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本次课题利用低温等离子体处理技术,结合聚乳酸(PLA)熔喷非织造布材料和壳聚糖天然高分子抗菌整理剂的优势,制备出安全、高效、耐久性好、可生物降解的抗菌纺织品,在进一步拓展抗菌纺织品的市场应用的前提也为抗菌整理工艺提供一定的理论参考。研究表明:
经低温等离子体处理后,聚乳酸非织造布材料的表面产生一定的刻蚀。材料的失重率、吸湿性和透气性在处理时间为3min时,综合改性效果最佳。SEM、XPS和FR-IR测试结果表明材料处理后表面由光滑变得粗糙,其含氧量增加,极性基团变多,吸湿性及反应活性均增强。
经3min低温等离子体处理过的聚乳酸非织造布浸渍不同浓度的壳聚糖溶液制成的抗菌材料,其表面分布相对匀整,有涂覆感,吸湿性增加,透气性有所下降。材料整理后N、O元素含量增加,极性基团变多,聚乳酸分子和壳聚糖分子上的氨基发生取代反应而结合。利用抑菌圈和振荡烧瓶法进行抗菌性测试,结果表明所制备的抗菌材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都具有良好的抗菌性,当壳聚糖的浓度为3.0 g/L时,对两者的抑菌率分别为90.2%和97.5%。这主要是由于壳聚糖分子中的氨基在柠檬酸的酸性溶液中会转变成阳离子活性的铵盐,它与菌种中带负电荷的原生质接触而破坏其细胞壁,阻碍其代谢和繁殖,最终达到抗菌的效果。洗涤20次后,材料的抑菌率有所下降但仍具有比较好的抗菌性,其抗菌耐久性能良好。
经上述工艺制备的抗菌材料,无论是在缓冲溶液中,还是在室外土壤中,材料的降解性都要优于原材料。缓冲溶液的pH值对材料的降解性有一定的影响,由于在酸、碱性缓冲溶液中,聚乳酸分子链上的酯键容易水解,故其降解速率要高于中性缓冲溶液。在室外土埋降解中,材料在等离子体的刻蚀作用下,其比表面积加大且引入了亲水性基团,降解速率加快。该材料在降解初期速率较快而后期逐渐减慢。土埋一段时间后,抗菌材料表面由光滑变得粗糙不平,有细小的裂纹甚至有破碎断裂的痕迹出现,其制备的抗菌材料具有良好的生物降解性能。