摘要:采用將納米粉體、助劑、添加劑等材料制備的納米抗菌聚氨酯樹脂母液,進(jìn)一步制成抗菌防霉涂飾劑,用于PU合成革表面涂飾。確定了納米TiO2的*用量,在聚氨酯合成革表面油墨中添加1%~2%的納米抗菌劑,可以取得較好的抗菌防霉效果。進(jìn)行了研磨設(shè)備選擇試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了抗菌納米涂飾劑在合成革中較好的應(yīng)用。

    關(guān)鍵詞:納米粉體;合成革;抗菌劑;皮革

    中圖分類號(hào)TS52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

    前言

    PU合成革中的聚氨酯,以及皮革和合成革人工濕法造面使用的聚氨酯中,含有細(xì)菌、霉菌所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),在合適的溫度和濕度條件下,微生物（細(xì)菌和霉菌）就會(huì)在PU合成革上大量繁殖,霉菌分泌物引起聚氨酯的生物降解,造成纖維表面產(chǎn)生霉斑及裂紋,縮短合成革和皮革的使用壽命。為了防止PU合成革和皮革產(chǎn)生霉變,保護(hù)人體不受合成革和皮革上致病細(xì)菌的侵害,行之有效的方法是進(jìn)行防霉抗菌處理。而納米TiO2抗菌劑是一種可以選擇的安全、的新型抗菌防霉劑。

    1合成革材料生霉原因

    合成革生霉原因在很大程度上與其所用的材料有關(guān)。

    聚氨酯合成革的主要成分是聚酰胺纖維和聚氨酯樹脂,聚酰胺纖維是合成纖維,性質(zhì)比較穩(wěn)定,一般不受微生物的影響[1]。聚氨酯樹脂中,聚醚型聚氨酯和耐水解聚氨酯（聚酯聚醚共聚）片材的防霉效果較好,而聚酯型聚氨酯容易受到微生物侵襲,發(fā)生霉變[2]。這是由其材料結(jié)構(gòu)決定的。因此,一般的PU合成革應(yīng)進(jìn)行抗菌防霉處理。

    2納米TiO2抗菌機(jī)理及特點(diǎn)

    2·1納米TiO2抗菌原理

    TiO2抗菌劑的作用機(jī)理在于光催化作用,其電子結(jié)構(gòu)為一個(gè)滿的價(jià)帶和一個(gè)空的導(dǎo)帶,TiO2的禁帶寬為3·2eV,當(dāng)其受到波長(zhǎng)≤387·5μm近紫外光照射后,受光使電子能量達(dá)到或超過其帶隙能時(shí),激發(fā)產(chǎn)生導(dǎo)帶電子（e-）和價(jià)帶空穴（h+）[3],即生成電子-空穴對(duì),產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)遷移速度極快,迅速到達(dá)納米粒子表面,和表面吸附的水、空氣反應(yīng),如O2+e-→·O-2和H2O+h+→·OH+H+[4],生成的氫氧自由基（·OH）和超氧化物陰離子自由基（·O-2）,非常活潑,有*的化學(xué)活性,能與多種有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)[5],當(dāng)遇到細(xì)菌時(shí),直接攻擊細(xì)菌的細(xì)胞,致使細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物降解,以此殺滅細(xì)菌,并使之分解。言簡(jiǎn)之,是在光的作用下,激活空氣中的氧,產(chǎn)生羥基自由基和活性氧離子,活性氧離子具有很強(qiáng)的氧化能力,能在短時(shí)間內(nèi)破壞細(xì)菌的增殖能力而使細(xì)胞死亡,從而達(dá)到抗菌的目的。

    2·2納米TiO2抗菌劑特點(diǎn)

    本納米技術(shù)的特性作用較為長(zhǎng)久,是一種半*性維持抗菌效果的抗菌劑,且抗菌廣譜,可針對(duì)不同種類的有害微生物。同時(shí),它對(duì)光源條件的適用性強(qiáng),由于TiO2表面雜質(zhì)和晶格缺陷的影響,它在一個(gè)較大的波長(zhǎng)范圍里均有光催化作用,因此,光源選擇比較靈活,試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)多的有機(jī)物可以通過太陽(yáng)光實(shí)現(xiàn)降解[6]。一般的納米粉體經(jīng)紫外光照射時(shí),方有較明顯的殺菌效果,而經(jīng)表面特定處理后,降低了電子躍遷的禁帶寬度,并產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的陷阱,以強(qiáng)化光催化作用,使其在紫外光照時(shí)有較強(qiáng)的殺菌效果,在微光時(shí)也有較明顯的殺菌效果,具有更廣闊的適用場(chǎng)合。

