CN1237223C - 含有光催化杀菌剂的织物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于功能织物和抗菌材料领域，特别涉及含有光催化杀菌剂的织物及其制备方法。(1)将光催化剂配制成溶液；(2)将步骤(1)的溶液涂覆在织物上；(3)将含有光催化剂的织物于温度为30～90℃下进行干燥1～5h，得到含有光催化杀菌剂的织物，其中织物中含有光催化剂为4～15g/m2。该织物在光的照射下具有抗菌、防病、保健、净化环境的功能。可广泛应用于医护用品、床上用品、窗帘、服装和日用品等等。

Description

含有光催化杀菌剂的织物及其制备方法
                        技术领域
本发明属于功能织物和抗菌材料领域，特别涉及含有光催化杀菌剂的织物及其制备方法。
                        背景技术
环境污染和可持续发展是目前各国关注的主题，环境恶化和生态平衡的破坏，已成为人类社会面临的严重威胁。空气和水的污染、病菌或其它细菌的大量繁衍，给人们的健康带来威胁。由于半导体TiO2在光的照射下可以产生孔穴-电子对，孔穴具有强氧化能力，在一定的湿度和氧气的气氛下，可以生成化学活泼性很强的超氧化物阴离子自由基和氢氧自由基，这些自由基几乎可以使大部分有机物彻底降解至H2O和CO2，而电子具有还原能力，可以使重金属离子还原成单质。基于此，TiO2光催化剂具有杀灭细菌的功能，当遇到细菌时，直接攻击细菌的细胞，致使细菌细胞内的有机物降解，以此杀灭细菌，并使之分解。
在众多的抗菌剂中，无机纳米TiO2以优异的性能脱颖而出，可广泛应用于卫生日用品、化妆品、抗菌生活用品和医用品等诸多方面。纳米TiO2光催化杀菌剂具有下面两个明显的优点：优点一是抗菌的效率高而且持久。一般常用的杀菌剂银、铜等虽然能使细菌细胞失去活性，但细菌杀死后，尸体释放出内毒素等有害的组分。纳米TiO2不仅能抑制细菌繁殖，而且能破坏细菌的细胞膜结构，达到彻底降解细菌，从而防止内毒素引起的二次污染，如银系抗菌剂约在24h左右才能达到杀菌的效果，而纳米TiO2仅需要1h左右即可杀灭细菌。纳米TiO2抗菌作用机理不同于一般的无机和有机抗菌剂，它并非靠药物的渗出和游离而产生抗菌作用，它的灭菌机理在于光催化作用。纳米TiO2属于非溶出型材料，在降解有机污染物和杀灭菌的同时，自身不分解、不溶出，光催化作用持久，并具有持久的杀菌、降解污染物效果，不像其它抗菌剂会随着抗菌剂的溶出而导致抗菌效果逐渐下降。优点二是纳米TiO2具有良好的安全性。它是一种无味、无毒副作用的材料可用于食品添加剂和化妆品，与皮肤接触无刺激性和不良反应，其最终降解产物也无毒副作用。利用自然光、常温常压即可催化分解病菌和污染物，并且耐温和抗腐蚀，适应范围广。
研究表明，TiO2光催化杀菌剂对金黄色葡萄球菌，大肠杆菌，枯草芽孢菌均有较高的杀菌率，它们虽属不同细菌，金黄色葡萄球菌属革兰氏阳性细菌，大肠杆菌属革兰氏阴性细菌，枯草芽孢属于细胞胚胎，有较强的存活力，但纳米TiO2对它们都有明显的杀菌效果。科学家用白鼠做的实验结果表明，直接向皮肤癌等病灶注射TiO2光催化剂，在紫外线照射下，癌细胞会被杀死。用TiO2光催化剂防治虫牙也取得疗效，因为二氧化钛杀死了变形链球菌，使它无法在内分解糖分，进而产生酸溶解牙齿上的钙质和磷质。纳米TiO2还不同的霉菌(如黄曲霉、黑曲霉、赛氏曲霉、土曲霉、焦曲霉、球毛壳霉、多主枝孢、桔青霉、拟青霉、绿色木霉)也有很好的杀菌效果。
纳米TiO2光催化剂比其它一些无机杀菌剂和有机杀菌剂更具有明显的优点，该织物在光的照射下具有长期抗菌、防病、保健、净化环境的作用。可广泛应用于医护用品、床上用品、窗帘、服装和日用品等等。
