纳米银在纺织业中的应用
摘要：本文介绍了纳米银在天然纤维、合成纤维及其织物以及非织造布、层压复合织物、复合材料等产业用纺织品中的应用。将纳米银以单一形态或复配物应用于纺织品中，不仅可赋予织物持久、高效、广谱的抗菌功能，同时还赋予某些织物抗静电、抗电磁辐射能、导电以及吸收部分紫外线的功能，也可提高某些复合材料的热稳定性。
关键词：纳米银；抗菌织物；功能性纺织品
中图分类号：TS195.1
文献标志码：A
纳米材料由于其独特的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应等，而呈现出许多奇异的物理、化学性质，已在化工、纺织、轻工、电子、生命科学、医学等研究领域呈现出极其重要的应用价值。将纳米材料应用到纺织品功能整理领域，开发多功能、高附加值的织物，将会在未来的纺织行业创造巨大的经济、社会效益。纳米银作为一种正在深入研究并迅速发展的新型纳米材料，以其广谱持久的抗菌性能/抗电磁辐射性能/导电性能及吸收部分紫外线等功能，在纺织业中拥有广阔的应用前景。
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在天然纤维纱线和织物的应用
天然纤维制成的织物本身具有良好的吸湿性，且多为多孔性纤维，能为细菌生长提供足够的水分，同时周围环境也可为细菌生长提供氧气，促进细菌的繁殖。人体在穿着过程中容易出汗，更加剧了细菌的滋生，使得织物的实用性下降。纳米银具有广谱持久的抗菌性能，因此，许多研究者对应用纳米技术开发抗菌织物进行了研究。目前，关于纳米银在天然纤维中的抗菌应用主要是针对纱线和织物，抗菌功能主要是通过后整理获得。
纱线的纳米银抗菌整理一般是针对棉纱或羊毛，如局静霞在采用氢氧化钠对棉纱进行膨化预处理的基础上，采用鞣酸还原银氨溶液在纤维的微隙间载入纳米级银颗粒，使纳米银颗粒与纤维间通过配位键作用负载于纱线上，从而赋予载银棉纱以良好的抗菌性和耐洗性。Panthea Sepahi Rad在酸性条件下使用纳米银溶胶和酸性染料，对羊毛纱线同时进行染色及抗菌整理，不仅可以提高羊毛纱线的上染率、色牢度以及柔韧性，并使羊毛纱线具有良好的抗菌性。
对棉织物进行纳米银抗菌整理的研究较为广泛。邵明以纳米银系无机抗菌剂对棉织物进行浸渍处理，整理后织物的抑菌率可达99.9%。Vesna Ilic等采用纳米银溶胶对棉织物进行抗菌处理，整理后织物的抗菌性得到提高，且经染色后也不影响其已有的抗菌性能。刘艳利用多胺基化合物还原硝酸银制备纳米银溶胶，并采用汽蒸法在位还原得到纳米银抗菌真丝织物，经整理的织物不仅具有良好的抗菌耐洗性，并且对真丝的白度影响较小。
据报道，现在也有学者利用织物本身所具有的还原性及稳定性，在织物上原位还原纳米银粒子，从而使织物获得良好的抗菌耐洗性。如Xinwang Cao等利用2，2，6，6—四甲基哌啶氧化物选择性氧化黄麻纤维，在超声波加热的条件下还原硝酸银溶液，使纳米银粒子在织物表面原位合成，处理后织物具有良好的抗菌效果。马廷方利用纤维素大分子自身的还原性和分散性原位还原硝酸银溶液，制得纳米银抗菌棉织物，具有优良的抗菌效果及耐洗涤性能，经20次循环洗涤后，抗菌织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率仍分别高达98.5%和94.3%。Majid Montazer等也成功地利用纤维素的还原性及稳定性还原托伦斯试剂（银氨溶液）合成纳米银，经纳米银处理后的织物循环水洗30次后，抗菌性能几乎不变。
此外，还有学者将纳米银与其他物质复配，利用无机有机复配方式或无机无机复配方式，制备得到如纳米银/聚糖季铵盐（HACC）、纳米银/二氧化钛等复配物，再对织物进行浸轧整理，获得具有多重功效的功能性纺织品。来水利以无机有机复配方式制备了新型纳米Ag/HACC复合抗菌整理剂，使用浸轧法处理棉织物，处理后织物经30次洗涤仍能保持80%以上的抑菌率，且织物的吸水性、柔软性和平滑性也得到了提高。王海云以无机无机复配方式制备了载银纳米TiO2抗菌剂，并将其用于棉织物的整理，使棉织物获得了银离子溶出抗菌和TiO2光催化抗菌的双重杀菌功能，且两种抗菌作用相互促进，使得抗菌效果远优于含量相同的单一抗菌剂。
2 在合成纤维及其织物中的应用
锦纶、腈纶、涤纶等3类合成纤维应用广泛，目前，纳米银在合成纤维中的应用研究主要也是针对这3类纤维和织物。合成纤维功能性面料的制造主要有纺制功能性纤维和后整理两种方法，具体包括共混纺丝法、浸渍（轧）法和磁控溅射法。直接纺制的功能性纤维效果持久，但技术复杂，成本较高；使用整理剂简单方便，适用于大多数纤维纺织品，成本较低，但耐洗性等相对较低。
2.1共混纺丝法
共混纺丝法是在纤维制造过程中添加纳米银粒子共混纺丝制成纤维，从而使最终的织物具有相应功能，共混纺丝加工过程对环境无污染，应用广泛。张华采用超细汉麻杆芯粉体制备纳米银颗粒，纺制成抗菌型多功能锦纶，当粉体添加比例为2%时，锦纶纤维不仅具有优异抗菌性、强度高、弹性好的特点，还具有远红外发射、负氧离子释放的能力，可纺性亦满足要求。王鸿博将纳米银溶胶加入到锦纶6（PA6）/甲酸溶液中通过静电纺丝制备含银PA6纳米纤维，制成的含银纳米纤维膜具有良好的抗静电效果。赵妍采用T氨丙基三乙氧基硅烷处理过的载银纳米氧化锌抗菌剂与涤纶共混制得抗菌涤纶母粒，将其加入到涤纶皮层中，纺丝制得皮芯型抗菌涤纶，这种纤维具有优良的抗菌性能，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀菌率均为99%以上，但处理后纤维的强度略有下降。
2.2浸渍（轧）法
共混纺丝法虽然环保，但调制可纺性纺丝液具有一定难度。相比之下，浸渍（轧）法工艺比较简单。俞巧珍通过浸渍法将纳米银粒子处理到涤纶织物上，研究了其对织物抗静电性能的影响，发现纳米银处理能有效提高涤纶织物的抗静电能力；且不同的处理方式对织物的影响不尽相同，如纳米银粒子处理和染色同时进行的一浴法效果明显优于染色后再整理的二步法。Majid Montazer等以丁烷四羧酸（BTCA）作为交联剂，次磷酸钠作为催化剂，采用浸轧法整理锦纶织物使其负载纳米银粒子，整理所得的织物水洗20次后，对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的抑制率仍大干96%，且织物的尺寸稳定性得到提高，对白度无明显影响。更有研究者探讨了一种新型整理方法，使纳米银颗粒通过化学键合力结合在纤维表面，这样纳米银与纤维的结合更为牢固。如，吴之传将腈纶部分偕胺肟化，使纤维表面带有螯合基团，可络合上银离子，再用甲醛溶液还原银离子，即得到纳米银复合腈纶，这种纤维对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的杀灭率超过99.99%，抗菌性能良好，并且纤维原有的物理性能无明显变化。