銅鋅復(fù)合抗菌聚酯纖維的制備及性能研究

晉 縉，王朝生，王華平，吉 鵬，李益仁

(東華大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201620)

銅鋅復(fù)合抗菌聚酯纖維的制備及性能研究

晉 縉，王朝生*，王華平，吉 鵬，李益仁

(東華大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201620)

采用凝膠-溶膠法制備銅鋅納米復(fù)合抗菌劑(Cu-ZnO)，并通過原位聚合的方法引入到聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)聚合過程中，制備抗菌改性PET切片，再通過熔融紡絲制備抗菌改性PET纖維；利用X射線衍射和紅外吸收光譜對Cu-ZnO的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，利用差示掃描量熱分析、場發(fā)射掃描電鏡、振蕩法等對改性PET切片的熱性能和改性PET纖維的形貌、抗菌性能進(jìn)行了表征，并對Cu-ZnO的抗菌機(jī)理進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：制備的復(fù)合抗菌劑為Cu-ZnO， Cu-ZnO較ZnO具有更高的抗菌效果；Cu-ZnO具有促進(jìn)PET結(jié)晶的能力，起著異相成核劑的作用，添加Cu-ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1%后會(huì)阻礙PET的結(jié)晶；當(dāng)添加Cu-ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí)，改性PET切片的冷卻結(jié)晶溫度由190.0 ℃升至212.5 ℃，改性PET纖維對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率分別為91.2%和93.2%，具有良好的抗菌效果，纖維斷裂強(qiáng)度為2.6 cN/dtex，斷裂伸長率為32.8%；在ZnO中摻雜Cu2+，提高了ZnO對可見光的吸收范圍和強(qiáng)度，從而提高其抗菌效果。

聚對苯二甲酸乙二酯纖維 銅鋅復(fù)合抗菌劑 凝膠-溶膠法 原位聚合法 抗菌性能

聚酯纖維是目前合成纖維的第一大品種[1]。在各種服用纖維中，聚酯纖維與其他合成纖維相比，以其消費(fèi)者的可接受性、良好的可紡性以及資源可開發(fā)性，獲得了更廣泛的應(yīng)用。

隨著人們生活環(huán)境和水平的不斷提高，消費(fèi)者對紡織服裝的需求也隨之變化。從最開始以蔽體、保暖為目的的基本需求，到如今對時(shí)尚、流行等元素的美觀需求的同時(shí)，人們的追求也開始趨向于環(huán)保、健康的紡織材料。紡織品有利于微生物和細(xì)菌粘附在織物表面，進(jìn)而傳播，危害人體健康。人們在穿著服裝時(shí)，織物上會(huì)沾染很多人體分泌物，這為微生物提供營養(yǎng)，成為其寄居地[2]。紡織品成了疾病傳播的重要載體，這使得人們更加關(guān)注其安全健康性?？咕w維可以抑制細(xì)菌在織物上的繁殖生長，改善人們的生活環(huán)境?？咕w維的研究與開發(fā)已經(jīng)受到人們的重視，相信今后將會(huì)廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域[3]。

目前抗菌劑[4]主要有天然類、有機(jī)類和無機(jī)類，其中無機(jī)類抗菌劑由于其優(yōu)異的耐熱性較其他兩類抗菌劑更適宜作為聚酯纖維類抗菌劑使用。在無機(jī)抗菌劑中，納米氧化鋅(ZnO)具有無毒、無味，本身顏色為白色，價(jià)格低廉，同時(shí)又對皮膚無刺激，且具有較高熱穩(wěn)定性，不分解、不變質(zhì)等眾多優(yōu)點(diǎn)。雖然ZnO具有高效的抗菌效果，但是由于受到禁帶寬度[5]的限制，一般只在紫外光照射下對細(xì)菌、微生物等具有明顯的抑制和殺滅作用。然而，在到達(dá)地球的太陽光中，紫外光的占比僅為5%～7% ，單一的納米ZnO在弱紫外光的照射條件下抗菌性能較低。因此，拓寬其光響應(yīng)范圍來提高抗菌性能是十分必要的。通過離子摻雜的方式能夠在納米ZnO的晶格中引入更加多的氧空穴或者是引入更多的缺陷，為光致氧化反應(yīng)提供更多的活性位點(diǎn)，或者通過引入雜質(zhì)能級，擴(kuò)大對光的吸收方位，增強(qiáng)可見光的吸收能力。銅離子(Cu2+)的離子半徑為0.073 nm，而 Zn2+的離子半徑為0.074 nm，差別較小使得 Cu2+比較容易摻入到 ZnO的晶格中，從而提高納米ZnO的光催化活性[6]。作者通過凝膠-溶膠法制備了銅鋅復(fù)合抗菌劑(Cu-ZnO)，再通過原位聚合的方法制得抗菌聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，經(jīng)紡絲得到抗菌改性PET纖維，研究了抗菌改性PET及其纖維的性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料及試劑

