Preparation of Platinum Nanoclusters Based Antibacterial Agents and their Application in Finishing o

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近几十年来,随着公共卫生安全事件的频发,个体防护意识的逐步增强增强,抗菌纺织品逐渐引起人们广泛的关注。在织物抗菌整理研究中,常见的抗菌整理剂如金属银(Ag)基纳米材料、光催化材料氧化锌(Zn O)和二氧化钛(Ti O2)、有机季铵盐化合物(QACs)及天然抗菌剂如壳聚糖等已经得到了深入探索。相比天然抗菌剂的来源受限、有机抗菌剂的生物毒性,无机抗菌剂仍是目前整理剂的首选。随着纳米技术的不断进步,贵金属纳米材料如纳米银颗粒(Ag NPs)、纳米金颗粒(Au NPs)和纳米铂颗粒(Pt NPs)被广泛应用于纺织品的抗菌整理中,取得了令人满意的效果。然而,对于超小尺寸、多功能化的铂纳米团簇基材料(Pt NCs)的抗菌性能研究甚少。本研究采用简单的一锅还原法制备了一种聚乙烯基亚胺稳定的Pt NCs基新型抗菌整理剂。透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段用来检测Pt NCs的形貌和结构表征。结果表明合成的Pt NCs具有1.6±0.4 nm的超小球形,并呈现零价态。选取大肠杆菌和铜绿假单胞菌为目标检测细菌,通过抑菌圈试验和OD值测试,检测制备的新型Pt NCs材料的抑菌效果。Pt NCs基抗菌剂的浓度为0.035 mg/m L和0.018 mg/m L时,对大肠杆菌和铜绿假单胞菌均有一定的抗菌作用,这是由于Pt NCs材料带正电荷,更容易进入负电的细菌体内产生活性氧(ROS)进而破坏细菌的DNA,起到抗菌的效果。随后,这种令人满意的Pt NCs基抗菌剂通过浸渍法、汽蒸法和涂覆法三种方法对棉织物进行整理,并采用振荡法验证对于大肠杆菌的抑制效果,光学显微镜、拉伸强度测试仪和白度测试仪测定Pt NCs基抗菌剂整理后棉织物的形态、机械性能和白度。浸渍法实验中,整理后的棉织物在光学显微镜下结构形貌变化不大;兼顾织物白度性能,当Pt NCs基抗菌剂的用量为0.06 mg/m L,浸渍时间为48 h时抗菌效果最佳。汽蒸法整理后的棉织物在相同条件下的抑菌率普遍高于浸渍法处理后的织物,但由于汽蒸后抗菌整理剂进入棉织物的不均匀问题,限制了其实际应用。涂覆法抗菌整理的抗菌效果要明显优于浸渍法和汽蒸法。本研究采用水性聚氨酯和有机硅树脂两种助剂,配方为胶粘剂10%、增稠剂2%、分散剂0.2%进行整理实验。实验结果表明,两种助剂结合Pt NCs基抗菌剂涂覆在棉织物均展现出对于大肠杆菌较好的抑菌性能。整理后的织物在光学电子显微镜下表现出与原布样不同的状态,反映了纤维表面被涂层助剂的附着,改善了织物形态结构。另一方面,抗菌整理后的织物,其机械拉伸性能明显提高,但在白度方面,三种方法抗菌整理后织物的白度数据与未抗菌整理的棉织物的白度数据有一定差异。结合在白度和拉伸性能数据,以水性聚氨酯为粘合剂,Pt NCs基抗菌剂添加量为0.14 mg/m L时,对棉织物涂布整理达到的抗菌效果最佳。结果也反映了合成的Pt NCs基抗菌剂与水溶性粘合剂有着更好的相溶性和亲和力,这种涂覆方法更有利实现Pt NCs基抗菌剂的纺织品整理的应用。随着抗菌研究逐渐成为人们关注的热点问题,抗菌剂的开发和应用在未来将有着非常可观的市场应用前景。本研究提出了一种新型Pt NCs基抗菌整理剂的抗菌效果以及其在棉织物整理的最佳工艺。相比于传统的纳米银等抗菌剂,这种新型Pt NCs抗菌整理剂具有用量小、抗菌效果好的优点,为开发新型抗菌整理剂提供了具有价值的理论依据和支撑,同时也能补充无机抗菌剂的种类,丰富了纺织品在抗菌整理过程中的多种选择,具有一定的市场应用价值。
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