                        发明内容
本发明的目的之一是提供含有光催化杀菌剂的织物，以解决目前纺织物没有杀菌功能或杀菌功能不理想的现状。
本发明的另一目的是提供含有光催化杀菌剂的织物的制备方法。
本发明的含有光催化杀菌剂的织物中含有光催化剂为4～15g/m2。
本发明的含有光催化杀菌剂的织物的制备方法，该方法包括下列步骤：
(1)将光催化剂配制成溶液；
(2)将步骤(1)的溶液涂覆在织物上；
(3)将含有光催化剂的织物进行干燥。
所述的织物包括棉织品、丝织品、麻织品、羊毛或羊绒制品或化纤制品等。
所述的光催化剂包括氧化钛光催化剂、掺杂有铁离子的氧化钛催化剂、氧化钛与氧化锌复合催化剂，其中氧化钛∶氧化锌的重量比为1.5～2.5∶1、氧化钛与氧化硅复合催化剂，其中氧化钛∶氧化硅的重量比为1～2∶1。催化剂的状态可以是粉体或浆料。
为了使光催化剂与织物表面结合牢固，可以使用钛溶胶和/或硅溶胶将所述的光催化剂配制成光催化剂溶液进行对织物的涂覆，其中溶液中含有光催化剂0.5～15wt％。
所述的涂覆包括在室温下以喷涂或浸涂的方式将光催化剂附载在织物的表面，含有光催化杀菌剂的织物含有光催化剂为4～15g/m2。
将含有光催化剂的织物于温度为30～90℃下干燥1～5h即可得到含有光催化杀菌剂的织物。
本发明的织物，经涂覆光催化剂后能够保持织物原有的透气效果。该织物具有抗菌、防病、保健、净化环境的作用。可广泛应用于医护用品、床上用品、窗帘、服装和日用品等等。
                        具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所列举的实施例并非是限定性实施例。
实施例1
取10g纳米TiO2光催化剂粉末，均匀分散在100g硅溶胶中，以120mL/m2的量并使用喷涂的方法涂覆在白色纱布上，于温度80℃下干燥1h得到含有光催化剂层的纱布，其中纱布中含有光催化剂为4～15g/m2。再将事先培养好的大肠杆菌、移到空白样和含有光催化剂层的纱布上，统计菌落数，得到接触时间1h的杀菌数(见表1)。
     表1  白色纱布抗大肠杆菌性能的测试
  接触时间(min)   大肠杆菌含量(cfu/ml)   杀菌率(％)
  0   1.2×105   0
  10   32500   72.92
  30   14600   87.83
  60   900   99.25
实施例2
取10g纳米TiO2光催化剂粉末，均匀分散在100g硅溶胶中，以120mL/m2的量并使用喷涂的方法涂覆在白色纱布上，于温度30℃下干燥5h得到含有光催化剂层的纱布，其中纱布中含有光催化剂为4～15g/m2。再将事先培养好的大肠杆菌、金色葡萄球菌和白色念珠菌移到空白样和含有光催化剂层的纱布上，统计菌落数，得到接触时间1h的杀菌数(见表2)。
                    表2  白纱布抗菌性能的测试
 菌种   大肠杆菌   金色葡萄球菌   白色念珠菌
 接触时间“0”试样上的细菌含量(cfu/ml) 1.2×105 1.2×105 1.2×105
 接触时间“1小时”试样上的细菌含量(cfu/ml) 900 1000 1200
 杀菌率(％)   99.25   99.17   99.00
实施例3
取10g纳米TiO2光催化剂粉末，均匀分散在100g硅溶胶中，以120mL/m2的量并使用喷涂的方法涂覆在白色丙纶纤维布上，于温度30℃下干燥5h得到含有光催化剂层的丙纶纤维布，其中丙纶纤维布中含有光催化剂为4～15g/m2。再将事先培养好的大肠杆菌、金色葡萄球菌和白色念珠菌移到空白样和含有光催化剂层的丙纶纤维布上，统计菌落数，得到接触时间1h的杀菌数(见表3)。