六水合硝酸鋅、三水合硝酸銅、一水合檸檬酸、四氯乙烷、苯酚、氨水、穩(wěn)定劑磷酸三苯酯 (TPP)、防醚劑醋酸鋅( ZnAc)：均為分析純，國藥集團(tuán)藥業(yè)股份有限公司產(chǎn)；精對苯二甲酸(PTA)：工業(yè)級，恒力石化有限公司產(chǎn)；乙二醇(EG)：化學(xué)純，江陰華宏化纖有限公司產(chǎn)；乙二醇銻：化學(xué)純，遼寧市合成催化劑廠產(chǎn)。

1.2 主要設(shè)備及儀器

5L聚合實(shí)驗(yàn)裝置：揚(yáng)州普立特化工技術(shù)有限公司制；Polymer-V型雙螺桿紡絲機(jī)：日本 ABE 公司制；DHP-9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司制；立式壓力蒸汽消毒鍋：上海申安醫(yī)療器械廠制；Q-20型差示掃描量熱儀：美國 TA公司制；XL-I型復(fù)絲強(qiáng)伸度儀：上海新纖儀器公司制；D/majc-2550PC型X射線衍射儀：日本Rigaku公司制；Nicolet 8700型紅外測試儀：美國Nicolet公司制；S-4800型掃描電鏡：日本Hitachi公司制。

1.3 Cu-ZnO復(fù)合抗菌劑的制備

采用溶膠-凝膠法[7]制備Cu-ZnO復(fù)合抗菌劑。稱取一定量的硝酸鋅和硝酸銅(摩爾比為1.00:0.05)溶于200 mL蒸餾水，置于三口燒瓶中磁力攪拌至透明溶液；再加入一定量的檸檬酸磁力攪拌至充分溶解，其中硝酸鋅和檸檬酸的摩爾比為1.0:1.3；用恒壓滴定漏斗滴加氨水(質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%～28%)調(diào)節(jié)pH值為8；在80 ℃恒溫水浴蒸發(fā)水分形成濕凝膠，再在80 ℃真空干燥箱內(nèi)干燥24 h直至恒重，得到干凝膠；將干凝膠于空氣氣氛中600 ℃下，煅燒2 h，自然冷卻至室溫，研磨后得到Cu-ZnO納米復(fù)合抗菌劑。

1.4 抗菌改性PET切片的制備

抗菌改性PET的制備采用原位聚合、直接酯化法。將稱量好的PTA、EG以及催化劑乙二醇銻、 穩(wěn)定劑TPP和防醚劑ZnAc投入5 L聚合釜中，在240～250 ℃及0.3～0.4 MPa條件下進(jìn)行第一酯化反應(yīng)；當(dāng)?shù)谝货セ磻?yīng)釜中水的接收量達(dá)到理論值95%時(shí)，反應(yīng)結(jié)束，常壓酯化30 min左右；進(jìn)入第二酯化反應(yīng)階段，添加Cu-ZnO納米復(fù)合抗菌劑；縮聚階段，逐漸升高溫度，同時(shí)開始緩慢抽真空至100 Pa以下，控制反應(yīng)溫度在275～283 ℃，真空度為50 Pa，縮聚時(shí)間為2 h，反應(yīng)結(jié)束制得不同Cu-ZnO復(fù)合抗菌劑添加量的抗菌改性PET切片，其中Cu-ZnO復(fù)合抗菌劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%，0.5%，1.0%，2.0%的試樣分別標(biāo)記為1#，2#，3#，4#，純PET標(biāo)記為0#。

