引言

近年来,由于工业的快速发展,致使大气层中的臭氧层遭到严重破坏,紫外线辐射增加。有专家认为,过量的紫外线辐射引起各种皮肤病甚至皮肤癌等疾病，增加白内障的发病率[1]。服装在穿着过程中会沾染许多汗液等皮肤分泌物及环境中的污物，在潮湿的条件下，为各种微生物的繁殖提供了良好的环境。病菌在服装纺织品上不断繁殖和分解，使人们受到微生物的侵蚀，也会导致皮炎及其他疾病的发生而损害健康。随着人们物质生活水平的提高，穿着健康是人们对于纺织业提出的新要求。目前,服装面料市场对具有多功能性产品的需求日益增多,如面料不仅需要具备拒水拒油功能,还要具有抗紫外线、抗菌功能等。据国内外文献中介绍，纳米ZnO具有很好的抗紫外效果，并对大肠杆菌，黑曲霉菌，褐青霉菌等都具有较强的抵抗力，而且不会影响织物的其他性能。

纳米ZnO由于其尺寸小到1～100 nm之间，具有许多特殊的性能,如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等,且对人体无伤害。纳米ZnO除了具有传统的抗菌作用外，由于具有颗粒小，表面活性强，分散性好等特点，对普通的细菌，霉菌具有更强的抑菌性。且具有很好的紫外光屏蔽功能。已成为21世纪功能材料领域的研究热点。

目前制备纳米ZnO的方法主要有固相法、液相法和气相法。液相法的制备形式多样，备受人们重视。其中溶胶-凝胶法反应温度低，反应过程易于控制，所得颗粒粒径小、纯度高且粒度分布窄，应用广泛。本研究拟改进溶胶－凝胶法制备纳米ZnO。通过浸轧工艺将其整理到织物上，并对整理后织物的抗紫外、抗菌等服用性能进行了研究。

3

4 2机理

2.1抗紫外机理

当纳米ZnO颗粒粒径小于100 nm时,其禁带宽度增加到4.5 eV(相当于大部分紫外光的能量),使得纳米ZnO吸收紫外线能力强。这是由于纳米ZnO具有量子尺寸效应，对特定波长的光吸收带有蓝移现象,对各种波长光的吸收带有宽化现象。纳米ZnO的紫外线吸收性能就是利用这两个特性,因此纳米ZnO在较宽的紫外范围内有较强的屏蔽作用。

2.2抗菌机理

传统的ZnO也具有抗菌性能,可用金属离子溶出机理解释，游离出来的锌离子具氧化还原性,并能与有机物(硫代基、羧基、羟基)反应,与细菌细胞膜及膜蛋白结合,破坏其结构使其失去活性,从而达到抗菌的目的。其抗菌能力也与其表面的空穴数量有关,当其表面具有尽可能多的空穴时,就会产生更多的电子,同时空位也可直接参与反应,使其具有更高的杀菌性能。纳米ZnO颗粒由于粒子粒径达到纳米级，除具有传统ZnO的抗菌作用外,可用光催化机理解释。它具有纳米粒子特有的表面界面效应,可增加ZnO与细菌的亲和力,提高抗菌效率。在紫外光照射下,价带中的电子会激发到导带,形成自由移动的带负电的电子(e-)和带正电的空穴(h+),可以激活水和空气中的氧为活性氧,活性氧具有强化学性,能与细菌中的有机物发生氧化还原反应而杀死细菌,纳米ZnO的抗菌机理为两种机理共同作用结果，其抗菌性能增强。同时,粒径越小,纳米ZnO的抗菌性能越强[2]。

3实验

3.1原料及仪器

实验药品：二水合醋酸锌(Zn(CH3 COO)2·2H2O，分析纯)、一水合氢氧化锂(LiOH·H2O，分析纯)、大肠杆菌菌株（天津医科大学提供，Escherichia coli:44484）等。

织物规格：纯棉织物（纱支20×20，经纬密度425根/10cm×228根/10cm）

实验仪器：DF-101S型恒温加热磁力搅拌器、KQ-100DE型超声波清洗器、电热鼓风干燥箱、LT型电子天平、常用磁力搅拌器、滴液漏斗、冷凝管、移液管、冰箱等。

测试仪器：紫外-可见分光光度仪、D8 DISCOVER型X-射线粉末衍射仪、YG461织物透气仪、英国SDL防紫外透过及防晒保护测试系统、WSD-3C型全自动白度仪、PC/YG0465强力机等。

3.2纳米ZnO整理剂的制备

用改进溶胶－凝胶法制备所需要的整理剂[3]，过程如下：

将一定量的Zn(Ac)2·2H2O溶于适量无水乙醇中，回流2小时左右，得溶液A。称取一定量LiOH·H2O室温溶于适量乙醇中，得溶液B。磁力搅拌器强烈搅拌作用下，将溶液B加入到溶液A中，得纳米ZnO溶胶。将纳米ZnO溶胶、分散剂等按一定比例混合得纳米ZnO整理剂。

反应方程式如下：

10 Zn(Ac)2+4 H2O=Zn10O4(Ac)12+8 HAc

Zn10O4(Ac)12+12 OH-=10 ZnO+12 Ac-+6 H2O

LiOH+HAc=LiAc+H2O

总的反应方程式：

Zn(CH3COO)2+2 LiOH=ZnO+2 LiCH3COO+H2O

最终形成半透明的纳米氧化锌溶胶。

3.3整理工艺

织物二浸二轧（轧余率70%-80%）→烘干（80℃，3min）→焙烘（不同温度和时间,分别为100℃，3min；120℃，3min;140℃,3min;160℃,3min;160℃,30s）

3.4性能测试

（1）抗紫外性：将制备出的纳米ZnO整理剂按照上述工艺整理到棉织物上，并用英国SDL防紫外透过及防晒保护测试系统测定其抗紫外效果，测试规则参照：AATCC Test Method183—1998。

（2）抗菌性：大肠杆菌测试：天津医科大学提供大肠杆菌菌株（Escherichia coli:44484），测试标准参考纺织行业标准FZ/T 73023—2006及国家标准GB/T 20944.2—2007纺织品抗菌菌性能的评价：吸收法。按照下面公式计算出试样的抑菌率。

活菌数目：（E，菌落数；N，稀释指数；20，生理盐水的体积）

抑菌率：（Mb，18h培养后空白试样的活菌数；Mc，18h培养后抗菌织物的活菌数）

（3）断裂强力：按照GB/T3923.1—1997《纺织品织物拉伸性能第1部分:断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》测定整理后织物。对比不同焙烘温度和时间整理织物的强力变化。

（4）白度：通过采用不同的整理工艺（改变焙烘温度和时间）处理织物，在WSD-3C型全自动白度仪上分别对整理前后的织物进行白度测试。经纬白度各测定三次，取平均值。经整理后的织物白度性能会有所变化，进行对比，得出最佳的整理工艺。

4结果与讨论

4.1整理剂的XRD表征：

向上述已经制备出来的溶胶体系中加入约两倍体积的正己烷，生成白色沉淀。待沉淀完全，离心除去清液，并用无水乙醇洗涤干燥得到样品。样品的结构表征采用X-射线衍射仪。