本文研究了納米ZnO與拒水拒油整理劑之間的協同作用，以高速攪拌作為輔助手段，通過偶聯劑來增加納米ZnO粒子與拒水拒油整理劑間的配伍性，有效防止納米ZnO粒子間的團聚，使其穩定均勻的把納米ZnO分散在拒水拒油整理劑中，通過拒水拒油性能的測試優化出最優工藝，借助拒水拒油的
作用來防止細菌的粘附，從而進一步提高織物的抗菌性能。
1納米氧化鋅的特性及抗菌機理
納米氧化鋅粉體難溶于水，無味、無毒、質地細膩，其粒徑約為30-100nm，粒子形狀為粒柱形，納米氧化鋅由于其顆粒尺寸的微細化，比表面積急劇增大，產生了與普通氧化鋅不同的界面效應和小尺寸效應，具有顆粒小、表面活性強、分散性好等特性，具有較高的安全性，對廣譜范圍的細菌、霉菌具有優良的阻繁和殺滅功能。這些特殊性質賦予其成為良好的抗菌材料。
納米氧化鋅的抗菌機理可能有兩種途徑，第一種是光催化抗菌機理，即納米氧化鋅在陽光，尤其是紫外線的照射下，在水和空氣中能自行釋放自由電子(e-)，同時留下了帶正電的空穴(h+)，h+可以激發空氣產生活性氧[(0)]，微生物與(0)發生氧化反應而致死。第二種是金屬離子溶出抗菌機理，即游離出來的鋅離子接觸細菌體時，與酶蛋白結合使其失去活性而將細菌殺死。有充分實驗證明納米氧化鋅的抗菌機理應該是兩種機理共同作用的結果[1]。
2偶聯劑的偶聯機理
由于納米ZnO的表面能比較高，而拒水拒油整理劑的表面能比較低，兩者相互混合時，會發生所謂的"水和油"的現象，因此采用偶聯劑在納米ZnO與拒水拒油整理劑之間起到架橋的作用。本試驗采用硅烷偶聯劑，其是在一個分子中兼有對無機物具有反應性的基團(主要是硅氧烷基)和對有機物具有反應性或相容性的基團(有機官能團)的化合物[2]，一般用下面的結構式表示:
Y-R-Si≡(OR)3
式中，Y為有機官能團;SiOR為硅氧烷基。
主要機理為偶聯劑的親水基團能與納米ZnO粒子表面的羥基結
3實驗部分
3·1試劑和儀器
納米ZnO粉體、偶聯劑(自制)、交聯劑(自制)、整理劑FK-510、異丙醇、氯化鎂。
實驗室高剪切分散乳化機FA25型、接觸角測試儀JY-82、透氣儀YG461型。
3·2納米整理工藝
在納米抗菌拒水拒油整理過程中，納米氧化鋅在整理劑中的分散穩定性是關鍵，本實驗在高速攪拌的物理分散下，加入偶聯劑有效的把納米ZnO和整理劑連接起來，并通過交聯劑使其很好的與纖維結合。
3·2·1整理液的制備工藝
納米ZnO+水(高速攪拌2Omin)→加入偶聯劑(高速攪拌3Omin)→加入拒水拒油整理劑(普通攪拌10min)→加入交聯劑、氯化鎂、異丙醇(普通攪拌30min)→納米整理劑.