1.5 抗菌改性PET纖維的制備

將制得的抗菌改性PET切片在140 ℃條件下真空干燥24 h，對切片進(jìn)行熔融紡絲，得到預(yù)取向絲。螺桿I～I(xiàn)V 區(qū)的溫度分別為 280，294，290，290 ℃，計(jì)量泵溫度為289 ℃，組件溫度為290 ℃，彎管溫度為290 ℃，噴絲頭溫度為290 ℃，紡絲速度為800 m/min。對初生纖維進(jìn)行拉伸，熱箱溫度為80 ℃，熱盤溫度為160 ℃。0#，1#，2#，3#，4#PET切片制備的纖維對應(yīng)標(biāo)記為F-0#，F(xiàn)-1#，F(xiàn)-2#，F(xiàn)-3#，F(xiàn)-4#。

1.6 測試及表征

X射線衍射(XRD)：采用X射線衍線儀(管壓40 kV，電流300 mA，Cu-Kα)對試樣進(jìn)行物相分析。2θ為5°～90°，掃描速度2(°)/min。

紅外光譜(FTIR)：采用Nicolet8700型紅外光譜測試儀，溴化鉀研磨壓片，掃描波數(shù)為400～4 000cm-1，掃描次數(shù)為32，分辨率為4cm-1。

特性黏數(shù)([η])：采用直徑為0.8mm的烏氏黏度計(jì)進(jìn)行測試。溶劑選擇質(zhì)量比為1:1的苯酚-四氯乙烷溶液，待測溶液質(zhì)量濃度為5g/L，在(25±0.1)℃的恒溫槽中恒溫10min后進(jìn)行測試。

熱性能：采用Q-20型差示掃描量熱(DSC)測試。測試前將抗菌改性PET切片在130～140 ℃下真空干燥12h。氮?dú)鈿夥?，先?0 ℃/min的速度升溫到290 ℃，保持5min，消除熱歷史；然后再以10℃/min的速度降溫到30 ℃，保持3min；最后以10 ℃/min的速度升溫到290 ℃。

微觀形貌：采用S-4800型掃描電鏡得到纖維掃描電鏡(SEM)照片，觀察纖維截面的微觀形貌及其Cu-ZnO復(fù)合抗菌劑的分布。

力學(xué)性能：采用XL-Ⅰ型復(fù)合強(qiáng)伸度儀進(jìn)行測試。測試預(yù)加張力為5cN，拉伸速度為400mm/min，夾持距離為200mm。

紫外-可見光譜：取少量Cu-ZnO烘干后與硫酸鋇混合壓片，采用UV3600型紫外可見近紅外光譜儀測試，波長為200～800nm。

抗菌性能：按照GB/T20944.1—2007 對抗菌劑試樣進(jìn)行測試。取金黃色葡萄球菌或大腸桿菌典型菌落加入20mL液體培養(yǎng)基中，放入37 ℃恒溫振蕩箱中培養(yǎng)12h。用十倍稀釋法，將細(xì)菌懸液稀釋至含活菌濃度為(1～5)×108CFU/mL的接種菌液。取9個(gè)250mL三角燒瓶，分別為對照樣、抗菌樣和空白樣各3個(gè)，加入0.75g纖維試樣及70mL緩沖液。在9個(gè)錐形瓶中加入5mL接種菌液，放入37 ℃恒溫振蕩箱中以150r/min振蕩24h。用十倍稀釋法稀釋至合適倍數(shù)。從每個(gè)稀釋后的稀釋瓶中移取1mL至裝有固體培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中，涂布均勻，倒置平板在37 ℃下培養(yǎng)24h，記錄每個(gè)平板中的菌落數(shù)。抑菌率(Y) 按式(1)計(jì)算:

Y=(Wt-Qt)/Wt×100%

(1)

式中：Wt為對照樣振蕩接觸后試管內(nèi)的活菌濃度； Qt為抗菌樣經(jīng)振蕩接觸后試管內(nèi)的活菌濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 Cu-ZnO復(fù)合抗菌劑的XRD

