2.2丝素纳米银整理棉织物2. 2. 1整理前后棉纤维微观形态为了实现棉织物的长效抗菌，利用所制备的丝素纳米银 水溶液对棉织物进行了整理。首先，利用sem对整理前后棉 织物纤维的微观形貌进行观察，以证明纳米银成功整理到织 物中。通过图3 (a)与图3 (b)的对比可看出，原棉纤维 表面光洁、平滑，无明显颗粒。而经丝素纳米银溶液整理后 的棉纤维表面均匀分布着大量纳米颗粒，这些颗粒即为丝素 纳米银颗粒。由于制备得到的纳米银颗粒粒径较小，比表面 积大、表面能高，因此在棉纤维上附着力强。另外，丝素大 分子还会和棉纤维相互作用，将纳米银固着在

12、织物中。2.2.2整理后棉织物抑菌圈利用抑菌圈试验法首先对整理后的棉织物进行了定性 抗菌测试，结果如图4所示。图4分别为整理前后棉织物对大肠杆菌和金黄色葡萄 球菌的抑菌圈照片。从图4可明显看出，未经整理棉织物 周围长满细菌，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长无抑制 作用。而经丝素纳米银溶液整理后的棉织物周围出现了明显 的抑菌圈，说明丝素纳米银整理能够有效抑制大肠杆菌和金 黄色葡萄球菌的生长，整理后的棉织物具有良好的抑菌性。2. 2.3整理后棉织物抑菌率为了进一步定量评价整理后棉织物的抗菌性能，通过震 荡烧瓶法测试了其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率 (表 2)o由表3可知，整理后棉织物的表面动

13、摩擦系数和表面粗糙度均有不同程度的降低，说明整理后棉织物表面更加光 滑，手感更佳，具备了部分真丝滑爽舒适的特点。这主要是 因为整理棉织物所用纳米银为丝素纳米银，丝素蛋白包裹着 纳米银并随纳米银颗粒均匀分布在棉纤维表面，从而使棉纤 维被一层薄薄的丝素蛋白膜所覆盖，进而改善了棉纤维的表 面光滑度和生物亲和性。3结论(1) 选用天然高分子丝素蛋白作保护剂，经葡萄糖还 原银氨溶液可制备尺寸均匀(10 nm左右)且分散性好的纳 米银溶液，是一种环境友好型方法；(2)用丝素纳米银整理 棉织物后，织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有良好的 抑制作用，抑菌率均达98%以上；洗涤50次后，抑菌率仍保 持在92%以上，抗菌耐洗性优异；(3)采用丝素纳米银整理 棉织物，不仅可赋予织物良好的抗菌性，还可提高其表面光 滑度，改善其亲和性，使织物的潜在价值显著提升。参考文献1 连素梅从棉纤维的结构、性能谈纯棉织物的衣用特性j.纤维标准与检验，2001 (