載金黏膠纖維的制備及其應用性能

盧琳娜, 王成, 張峰, 陳宇岳*

(1.蘇州大學 紡織與服裝工程學院 ，江蘇 蘇州 215000；2.沙洲職業工學院 紡織工程系，江蘇 張家港 215600；3.張家港耐爾納米科技有限公司，江蘇 張家港 215600)

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載金黏膠纖維的制備及其應用性能

盧琳娜1, 王成1, 張峰2,3, 陳宇岳*1

(1.蘇州大學 紡織與服裝工程學院 ，江蘇 蘇州 215000；2.沙洲職業工學院 紡織工程系，江蘇 張家港 215600；3.張家港耐爾納米科技有限公司，江蘇 張家港 215600)

以黏膠纖維和自制納米金溶液為原料，采用浸漬吸附法制備不同載金量的載金黏膠纖維；采用掃描電鏡、X-射線衍射等手段對載金黏膠纖維的表面結構進行表征和分析，研究了載金黏膠纖維的吸濕性能、力學性能及抗菌性能。結果表明，納米金以單質金的形式均勻負載在黏膠纖維上，最高負載質量分數可達2 785 mg/kg；載金前后黏膠纖維的吸濕性能和力學性能變化較小；載金黏膠纖維具有良好的抗菌性能，當載金質量分數達到1 500 mg/kg時，載金黏膠纖維對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率均可達90%以上。

黏膠纖維；納米金；吸濕性能；力學性能；抗菌性能

黃金，作為一種貴金屬廣受喜愛，但其作為一種功能材料的應用和研究卻是近年來才開展的工作。研究表明，納米金具有優異的光催化活性，對臭氧、有機染料等具有良好的催化降解作用[1-2]。同時納米金因良好的抗菌性能[3]、體系穩定性[4]和生物相容性[5]等特點在生物醫學、物理、化學、材料科學等領域表現出廣闊的應用前景[6-7]，引發了研究熱點[8-9]，怎樣合理利用納米金的功能已成為新課題。

文中以黏膠纖維為納米金載體基材料制備載金黏膠纖維，以自制的納米金溶液為原料，采用浸漬吸附法制備載金黏膠纖維，探討了加工工藝參數和納米金在纖維中的沉積形式，對載金黏膠纖維的性能進行研究和表征，為進一步開發納米金功能材料提供理論依據。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

實驗材料：烷基化環糊精，高碘酸鈉，氯金酸，磷酸二氫鉀，磷酸氫二鈉，均為分析純(AR級以上)；黏膠纖維，浙江富麗達股份有限公司產品；營養瓊脂，營養肉湯培養基，均為生化試劑，上海盛思生化科技有限公司產品；大腸桿菌(E.coli)，金黃色葡萄球菌(S.aureus)，張家港市疾病預防與控制中心提供。

1.2.1 納米金溶液的制備 以高碘酸鈉為氧化劑，一定條件下與烷基化環糊精反應得到部分醛基化環糊精溶液，將該溶液作為還原劑和保護劑稀釋至質量濃度為3.0 g/L，與質量濃度為2.0 g/L的氯金酸溶液等體積均勻混合，100 ℃下充分反應10 min，即可制備得到質量濃度為1.0 g/L的納米金溶液。

1.2.2 不同載金量載金黏膠纖維的制備 采用浸漬吸附法將2 g黏膠纖維浸漬于100 mL質量濃度為20～100 mg/L的納米金溶液中，90 ℃高溫水浴處理180 min，后經反復水洗并烘干即可得到不同載金量的黏膠纖維。

2 結果與討論

2.1 納米金溶液的制備

圖1(a)顯示質量濃度分別為1 000，100，10

mg/L的納米金溶液，依次呈現出深酒紅色、酒紅色和粉紅色。該方法制得的納米金溶液顏色鮮艷，顆粒分布均勻，穩定性良好，粒徑分布顯示其顆粒大小在10 nm左右，如圖1(b)所示。

圖2的TEM圖像反映了該納米金溶液具有良好的分布狀態，顆粒均勻一致，分散性較好。

2.2 載金黏膠纖維的制備

2.2.1 浸漬吸附法制備載金黏膠纖維 將2 g黏膠纖維加入到不同質量濃度的納米金溶液，90℃高溫處理過程中可以清晰地觀察到，納米金溶液中的金顆粒已基本完全負載到黏膠纖維上，納米金溶液由酒紅色變成無色透明，黏膠纖維由白色變成紫色(見圖3)，說明采用浸漬吸附法可實現載金黏膠纖維的制備。

2.2.2 納米金溶液的質量濃度對浸漬效果的影響 為了研究納米金溶液的質量濃度對浸漬效果的影響，將2 g黏膠纖維浸漬于100 mL質量濃度為20 ～100 mg/L的納米金溶液中，90℃水浴高溫處理180 min，利用722N型可見光分光光度計測量浸漬前后納米金溶液的吸光度，計算黏膠纖維的載金量，結果如圖4所示。

[4][5]馬克思、恩格斯：《馬克思恩格斯選集》第2卷，北京：人民出版社，1995年，第32-33頁。

圖4表明，在質量濃度為70 mg/L時，黏膠纖維對納米金負載質量分數可達2 785 mg/kg。在納米金質量濃度小于70 mg/L時，隨著質量濃度的增加負載質量分數幾乎呈線性增長；質量濃度大于70 mg/L時，負載質量分數隨質量濃度的增加反而下降。這是因為納米金粒徑小，具有小尺寸效應和高表面能，在低質量濃度下能較好地負載在黏膠纖維上；溶液質量濃度較大時，納米金顆粒間的靜電斥力增加，競爭吸附作用增強，影響負載效果。