從圖1可以看出： 2θ在31.7 °，34.3 °，36.2 °，47.4 °，56.5 °，62.8 °和67.8 °處的衍射峰與六角纖鋅礦ZnO的標(biāo)準(zhǔn)譜圖相吻合，分別對應(yīng)于六角纖鋅礦ZnO的(100)，(002) ，(101) ，(102) ，(110) ，(103) 和(112)晶面；Cu-ZnO納米復(fù)合抗菌劑與純ZnO的XRD圖譜相比，在2θ為38°附近出現(xiàn)了衍射峰，對應(yīng)于CuO的特征(111晶面) ，與單斜黑銅礦結(jié)構(gòu)的CuO標(biāo)準(zhǔn)譜圖相一致。這是由于部分Cu2+(離子半徑0.073nm)替代了ZnO晶格中的Zn2+(離子半徑0.074nm)形成固溶體[8]。

圖1 Cu-ZnO納米復(fù)合抗菌劑的XRD圖譜Fig.1 XRD patterns of antibacterial Cu-ZnO nanoparticles 1—ZnO；2—Cu-ZnO

2.2 Cu-ZnO復(fù)合抗菌劑的FTIR

從圖2可以看出：3 300～3 700 cm-1處的寬吸收帶是羥基(O—H)的伸縮振動(dòng)吸收峰，1 639 cm-1處的峰是O—H 彎曲振動(dòng)吸收峰，對應(yīng)于試樣表面羥基或者橋聯(lián)羥基的伸縮和彎曲振動(dòng)吸收峰，這是因?yàn)閆nO表面吸附水，多數(shù)情況下水發(fā)生解離生成吸附羥基；454 cm-1處是由于氧化性本征晶格Zn—O晶格的振動(dòng)，是ZnO的特征吸收峰，而1 110 cm-1處對應(yīng)Zn—O—Zn伸縮振動(dòng)吸收峰；波數(shù)在872 cm-1處的吸收峰是當(dāng)Cu2+對ZnO進(jìn)行摻雜時(shí)，當(dāng)摻雜濃度超過固溶度后，Cu2+會(huì)以CuO形式存在[9]，出現(xiàn)Cu—O的特征吸收峰。

圖2 Cu-ZnO納米復(fù)合抗菌劑的FTIRFig.2 FTIR spectra of antibacterial Cu-ZnO nanoparticles 1—ZnO；2—Cu-ZnO

2.3 抗菌改性PET的[η]

[η]是紡絲工藝參數(shù)設(shè)定的重要依據(jù)之一，通常[η]為0.65～0.71dL/g的PET切片具有較好的可紡性。從表1可知，當(dāng)納米復(fù)合抗菌劑Cu-ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%～2.0%時(shí)，抗菌改性PET切片的[η]為0.673～0.685dL/g，可紡性好。

表1 抗菌改性PET的[η]Tab.1 [η] of antibacterial PET

2.4 抗菌改性PET的熱性能

由圖 3和表2可知，與純PET相比，抗菌改性PET的結(jié)晶溫度(Tc)升高，且當(dāng)添加Cu-ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí)，Tc最大為212.5 ℃，同時(shí)，結(jié)晶度(Xc)和過冷度(?Tc)也有所提高，并且在添加Cu-ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%～0.5%時(shí)，Xc和?Tc逐漸增大，而添加量繼續(xù)增大時(shí)，Xc和?Tc減小。這是由于抗菌劑添加量較少時(shí)，抗菌劑起到異相成核的作用，從而促進(jìn)結(jié)晶，但含量過高時(shí)則會(huì)阻礙結(jié)晶；雖然PET分子具有較高的結(jié)構(gòu)規(guī)整性，具備較強(qiáng)的結(jié)晶能力，但是由于其分子鏈剛性大，玻璃化溫度高，阻礙了其分子鏈的運(yùn)動(dòng)，是一種半結(jié)晶聚合物，抗菌劑的添加，提高了其結(jié)晶性能。

