專利名稱：抗菌性的織物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗菌性的織物及其制備方法。屬于紡織服裝、醫(yī)療及新材料技術(shù)領(lǐng)域。
(二)
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展和人民生活水平的提高，消費(fèi)觀念不斷更新，人們對(duì)生活質(zhì)量和生活環(huán)境越來(lái)越重視，對(duì)服裝的功能性要求也越來(lái)越高，特別是對(duì)服裝的抗菌、保健等方面的要求也不斷提高。這些新型紡織面料除了在紡織服裝領(lǐng)域應(yīng)用外，在醫(yī)療、醫(yī)藥等領(lǐng)域也有廣泛使用。
無(wú)機(jī)抗菌劑具有廣譜、持久、安全等優(yōu)點(diǎn)，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊，目前廣為應(yīng)用的無(wú)機(jī)抗菌劑主要包括以銀離子等為活性組份的金屬離子型無(wú)機(jī)
抗菌劑以及以納米Ti02為代表的光催化型無(wú)機(jī)抗菌劑。但金屬離子型無(wú)機(jī)抗菌劑普遍存在著成本高、易變色等問(wèn)題，使其應(yīng)用領(lǐng)域受到了一定的限制。作為具有光催化功能的材料，納米Ti02不僅具有活性高、抗菌速度快、熱穩(wěn)定性好、長(zhǎng)期有效、價(jià)格低以及對(duì)人體無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)，而且能分解毒素，具有凈化、自潔、除臭等功能，因而成為最受關(guān)注的一種無(wú)機(jī)抗菌劑。Ti02抗菌作用的發(fā)揮是通過(guò)光催化作用進(jìn)行的，本身并不像其他抗菌劑會(huì)隨著產(chǎn)品使用有效成分逐漸消耗而效果慢慢下降，所以光催化型抗菌劑具有持
4久的抗菌性能。光催化型抗菌劑無(wú)毒、無(wú)特殊氣味，無(wú)刺激性，本身為白色，而且顏色穩(wěn)定性好，高溫下不變色，不分解，價(jià)格低廉，資源豐富，因此光催化型抗菌劑也成為抗菌材料研究熱點(diǎn)之一。
Ti02在光作用下在表面可以產(chǎn)生大量的羥基自由基和氧自由基，而這兩種自由基都具有很強(qiáng)的化學(xué)活性，能使各種微生物發(fā)生有機(jī)物'質(zhì)氧化反應(yīng)。當(dāng)這些自由基接觸到微生物時(shí)，也能和微生物內(nèi)的有機(jī)物反應(yīng)，從而在較短時(shí)間內(nèi)就能殺滅微生物。但Ti02光催化材料主要利用的是387.5nm以下的紫外光，這部分光輻射到地面僅占光輻射總量的4%左右，能進(jìn)到室內(nèi)的部分就更少了，單獨(dú)Ti02薄膜抗菌效果相當(dāng)有限。因此，如何寬化納米Ti02的吸收光譜，使其在可見光的照射情況下具有較好的抗菌效果，一直是近些年來(lái)人們研究的前沿和熱點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種可以寬化納米Ti02的吸收光譜，使其在可見光的照射情況下具有較好的抗菌效果的抗菌性的織物及其制備方法。
本發(fā)明是通過(guò)以下方法得以實(shí)現(xiàn)的 一種抗菌性的織物，該抗菌性的織物由織物基材以及復(fù)合在織物基材表面的復(fù)合薄膜組成，所述復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)是Ti(V稀土、稀土/Ti02、 1102/稀土/1102或稀土/1102/稀土，所述稀土是Nd 、 La或Ce。
所述復(fù)合薄膜是采用磁控濺射方法直接將抗菌靶材濺射到所述織物基材表面成膜，形成抗菌性的織物，濺射前對(duì)織物基材進(jìn)行了預(yù)處理，其制備過(guò)程，包括以下步驟 步驟一、清洗和烘干
將所述織物基材放在丙酮溶液中，用超聲波洗滌器洗滌20 50min， 以去除織物基材表面的有機(jī)溶劑、灰塵等雜質(zhì)，提高復(fù)合薄膜與織物基材 之間的附著力，然后將洗滌后的織物基材用去離子水反復(fù)沖洗后，k入40 45T:的烘箱中烘干待用；
步驟二、等離子預(yù)處理
等離子預(yù)處理的工作氣體是He， Ar， 02或空氣，預(yù)處理過(guò)程如下 將清洗烘干后的織物基材懸掛于等離子體處理室內(nèi)，開啟真空抽氣閥，待 真空度達(dá)到10Pa以下后，通入工作氣體，將真空度調(diào)至10 50Pa，打開 射頻電源，將功率調(diào)至20 100W，處理1 5min后取出待用；