                表3  白色丙纶纤维布抗菌性能的测试
 菌种   大肠杆菌   金色葡萄球菌   白色念珠菌
 接触时间“0”试样上的细菌含量(cfu/ml) 1.2×105 1.2×105 1.2×105
 接触时间“1小时”试样上的细菌含量(cfu/ml) 1000 1100 1300
 杀菌率(％)   99.17   99.08   98.92
实施例4
取5g氧化钛与氧化硅复合催化剂粉末，其中氧化钛∶氧化硅的重量比为1∶1，均匀分散在100g钛溶胶中，以60mL/m2的量并使用喷涂的方法涂覆在白色纱布上，于温度80℃下干燥1h得到含有光催化剂层的纱布，其中纱布中含有光催化剂为4～15g/m2。再将事先培养好的大肠杆菌、金色葡萄球菌和白色念珠菌移到空白样和含有光催化剂层的纱布上，统计菌落数，得到接触时间1h的杀菌数(见表4)。
                   表4  纱布抗菌性能的测试
 菌种   大肠杆菌   金色葡萄球菌   白色念珠菌
 接触时间“0”试样上的细菌含量(cfu/ml) 1.2×105 1.2×105 1.2×105
 接触时间“1小时”试样上的细菌含量(cfu/ml) 1400 1600 1900
 杀菌率(％)   98.83   98.67   98.42
实施例5
取5g氧化钛与氧化硅复合催化剂粉末，其中氧化钛∶氧化硅的重量比为1∶1，均匀分散在100g钛溶胶中，以60mL/m2的量并使用浸涂的方法涂覆在白色纱布上，于温度90℃下干燥4h得到含有光催化剂层的纱布，其中纱布中含有光催化剂为4～15g/m2。再将事先培养好的大肠杆菌、金色葡萄球菌和白色念珠菌移到空白样和含有光催化剂层的纱布上，统计菌落数，得到接触时间1h的杀菌数(见表5)。
                表5  纱布抗菌性能的测试
 菌种   大肠杆菌   金色葡萄球菌   白色念珠菌
 接触时间“0”试样上的细菌含量(cfu/ml) 1.2×105 1.2×105 1.2×105
 接触时间“1小时”试样上的细菌含量(cfu/ml) 700 800 1000
 杀菌率(％)   99.42   99.33   99.00

Claims (4)

1.一种含有光催化杀菌剂的织物，其特征是：所述的织物含有光催化剂为4～15g/m2；
所述的光催化剂为掺杂有铁离子的氧化钛催化剂、氧化钛与氧化锌复合催化剂或氧化钛与氧化硅复合催化剂，所述的氧化钛与氧化锌复合催化剂中氧化钛∶氧化锌的重量比为1.5～2.5∶1；所述的氧化钛与氧化硅复合催化剂中氧化钛∶氧化硅的重量比为1～2∶1。
2.一种如权利要求1所述的织物的制备方法，其特征是：该方法包括下列步骤：
(1)将光催化剂配制成溶液；
(2)将步骤(1)的溶液涂覆在织物上；
(3)将含有光催化剂的织物进行干燥，得到含有光催化杀菌剂的织物，其中织物中含有光催化剂为4～15g/m2；
所述的光催化剂包括氧化钛光催化剂、掺杂有铁离子的氧化钛催化剂、氧化钛与氧化锌复合催化剂或氧化钛与氧化硅复合催化剂；
所述的氧化钛与氧化锌复合催化剂中氧化钛∶氧化锌的重量比为1.5～2.5∶1；
所述的氧化钛与氧化硅复合催化剂中氧化钛∶氧化硅的重量比为1～2∶1；
所述的将光催化剂配制成溶液是使用钛溶胶和/或硅溶胶将所述的光催化剂配制成光催化剂溶液，其中溶液中含有光催化剂0.5～15wt％。
3.如权利要求2所述的方法，其特征是：所述的涂覆包括喷涂或浸涂的方式将光催化剂附载在织物的表面。
4.如权利要求2所述的方法，其特征是：所述的干燥是将含有光催化剂的织物于温度为30～90℃下干燥。
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