圖3 抗菌改性PET的DSC曲線Fig.3 DSC curves of antibacterial PET

表2 抗菌改性PET的熱性能Tab.2 Thermal properties of antibacterial PET

注：Tm為熔融溫度；ΔHm為熔融焓；ΔHc為結(jié)晶焓。

2.5 抗菌改性PET纖維的力學(xué)性能

從表3可以看出：與純PET纖維(F-0#)相比，抗菌改性PET纖維(F-1#～F-4#)的力學(xué)性能有所下降，這是因?yàn)镃u-ZnO復(fù)合抗菌劑與PET基體相容性差，影響Cu-ZnO在PET基體中的分散性所致。隨著納米抗菌劑的加入，抗菌改性 PET纖維的斷裂強(qiáng)度呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，斷裂伸長率呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。這主要是因?yàn)榧{米抗菌劑的添加量較小(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～0.5%)時(shí)，分散比較均勻，主要起到應(yīng)力分散的作用，在一定程度上可以提高纖維的斷裂強(qiáng)度，降低纖維的斷裂伸長率；但當(dāng)納米抗菌劑的添加量較大(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%～2.0%)時(shí)，納米抗菌劑發(fā)生團(tuán)聚，納米抗菌劑的引入使抗菌改性PET纖維表面產(chǎn)生了應(yīng)力集中點(diǎn)，導(dǎo)致抗菌PET纖維的斷裂強(qiáng)度降低。其中，3#試樣即添加Cu-ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí)，改性PET纖維的斷裂強(qiáng)度為2.6 cN/dtex，斷裂伸長率為32.8%。

表3 抗菌改性PET纖維的力學(xué)性能Tab.3 Mechanical properties of antibacterial PET fiber

2.6 纖維形貌

從圖4可以看出，Cu-ZnO復(fù)合抗菌劑在纖維表面中分散較為均勻；當(dāng)Cu-ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%時(shí)，觀察到纖維表面的無機(jī)粒子尺寸變大，有團(tuán)聚現(xiàn)象存在，這是由于納米粒子具有較高表面能而導(dǎo)致納米粒子發(fā)生團(tuán)聚，團(tuán)聚現(xiàn)象的發(fā)生使纖維內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中點(diǎn)，導(dǎo)致纖維力學(xué)性能下降，同時(shí)還會(huì)對纖維的成形過程造成影響。因此，從纖維成形及力學(xué)性能角度來說，添加抗菌劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜超過1.0%。

圖4 抗菌改性PET纖維SEM照片F(xiàn)ig.4 SEM images of antibacterial PET fiber

2.7 抗菌性能分析

根據(jù) GB/T 20944.3—2008的規(guī)定可知，當(dāng)纖維或者織物對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率大于70%時(shí)，可以評價(jià)纖維或織物具有抗菌效果。從表4可知：純PET纖維對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率分別為14.6%和17.5%，不具有抗菌效果；隨著抗菌劑Cu-ZnO的加入，可以明顯改善PET纖維的抗菌效果，當(dāng)抗菌劑Cu-ZnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于1.0%時(shí)，改性PET纖維具有抗菌效果，抑菌率均大于90%，并且隨著抗菌劑Cu-ZnO的添加量的增多，抗菌效果越明顯。

表4 抗菌改性PET纖維的抗菌性能Tab.4 Antibacterial rate of antibacterial PET fibers

2.8 抗菌機(jī)理

ZnO和Cu-ZnO納米抗菌劑紫外-可見光譜圖如圖5所示。在370 nm處存在較大的吸收峰，對應(yīng)于其禁帶寬度能量(3.37 eV)，隨著Cu2+摻雜量的增加，Cu-ZnO納米抗菌劑對可見光的吸收范圍增強(qiáng)，而ZnO基本上不吸收可見光。

圖5 ZnO及Cu-ZnO抗菌劑的紫外-可見光譜Fig.5 Ultraviolet-visible light spectra of ZnO and Cu-ZnO antibacterial agent 1—ZnO；2—Cu-ZnO

這是由于Cu2+引入到了ZnO的晶格中，在其禁帶中引入了雜質(zhì)能級，減小了禁帶寬度，使價(jià)帶中的電子能夠接受波長較長的光引發(fā)后，先躍遷至雜質(zhì)能級，通過再次吸收能量，由雜質(zhì)能級躍遷至導(dǎo)帶，降低了受激所需的能量。因此在ZnO中摻雜Cu2+能夠加強(qiáng)其在可見光范圍內(nèi)的擴(kuò)展和吸收強(qiáng)度，使其可見光范圍內(nèi)的光響應(yīng)能力得到提高，抗菌性能也得到提高。