步驟三、濺射
將預(yù)處理后的織物基材置入濺射腔內(nèi)的樣品架上，靶材與織物基材的 間距為10 200mm，為控制薄膜沉積時(shí)織物基材的溫度，避免由于高溫而 發(fā)生的織物基材變形和納米顆粒的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，采用水冷裝置冷卻織物基材， 為保證納米結(jié)構(gòu)復(fù)合薄膜的純度，先將反應(yīng)室抽至本底真空，然后沖入Ar 氣作為濺射氣體；濺射工藝參數(shù)如下
(1) 采用Ti02靶和稀土金屬靶為靶材，采用間隔濺射制備復(fù)合薄膜， 所述Ti02耙純度為90 99%，稀土金屬靶包括Nd 、鑭La或鈰Ce，
(2) 濺射制備工藝條件為濺射Ti02靶時(shí)，濺射功率為20 100W, 濺射稀土靶時(shí)，濺射功率為10 80W，濺射Ti02靶和稀土靶時(shí)，氣體流量5 30 mL/min;反應(yīng)壓強(qiáng)1 5 Pa;
(3) 所述復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)是Ti(V稀土、稀土/Ti02、 1102/稀土/1102 或稀土/Ti(V稀土；
(4) 為避免雜質(zhì)顆粒落到織物基材表面，采用織物基材在上、耙材在 下的結(jié)構(gòu)，即由下向上的濺射方式； '
(5) 為使濺射出的粒子能均勻附著在織物基材上，制備時(shí)，樣品架以 50 200r/min的速度旋轉(zhuǎn)；
(6) 所述復(fù)合薄膜各層的厚度由濺射時(shí)間控制，濺射時(shí)間為l 40min。
所述的織物基材是采用機(jī)織、針織或非織造方式制織，制織織物的原 料可以是天然纖維、再生纖維和化學(xué)纖維中的單獨(dú)一種纖維；或是天然纖 維、再生纖維和化學(xué)纖維中的兩種或兩種以上纖維混紡。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明抗菌性的織物，在室溫條件下利用磁控濺射技術(shù)，將納米稀土 (包括釹Nd 、鑭La、鈽Ce)及光催化型抗菌材料Ti02間隔方式沉積在 織物表面，在不改變織物原有性質(zhì)的基礎(chǔ)上制備納米結(jié)構(gòu)的稀土激活Ti02 薄膜。稀土作為過(guò)渡元素，本身不具有光催化活性。由于Nd3+的離子半徑 為0.098nm遠(yuǎn)大于Ti4+的離子半徑0.068nm，當(dāng)對(duì)1102進(jìn)行稀土摻雜時(shí)， 稀土離子進(jìn)入Ti02晶格內(nèi)部，引起晶格膨脹，形成Ti-O-RE復(fù)合氧化物， 產(chǎn)生較大的Ti02晶格畸變和應(yīng)變能，從而引起電荷的不平衡。為彌補(bǔ)這種 電荷的不平衡，Ti02表面將吸附較多的氫氧根離子，表面氫氧根離子可與光生空穴反應(yīng)，生成活性羥基，使光生電子與空穴有效分離；同時(shí)生成了 較多強(qiáng)氧化性的活性羥基參與光催化反應(yīng)，從而有效地提高光催化性能和 抗菌性能。該方法制備過(guò)程簡(jiǎn)單，織物表面的復(fù)合薄膜結(jié)合牢度高，抗菌 效果良好。該抗菌性的織物對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率分別為 95 99%， 96 99%。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。 實(shí)施例1:
(1) 選擇滌綸(PET)熱軋紡粘非織造布(100g/m2);高純Ti02靶(純 度為91.8%)和稀土Nd靶(純度99.99%)，采用間隔濺射在織物表面制備 復(fù)合薄膜。
(2) 清洗將上述非織造布放在丙酮溶液中用超聲波洗滌器洗漆 25min，然后將其用去離子水反復(fù)沖洗后，放入45'C的烘箱中烘干待用。
(3) .等離子預(yù)處理選擇Ar為等離子預(yù)處理的工作氣體，預(yù)處理過(guò) 程如下將清洗烘干后的非織造布懸掛于等離子體處理室內(nèi)的樣品架上， 開啟真空抽氣閥，待真空度達(dá)到10Pa以下后，通入工作氣體。將真空度調(diào) 至20Pa，打開射頻電源，將功率調(diào)至40W，處理2min后取出待用。