    3試驗(yàn)部分

    3·1納米分散母液制備

    3·1·1基本配比（質(zhì)量比）

    聚氨酯樹脂溶液100

    納米粉體材料1~50

    分散助劑0·5~10

    溶劑0~70

    3·2納米分散母液制備基本工藝路線

    納米分散母液制備基本工藝路線可以按照制作母液的方式進(jìn)行。

    納米分散母液制備基本工藝路線見圖1。 

納米分散母液制備基本工藝路線

    3·3分散研磨設(shè)備的選擇

    以上述基本配比和工藝路線為基礎(chǔ),考察驗(yàn)證各類分散研磨設(shè)備的分散研磨效果,zui終確定*設(shè)備類型。

    3·4抗菌防霉合成革制備

    試驗(yàn)用革（藕狀纖維和超細(xì)纖維合成革）均為聚酯型聚氨酯合成革。

    3·4·1抗菌防霉藕狀纖維合成革制備工藝路線

    抗菌防霉藕狀纖維合成革制備工藝路線見圖2。 

抗菌防霉藕狀纖維合成革制備工藝路線

    3·4·2抗菌防霉超細(xì)纖維合成革制備工藝路線 抗菌防霉超細(xì)纖維合成革制備工藝路線見圖3。 

抗菌防霉超細(xì)纖維合成革制備工藝路線
 

    3·5抗菌防霉檢測(cè)方法

    有關(guān)抗菌防霉的檢測(cè)項(xiàng)目依據(jù)和方法參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),見表1。

有關(guān)抗菌防霉的檢測(cè)項(xiàng)目依據(jù)和方法參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

    本項(xiàng)目抗菌性能采用FZ/T01021-92織物抗菌性能試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定,防霉性能采用GB/T1741-79（89）漆膜耐霉菌測(cè)定法。

    4結(jié)果分析

    4·1納米母液分散研磨設(shè)備選擇及分散研磨效果

    各類分散研磨設(shè)備的試驗(yàn)結(jié)果以及分散研磨效果列于表2。

    由表2中數(shù)據(jù)表明:本課題納米母液制備宜采用*的分散研磨設(shè)備,其中尤以進(jìn)口循環(huán)攪拌磨和進(jìn)口LMZ系列設(shè)備*,其研磨效果及生產(chǎn)效率均較理想。

    4·2納米抗菌劑添加量對(duì)合成革抗菌性能的影響

    在合成革干法造面面層樹脂中,添加一定質(zhì)量的納米抗菌劑,分別進(jìn)行抗菌試驗(yàn),其抗菌效果列于表3。

    表3中的數(shù)據(jù)及圖4表示的試驗(yàn)結(jié)論表明:納米抗菌劑的殺菌效率很強(qiáng),僅添加少量（1%）就有明顯的殺菌效果,當(dāng)添加量達(dá)到和超過2%以后試樣的殺菌效率非常理想。 

納米抗菌劑添加量對(duì)合成革抗菌性能的影響

    4·3老化試驗(yàn)對(duì)抗菌性能的影響

    老化試驗(yàn)對(duì)抗菌性能的影響見表4。

    超細(xì)纖維合成革面層和藕狀纖維合成革表面油墨中,納米抗菌劑添加量（質(zhì)量比）為2%。這表明試樣的抗菌效果沒有隨老化時(shí)間產(chǎn)生變化,抗菌具有長(zhǎng)效性。

    4·4納米抗菌劑添加量對(duì)防霉性能的影響

    在藕狀纖維合成革表面油墨中添加不同量的納米抗菌劑,分別測(cè)試其防霉效果,測(cè)試結(jié)果見表5。

    表5中的數(shù)據(jù)表明:在藕狀纖維合成革表面油墨中添加1%~2%的納米抗菌劑,可以取得較好的防霉效果,添加3%以上的納米抗菌劑,試樣的防霉能力*,而不含納米抗菌劑的試樣,其防霉能力很差。

老化試驗(yàn)對(duì)抗菌性能的影響

    5結(jié)論

    通過以上試驗(yàn),我們可以得出以下結(jié)論:

    1）研磨效果以進(jìn)口循環(huán)攪拌磨以及國(guó)產(chǎn)高速膠體磨效果為佳。普通的球磨和砂磨均達(dá)不到要求。

    2）納米抗菌劑的殺菌效率很強(qiáng),添加量達(dá)到1%~2%左右為宜。

    3）抗菌效果未隨老化時(shí)間產(chǎn)生變化,抗菌具有長(zhǎng)效性。

    4）在藕狀纖維合成革（聚酯型聚氨酯片材）表面油墨中添加1%~2%的納米抗菌劑,可以取得較好的防霉效果,添加3%防霉效果達(dá)0級(jí)。