很多文獻(xiàn)報(bào)道了ZnO和Cu-ZnO[10]納米粒子的抗菌機(jī)理。當(dāng)纖維中Cu-ZnO抗菌劑受到能量大于其禁帶寬度的光照射時(shí)，價(jià)帶上的電子(e-)受激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶，在價(jià)帶上留下帶正電荷的空穴(H+)，e-和H+會(huì)與吸附在材料表面的氧氣、羥基和水等反應(yīng)產(chǎn)生氫氧根、氧負(fù)離子和過氧化氫等物質(zhì)。其中H+和氫氧根具有極強(qiáng)的氧化活性，可以使大部分有機(jī)物的化學(xué)鍵斷裂，因此能夠?qū)⒔M成微生物的各種成分分解，從而起到殺菌作用；此外，氧負(fù)離子具有較高的還原能力，也會(huì)起到抗菌作用。同時(shí)游離出來的Zn2+和Cu2+與細(xì)菌、微生物接觸時(shí)，會(huì)與細(xì)菌體內(nèi)的酶的功能基團(tuán)(—SH)結(jié)合，使其失活而導(dǎo)致細(xì)菌死亡[11]。

3 結(jié)論

a. Cu2+摻雜ZnO提高了ZnO對可見光的吸收范圍，提高了其抗菌效果。

b. Cu-ZnO抗菌劑具有促進(jìn)PET結(jié)晶的能力，起著異相成核劑的作用，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1.0%后會(huì)阻礙結(jié)晶。當(dāng)添加Cu-ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí)，改性PET的Tc由190 ℃升至212.5 ℃。

c.Cu-ZnO抗菌劑添加量增大會(huì)發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，影響纖維的力學(xué)性能，隨著Cu-ZnO添加量的增大，改性PET纖維的抗菌效果得到提高。當(dāng)添加抗菌劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí)，抗菌改性PET纖維對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率均大于90%，具有良好的抗菌效果，纖維斷裂強(qiáng)度為2.6cN/dtex，斷裂伸長率為32.8%。

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Preparation and properties of Cu-ZnO modified antibacterial polyester fiber

Jin Jin，Wang Chaosheng，Wang Huaping，Ji Peng，Li Yiren

(StateKeyLaboratoryforModificationofChemicalFibersandPolymerMaterials,CollegeofMaterialScienceandEngineering,DonghuaUniversity,Shanghai201620)

A nano copper-zinc oxide antibacterial agent (Cu-ZnO) was prepared by sol-gel method and was introduced into polyethylene terephthalate (PET) via in-situ polymerization to prepare an antibacterial modified PET chip which was produced into an antibacterial modified PET fiber via melt spinning process. The structure of Cu-ZnO was characterized by X-ray diffraction analysis (XRD) and infrared absorption spectroscopy. The thermal properties of the modified PET chip and the morphology and antibacterial behavior of the modified PET fiber were characterized by differential scanning calorimetry, field emission scanning electron microscopy and antibacterial test. The antibacterial mechanism of Cu-ZnO was analyzed. The results showed that Cu-ZnO nanoparticle was proved to be the target product, which was better than ZnO in antibacterial property; Cu-ZnO nanoparticle acting as a nucleating agent promoted the crystallization of PET, but hindered it as the mass fraction of Cu-ZnO exceeded 1%; the cool crystallization temperature of the modified PET chip rase from 190.0 ℃ to 212.5 ℃, the modified PET fiber had the antibacterial rate of 91.2% and 93.2%, respectively for E. coli and S. aureus, indicating a fairly good antibacterial activity, as the mass fraction of Cu-ZnO was 1%; the fiber possessed the breaking strength of 2.6 cN/dtex and elongation at break 32.8%; the incorporation of Cu2+into ZnO raised the visible light absorption range and intensity of ZnO, hence improved the antibacterial effect.

polyethylene terephthalate fiber; copper-zinc oxide antibacterial agent; sol-gel method; in-situ polymerization; antibacterial property

2016-12-22； 修改稿收到日期：2017- 02- 04。

晉縉(1990—)，女，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榭咕埘デ衅捌淅w維的制備。E-mail：Angel_1015@126.com。

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFB0302700)。

TQ342+.21

A

1001- 0041(2017)02- 0011- 06

* 通訊聯(lián)系人。E-mail：cswang@dhu.edu.cn。