(4) 濺射將預(yù)處理后的非織造布置入濺射腔內(nèi)，靶材與非織造布的 間距為170mm;采用水冷裝置冷卻織物基材；先將反應(yīng)室抽至本底真空， 然后沖入高純Ar氣(99.99%)作為濺射氣體，制備時(shí)，樣品架以100r/min 的速度旋轉(zhuǎn)。濺射工藝參數(shù)如下濺射Ti02靶時(shí)，濺射功率為50W;濺射稀土Nd耙時(shí)，濺射功率為40W;濺射Ti02靶和稀土Nd靶時(shí)，氣體流 量20mL/min;反應(yīng)壓強(qiáng)2Pa。復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)Ti02/Nd/Ti02 。復(fù)合薄膜 各層的厚度由濺射時(shí)間控制，濺射時(shí)間為30min/5 min/30min。
該抗菌性的織物對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率分別為 96.78%, 97.12%。
實(shí)施例2:
(1) 選擇滌/棉(65%/35%)混紡機(jī)織物，規(guī)格13/13 (tex)， 531.5/392 (根/10厘米)；高純Ti02靶(純度為91.8%)和稀土 La靶(純度99.99%),
采用間隔濺射在織物表面制備復(fù)合薄膜。
(2) 清洗將上述織物放在丙酮溶液中用超聲波洗滌器洗滌30min， 然后將其用去離子水反復(fù)沖洗后，放入45。C的烘箱中烘干待用。
(3) 等離子預(yù)處理選擇He為等離子預(yù)處理的工作氣體，預(yù)處理過(guò) 程如下將清洗烘干后的織物懸掛于等離子體處理室內(nèi)的樣品架上，開啟 真空抽氣閥，待真空度達(dá)到10Pa以下后，通入工作氣體。將真空度調(diào)至 20Pa，打開射頻電源，將功率調(diào)至40W，處理2min后取出待用。
(4) 濺射將預(yù)處理后的織物置入濺射腔內(nèi)，靶材與織物的間距為 150mm;采用水冷裝置冷卻織物基材；先將反應(yīng)室抽至本底真空，然后沖 入高純Ar氣(99.99%)作為濺射氣體，制備時(shí)，樣品架以120r/min的速 度旋轉(zhuǎn)。濺射工藝參數(shù)如下濺射1102靶時(shí)，濺射功率為60 W;濺射稀 土La靶時(shí)，濺射功率為40W;濺射1102靶和稀土 La靶時(shí)，氣體流量25 mL/min;反應(yīng)壓強(qiáng)3Pa。復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)Ti02/La/Ti02。復(fù)合薄膜各層的厚度由濺射時(shí)間控制，濺射時(shí)間為40min/5 min/40min。
該抗菌的織物對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率分別為97.18%，
98.56%。按標(biāo)準(zhǔn)洗滌IO次后，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率分別
為92.08%， 93.13%。
實(shí)施例3: ' (O選擇由40%羊毛、40%莫代爾纖維和20%珍珠纖維混紡而成的紗
支為40S/2的紗線為原料的針織面料；高純Ti02靶(純度為91.8%)和稀
土Ce耙(純度99.99%)。
(2) 清洗將上述針織面料放在丙酮溶液中用超聲波洗滌器洗滌 20min，然后將其用去離子水反復(fù)沖洗后，放入45'C的烘箱中烘干待用。
(3) 等離子預(yù)處理選擇02或空氣為等離子預(yù)處理的工作氣體，預(yù) 處理過(guò)程如下將清洗烘干后的針織面料懸掛于等離子體處理室內(nèi)的樣品 架上，開啟真空抽氣閥，待真空度達(dá)到10Pa以下后，通入工作氣體。將真 空度調(diào)至.2(^&，打開射頻電源，將功率調(diào)至40W，處理2min后取出待用。
(4) 濺射將預(yù)處理后的針織面料置入濺射腔內(nèi)，靶材與針織面料的 間距為160mm;采用水冷裝置冷卻織物基材；先將反應(yīng)室抽至本底真空， 然后沖入高純Ar氣(99.99%)作為濺射氣體，制備時(shí)，樣品架以120r/min 的速度旋轉(zhuǎn)。濺射工藝參數(shù)如下濺射Ti02靶時(shí)，濺射功率為60 W;濺 射稀土靶時(shí)，濺射功率為50 W;濺射Ti02靶和稀土靶時(shí)，氣體流量30 mL/min;反應(yīng)壓強(qiáng)2Pa。復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)Ti02/Ce/Ti02。復(fù)合薄膜各層的 厚度由濺射時(shí)間控制，濺射時(shí)間為20min/5min/20min。該抗菌織物對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率分別為95.23%， 94.46%。
雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明及具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了詳盡的 描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù) 人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些 修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。 '
權(quán)利要求
1、一種抗菌性的織物，其特征在于所述抗菌性的織物由織物基材以及復(fù)合在織物基材表面的復(fù)合薄膜組成，所述復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)是TiO2/稀土、稀土/TiO2、TiO2/稀土/TiO2或稀土/TiO2/稀土，所述稀土是Nd、La或Ce。
2、 一種抗菌性的織物的制備方法，其特征在于所述抗菌性的織物是 由織物基材以及復(fù)合薄膜組成，該復(fù)合薄膜是采用磁控濺射方法直接將抗 菌靶材濺射到所述織物基材表面成膜，形成抗菌性的織物，濺射前對(duì)織物 基材進(jìn)行了預(yù)處理，其制備過(guò)程，包括以下步驟-步驟一、清洗和烘干將所述織物基材放在丙酮溶液中，用超聲波洗滌器洗滌20 50miri， 然后將洗滌后的織物基材用去離子水反復(fù)沖洗后，放入40 45'C的烘箱中 烘干待用;.步驟二、等離子預(yù)處理等離子預(yù)處理的工作氣體是He， Ar， 02或空氣，預(yù)處理過(guò)程如下 將清洗烘干后的織物基材懸掛于等離子體處理室內(nèi)，開啟真空抽氣閥，待 真空度達(dá)到10Pa以下后，通入工作氣體，將真空度調(diào)至10 50Pa，打開 射頻電源，將功率調(diào)至20 100W，處理l 5min后取出待用；步驟三、濺射將預(yù)處理后的織物基材置入濺射腔內(nèi)的樣品架上，靶材與織物基材的間距為10 200mm，采用水冷裝置冷卻織物基材，先將反應(yīng)室抽至本底真 空，然后沖入Ar氣作為濺射氣體；濺射工藝參數(shù)如下-(1) 采用Ti02靶和稀土金屬靶為靶材，采用間隔濺射制備復(fù)合薄膜， 所述Ti02靶純度為90 99°/。，稀土金屬靶包括Nd 、鑭La或鈰Ce,(2) 濺射制備工藝條件為濺射Ti02靶時(shí)，濺射功率為20 100W， 濺射稀土靶時(shí)，濺射功率為10 80 W，濺射Ti02靶和稀土靶時(shí)，氣體流 量5 30 mL/min;反應(yīng)壓強(qiáng)1 5 Pa;(3) 所述復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)是Ti02/稀土、稀土/1102、 1102/稀土/1102 或稀土/Ti(V稀土；(4) 采用織物基材在上、耙材在下的結(jié)構(gòu)，即由下向上的濺射方式；(5) 制備時(shí)，樣品架以50 200r/min的速度旋轉(zhuǎn)；(6) 濺射時(shí)間為1 40min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗菌性的織物及其制備方法，所述抗菌性的織物由織物基材以及復(fù)合在織物基材表面的復(fù)合薄膜組成，所述復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)是TiO₂/稀土、稀土/TiO₂、TiO₂/稀土/TiO₂或稀土/TiO₂/稀土，所述稀土是Nd、La或Ce。所述該復(fù)合薄膜是采用磁控濺射方法直接將抗菌靶材濺射到所述織物基材表面成膜，形成抗菌性的織物，其制備過(guò)程，包括以下步驟驟一、清洗和烘干；二、等離子預(yù)處理；三、濺射將預(yù)處理后的織物基材置入濺射腔內(nèi)的樣品架上，靶材與織物基材的間距為10～200mm，采用水冷裝置冷卻織物基材，先將反應(yīng)室抽至本底真空，然后沖入Ar氣作為濺射氣體濺射成膜。本發(fā)明方法可以寬化納米TiO₂的吸收光譜，使其在可見光的照射情況下具有較好的抗菌效果。
文檔編號(hào)D06M11/00GK101660265SQ20091018276
公開日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者亮 徐, 王鴻博, 陳建強(qiáng), 高衛(wèi)東 申請(qǐng)人:江南大學(xué);江蘇云蝠服飾有限公司