納米硫化銅/偕胺肟復合纖維的制備及其抑菌性能

李婉玉，吳友吉，金 盈，李金瑞，李坤波

(安徽工程大學生物與化學工程學院，安徽蕪湖 241000)

利用納米技術(shù)對紡織纖維進行改性以提高其性能是目前納米紡織研究的熱點［1-3］。將納米顆粒添加至纖維中通?？刹捎萌芤汗不旆ê腿垠w共混法，這兩種方法是目前最普遍也是技術(shù)最成熟的納米纖維的制備方法。通過在纖維合成的原料中直接添加納米材料，經(jīng)聚合制得功能性纖維。目前，通過對原始纖維制成品的改性，添加納米材料制備納米功能性纖維的研究報道較少［4-5］。銀系和銅系抑菌納米纖維的研究和開發(fā)已日益成為研究熱點［6-9］。

鑒于此，本文旨在通過在改性纖維上負載納米CuS，從而賦予納米復合纖維良好的抑菌性能。根據(jù)配位化合物的形成和結(jié)構(gòu)理論，以聚丙烯腈纖維(PAN)為原料，經(jīng)羥胺化學改性制得含偕胺肟基團的螯合纖維(1);1與納米CuS反應制得納米CuS/偕胺肟復合纖維(2)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)IR，掃描電鏡(SEM)和X-衍射能譜(EDX)表征。并研究了2對大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的抑菌性能。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

WQF-200型紅外光譜儀(KBr壓片);D8型X-射線粉末衍射儀;90 PLUS型納米粒度/Zeta電位測定儀;S-4800型掃描電子顯微鏡;SHA-C型水浴恒溫振蕩器。

1按文獻［3］方法合成;大腸桿菌和枯草芽孢桿菌，安徽工程大學生物與化學工程學院微生物實驗室;PAN，工業(yè)級，安慶石化集團;瓊脂、牛肉浸膏、蛋白胨等生化試劑，國藥集團化學試劑有限公司;其余所用試劑均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 制備

(1)納米CuS的制備

在100 mL內(nèi)襯聚四氟乙烯的反應釜中加入氯化銅172.6 g(1 mmol)與硫代硫酸鈉249.2 g(1 mmol)，加入33%乙醇至80 mL，密封后置真空干燥箱，于150℃恒溫反應10 h。自然冷卻至室溫，過濾，濾餅依次用蒸餾水和無水乙醇洗滌除去雜質(zhì)，紅外干燥24 h得納米CuS 54.2 mg。

(2)2的制備

在錐形瓶中加入納米CuS 48 mg(0.5 mmol)和蒸餾水200 mL，超聲分散20 min;加入1 184.5 mg，于50℃(浴溫)振蕩反應2 h。過濾，濾渣用蒸餾水洗滌，干燥得2 186.2 mg。

1.3 2的抑菌性能測定

配制牛肉蛋白胨培養(yǎng)基，高溫滅菌后倒平板，待培養(yǎng)基凝固后在無菌操作室中分別接種大腸桿菌和枯草芽孢桿菌，在pH 7條件下于35℃培養(yǎng)24 h，測定抑菌圈大小，以此評估2的抑菌能力。

2 結(jié)果與討論

2.1 納米CuS的物相和形貌分析

圖1為納米CuS的XRD圖譜。從圖1可見，所有衍射峰均表明產(chǎn)物為六方晶系CuS晶體(JCPDS Cards，06-0464)，其中2θ=47.941 °處的最強峰，緣于(110)晶面的衍射。從圖1還可看出，衍射峰峰形尖銳，各衍射峰強度較高，表明納米CuS結(jié)晶較好，晶體生長完整。

圖2為納米CuS的粒徑圖。從圖2可以看出，納米CuS粒徑約80 nm。圖3為納米CuS的SEM照片。從圖3可以看出，納米CuS為分散均勻小顆粒，粒徑約80 nm。說明本實驗成功制備了納米CuS。