3·2·2織物整理工藝
織物在整理劑中浸漬10min
3·2·2織物整理工藝
織物在整理液中浸漬10分鐘→浸軋(軋液率85%)→預烘(80℃,3分鐘)→焙烘(140℃,3分鐘)。
3·3工藝優化
由于影響整理劑的因素很多，因此采用三水平三因素的正交實驗，通過極差分析進行工藝優化。
3·4性能測試
(1)拒水拒油性:拒油性采用AATCCl18-1992標準。采用測接觸角的方法測拒水性。測試方法是用針管吸取一定量水滴到織物表面，然后用接觸角測試儀測出水滴與織物的接觸角，角度越
(2)抗菌性:將試樣和對照織物(未經抗菌整理的織物)分別放于三角燒瓶中接種大腸桿菌。接種后將對照織物上的細菌立即洗滌并測定細菌數量，將試樣恒溫培養后洗滌細菌并測定細菌數量，然后計算出試樣的細菌減少率。
(3)耐久性:為了測試拒水拒油及抗菌效果的耐久性，實驗將整理后的織物洗滌5次，再測試其拒水拒油及抗菌效果。洗滌工藝條件:標準洗滌劑2g/L,浴比為1:50，溫度:40℃，時間:lOmin。
(4)透氣性:根據GB12799-91的標準，取原布及用最優工藝整理后的布樣，在YG461織物透氣儀上進行測試(布樣大小為lOcm×lOcm)。
4結果與討論
4·1正交試驗結果
根據極差分析法可知，影響拒水拒油的主次要因子次序為:拒水拒油整理劑用量＞硅烷偶聯劑用量＞納米ZnO用量。依次做各因素對接觸角影響曲線。
表1正交實驗表
實驗號 | 納米ZnO用量g/L | 硅烷偶聯劑用量% | 拒水拒油整理劑用量g/L | 接觸角(°) | 拒油等級(級) |
1 | 2 | 2 | 20 | 148 | 5 |
2 | 2 | 5 | 35 | 155 | 5 |
3 | 2 | 10 | 60 | 155 | 5 |
4 | 4 | 2 | 35 | 160 | 5 |
5 | 4 | 5 | 60 | 157 | 5 |
6 | 4 | 10 | 20 | 143 | 4 |
7 | 8 | 2 | 60 | 165 | 6 |
8 | 8 | 5 | 20 | 152 | 4 |
9 | 8 | 10 | 35 | 155 | 5 |
水平1 | 458 | 473 | 443 | - | - |
水平2 | 460 | 464 | 470 | - | - |
水平3 | 472 | 453 | 477 | - | - |
極差 | 14 | 29 | 34 | - | - |
從圖1中可以看出隨著整理劑用量的增加，織物與水的接觸角增大，拒水性能顯著增強，符合一般規律。
從圖2中可以看出，隨著偶聯劑用量的增加，織物與水的接觸角變小，說明偶聯劑的用量的增加會使得整理劑的拒水性能下降。分析認為，這和硅烷類偶聯劑的作用機理有關，在整理劑中處于最外側的硅烷類偶聯劑單分子層[4]，水解生成硅醇，然后與納米ZnO表面的羥基之間產生牢固鍵合作用，最終使ZnO表面被硅烷偶聯劑牢牢地包覆。隨著偶聯劑用量的增加，逐步形成多分子層，使硅烷偶聯劑在水中水解形成大量的醇羥基，而醇羥基的親水性，會抵消拒水拒
從圖3中可以看出隨著納米粉用量的增加，接觸角沒有明顯的變化，由此可以得出納米粉并不是影響拒水拒油性能的主要因素。但考慮到納米粉有提高粗糙因子的作用，分析認為以8g/L為宜。
綜上所述，得出的拒水拒油性能最優工藝是：整理劑用量為60g/L，偶聯劑用量為2%，納米ZnO的用量為8g/L。
4·2抗菌及抗菌持久性測試結果
在上述優化工藝的基礎上，進一步測定其抗菌性能。研究發現，未經整理的對照試樣不具備抗菌性能，培養皿上的菌落數多不可計，而經過納米ZnO整理的織物抗菌性極佳，培養皿上沒有細菌生長，證明納米ZnO具有良好的抗菌性能。
表2抗菌及抗菌耐久性實驗結果
空白 | 納米ZnO | 納米ZnO+整理劑 | 洗滌后 | |
菌落數(個) | 多不可計 | 9 | 0 | 0 |
從表2中可以看出，整理過的織物經洗滌后抗菌性依然很好，仍無細菌生長，證明納米ZnO的抗菌效果具有持久性。
4·3透氣性的變化
由GB12799-91測試方法測得的結果見表3。
表3透氣性試驗結果
原布 | 處理后布樣 | 處理后洗滌布樣 | |
透氣量Q/(L/m·s) | 186 | 171.5 | 173.1 |
由表3可知，經納米整理劑整理后透氣性變化不大，因此不會影響織物的服用舒適性。
5結論
(1)通過高速攪拌和偶聯劑的雙重作用把納米氧化鋅均勻地分散到整理劑中，制備出納米整理劑，并用正交試驗優化工藝結果為:偶聯劑用量為2%，整理劑用量為60g/L，納米ZnO的用量為8g/L;
(2)用此納米整理劑處理織物后，具有優異的拒水拒油性能和抗菌性能，持久性強，透氣性影響不大，基本不影響織物的服用舒適性。
6參考文獻
[1]李群陳水林姜萬超,納米ZnO的制備與納米功能紡織品的開發(下)[J]染整技術,2003，25(5)；16-17
[2]李光亮，有機硅高分子化學[M]北京，科學出版社，1999
[3]周寧琳，有機硅聚合物導論[M]北京，科學出版社，2000
[4]E.P.普魯特
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