【摘 要】
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对位芳纶（PPTA）纤维是一种高性能的特种高分子纤维,具有高拉伸强度、高模量、轻质、阻燃等多种优异特性,同时还具有耐磨、耐化学腐蚀、绝缘、防割、抗疲劳、柔韧性好、尺寸稳定性好等特点,在航空航天、汽车、医疗、军工等领域有重要的应用,在个人防护领域的应用也日益增长。由于PPTA纤维在个人防护领域使用时,应用环境较为极端,容易滋生细菌,所以PPTA/Ag纤维的防霉抗菌功能成为其在应用时的一个重要需求。纳
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对位芳纶（PPTA）纤维是一种高性能的特种高分子纤维,具有高拉伸强度、高模量、轻质、阻燃等多种优异特性,同时还具有耐磨、耐化学腐蚀、绝缘、防割、抗疲劳、柔韧性好、尺寸稳定性好等特点,在航空航天、汽车、医疗、军工等领域有重要的应用,在个人防护领域的应用也日益增长。由于PPTA纤维在个人防护领域使用时,应用环境较为极端,容易滋生细菌,所以PPTA/Ag纤维的防霉抗菌功能成为其在应用时的一个重要需求。纳米银（Ag NPs）是一种出色的无机抗菌剂,目前已经在纺织品领域有了广泛的应用,因此使用Ag NPs改善PPTA纤维的抗菌性能成为了一种可能。然而PPTA纤维表面活性基团少,与金属离子的结合能力比较差,在纤维上直接负载Ag NPs较为困难。目前在PPTA纤维上负载金属离子较为成熟的方法是表面金属化,超声溶胀便是其中的一种。本文使用超声溶胀法,在超声及N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶胀条件下使银离子（Ag+）进入PPTA纤维内部,制备PPTA/Ag+纤维,然后使用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）对纤维内部存在的银离子进行温和地原位还原,从而使Ag NPs负载到纤维上并使其具有抗菌性,同时由于纤维溶胀后的微隙可以使银离子均匀分散,所以在还原过程中减少了Ag NPs的团聚。利用红外光谱仪（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）对合成过程中抗菌芳纶（PPTA/Ag）的结构进行了表征,结果表明Ag NPs成功负载到PPTA纤维上,使用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）对PPTA/Ag纤维形貌进行表征发现,纤维表面存在Ag NPs,形状呈球形或者椭球形,粒径在10-20 nm左右。对PPTA/Ag纤维进行性能测试发现,PPTA/Ag纤维的热性能几乎没有发生变化,PPTA/Ag纤维的力学性能略微下降。通过制备超声样品（S-PPTA）与超声溶胀样品（S-PPTA-x）,探究了PPTA纤维力学性能下降的原因主要是超声溶胀过程中纤维的“皮芯结构”被破坏,从而确定了超声溶胀的时间限制。此外,还使用硼氢化钠、维生素C和葡萄糖作为还原剂还原PPTA/Ag+纤维中的银离子,并对制备的纤维进行形貌表征和性能测试,确定还原效果温和的DMF是最佳还原剂。本文还通过振荡法和琼脂平皿法对PPTA/Ag和PPTA/Ag+纤维的抗菌性能进行测试。分别选取了金黄色葡萄球菌（S.aureus）和大肠杆菌（E.coli）作为革兰氏阳性菌（G+）和革兰氏阴性菌（G-）代表菌种进行抗菌性能测试。结果表明PPTA/Ag纤维的抗菌能力完全来自于引入的Ag+或Ag NPs,对两菌种的抑菌率在99%以上。同时,还将制备好的PPTA/Ag纤维模拟清洗不同时长,使用振荡法测试纤维的抑菌率,以表征PPTA/Ag纤维的抗菌耐久性,结果表明PPTA/Ag纤维在超声清洗90 min后仍能保持对S.aureus和E.coli 100%抑菌率。
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