圖1 納米CuS的XRD圖Figure 1 XRD pattern of nano-CuS

圖2 納米CuS的粒徑圖*Figure 2 Grain-size graph of nano-CuS Rel.Num=100.00，Cum.Num=40.83，Diam=83.04 nm

圖3 納米CuS品的SEM照片F(xiàn)igure 3 SEM image of nano-CuS

2.2 2 的表征

1和2的IR譜圖見圖4。由圖4可見，1在1 072 cm-1處出現(xiàn)了C-N的特征吸收峰，而2中C-N特征吸收峰出現(xiàn)在1 074 cm-1，向高波數(shù)方向移動了2 cm-1;同時N-O特征吸收峰向高波數(shù)方向移動了4 cm-1，C=N特征吸收峰向低波數(shù)方向移動了10 cm-1。說明1中N和O原子與銅發(fā)生了配位，引起了C=N特征吸收峰的改變。

圖5為2的SEM照片。由圖5可見，在2的表面分散著粒徑約80 nm的小顆粒?？赡軝C理是偕胺肟基團中的氨基氮和羥基氧與銅發(fā)生了鍵合作用，生成了2。

為了進一步確定2的元素組成，對2進行了EDX分析，結(jié)果見圖6和表1。可以看出，在以C，N和O為主要元素的2表面上檢測到Cu和S等元素的存在，結(jié)合納米CuS的XRD譜圖，說明成功制備了2。

圖4 1和2的IR譜圖Figure 4 IR spectra of 1 and 2

圖5 2的SEM照片F(xiàn)igure 5 SEM image of 2

圖6 2的EDX譜圖Figure 6 EDX spectrum of 2

2.3 2的抑菌性能

2與青霉素(6 mg)對大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的抑菌效果見表2。由表2可見，當m(2)為0.12 g時，2和青霉素對大腸桿菌的抑菌圈直徑均為1.8cm，表明此時二者的抑菌能力相當;當m(2)為0.16 g時，二者對枯草芽孢桿菌的抑菌圈直徑均為2.0 cm，表明此時二者對枯草芽孢桿菌的抑菌能力相當。由此可見，2具有良好的抑菌性能。

表1 2的元素質(zhì)量和原子百分比Table 1 Mass percent and atomic percent of elements of 2

表2 2與青霉素的抑菌效果比較Table 2 The antibacterial properties of 2 and Penicillin

［1］周建華，于濤.聚硅氧烷季銨鹽抗菌柔軟整理劑的合成［J］.有機硅材料，2006，20(5):238 -242.

［2］顧卓.絲素/聚乙烯醇共混納米纖維制備及其抗菌功能化［D］.蘇州:蘇州大學，2008.

［3］金盈，吳友吉，杭志喜，等.納米硫化銀/偕胺肟復合纖維的制備及抑菌性能研究［J］.化學試劑，2012，34(10):899 -901.

［4］馬貴平，方大為，劉洋，等.電紡絲制備納米纖維及其應用［J］.材料科學與工程學報，2012，30(2):312 -321.

［5］呂夢青，曹鼎，石艷，等.靜電紡絲PET/PVA復合納米纖維膜的制備及性能［J］.化工進展，2012，31(11):2531-2534.

［6］吳燕，韓光亭，宮英，等.海藻酸銅纖維的抗菌及抑菌性能［J］.紡織學報，2011，32(7):13-16.

［7］Hyeyoung Kong，Jyongsik Jang.Antibacterial properties of novel poly(methyl methacrylate)nanofiber containing silver nanoparticles［J］.Langmuir，2008，24(5):2051-2056.

［8］王軍，葛婕，徐虹.載銅抗菌棉纖維的制備及其抗菌性能［J］.環(huán)境與健康雜志，2007，24(2):103 -106.

［9］張紅霞，陸艷，田偉，等.鍍銀纖維含量對織物抗菌性能的影響［J］.紡織學報，2011，32(9):38 -41.