2.3 載金黏膠纖維的SEM分析

為了了解不同載金量載金黏膠纖維表面的微觀形貌特征，制備了載金質量分數分別為500，1 000，1 500，2 000，2 500 mg/kg的載金黏膠纖維，利用掃描電鏡分別觀察其表面形態，并與普通未載金黏膠纖維進行對比，結果如圖5所示。

從圖5可以看出，載金黏膠纖維比普通未載金黏膠纖維的縱向形貌粗糙，表面有明顯的金顆粒附著，顆粒分布較為均勻。

2.4 載金黏膠纖維的XRD分析

為了判斷載金黏膠纖維表面的金顆粒屬性，分別將未載金黏膠纖維與載金質量分數為1 500 mg/kg的載金黏膠纖維剪成粉末，利用D8 Advance X-射線衍射儀進行測試，結果如圖6所示。

對比圖6b未載金黏膠纖維，圖6a載金黏膠纖維在2θ為38.2°，44.4°，64.6°，77.5°附近時出現了4個明顯的衍射峰，對照XRD標準JCPDS卡片表明，這些峰的位置分別對應立方晶系金的(111)、(200)、(220)和(311)晶面。由此可以判斷，載金黏膠纖維表面金顆粒為單質金。

2.5 載金黏膠纖維的吸濕性能和力學性能分析

為了了解浸漬吸附法對黏膠纖維吸濕性能和力學性能的影響，依據GB/T 14337—2008和GB/T 650—2008分別測試載金質量分數為1 500 mg/kg的載金黏膠纖維與未載金黏膠纖維的吸濕性能和力學性能，結果如表1所示。

從表1可以看出，黏膠纖維載金后的回潮率略有下降，斷裂強力、斷裂伸長、斷裂強度和斷裂伸長率等力學指標也略有降低，但總體變化不大；表明負載納米金對黏膠纖維自身的吸濕性能以及力學性能影響較小，保留了普通黏膠纖維的優良性能。由此說明，浸漬吸附法制備載金黏膠纖維具有一定的可行性。

2.6 載金黏膠纖維的抗菌性能分析

為了探究不同載金量載金黏膠纖維的抗菌性能，以未載金黏膠纖維為對照樣，參照GB 15979—2002《一次性使用衛生用品衛生標準》附錄C5非溶出性抗(抑)菌產品抑菌性能試驗方法，分別檢測載金質量分數為500，1 000，1 500，2 000，2 500 mg/kg的載金黏膠纖維對E.coli和S.aureus的抑菌率，結果如表2所示。

從表2可以看出,隨著載金質量分數逐漸增加，載金黏膠纖維的抑菌率逐漸提高。當載金質量分數為1 500 mg/kg時，載金黏膠纖維對E.coli和S.aureus的抑菌率達到90%以上，表現出較好的抗菌效果。

表1 未載金黏膠纖維與載金黏膠纖維的吸濕性能與力學性能測試結果

表2 不同載金量的載金黏膠纖維抑菌率

3 結語

1)納米金以單質金的形式均勻負載在黏膠纖維上，且隨著載金質量分數的增加，黏膠纖維表面金顆粒的密度顯著增加，最高載金質量分數可達2 785 mg/kg。

2)浸漬吸附法制備得到載金黏膠纖維的吸濕性能和力學性能，對其本身的吸濕性能和力學性能影響較小。

3)載金黏膠纖維具有較好的抗菌性能，當載金質量分數達到1 500 mg/kg時，載金黏膠纖維對E.coli和S.aureus的抑菌率均可達90%以上。

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(責任編輯：楊勇)

Preparation of Gold-Loaded Viscose Fibers for Application as Antibacterial Materials

LU Linna1, WANG Cheng1, ZHANG Feng2,3, CHEN Yuyue*1

(1. College of Textile and Clothing Engineering, Soochow University, Suzhou 215000, China；2. Department of Textile Engineering, Shazhou Professional Institute of Technology, Zhangjiagang 215600, China; 3. Zhangjiagang Nellnano Technology Company Limited, Zhangjiagang 215600, China)

In this paper, gold-loaded viscose fibers were prepared via impregnation adsorption method by immersing viscose fibers into lab made nanogold solution. Structure of the gold-loaded viscose fiber was characterized by SEM and XRD. Moisture absorption, mechanical and antibacterial properties were investigated. The results showed that nano-gold evenly distributed on the surface of viscose fibers as metallic gold and the maximum load capacity was up to 2 785 mg/kg. The moisture absorption and mechanical properties of viscose fibers after gold-loading has almost no chang.The gold-loaded viscose fibers showed excellent antibacterial property. When nano-gold content reached to 1 500 mg/kg, the antibacterial rates against bothE.coliandS.aureuswere over 90%.

viscose fiber，nano-gold，moisture adsorption，mechanical property，antibacterial property

2016-07-02；

2016-08-17。

江蘇省科技支撐計劃項目(BE2013649)；江蘇省青藍工程項目(BE2013649)。

盧琳娜(1993—)，女，碩士研究生。

*通信作者：陳宇岳(1962—)，男，教授，博士生導師。主要研究方向為纖維材料的功能化改性、纖維資源研發等。

TS 102.511.1

A

2096-1928(2016)04-0358-05

Email:chenyy@suda.edu.cn