具耐久性的易清洁及抗菌布料纳米颗粒涂层制备

【本文亮点】

1.超疏水，易清洁，抗菌布料制备方法

2.利用硅烷偶联剂增强CuO纳米颗粒与布料结合力以提高涂层耐清洗性能

3.涂层使用不含氟材料，工艺适合大规模低成本生产

【要点】

超疏水易清洁布料可节省清洗次数及能源消耗。如在表面上担载功能性纳米颗粒就可实现多功能节能布料。此种布料可应用在医疗保护及儿童服装等领域。现今大多数实验室研发的纳米颗粒涂层布料达不到实用所要求的清洗次数，因为颗粒在清洗或使用过程中会逐渐脱落，失去抗菌及其它设计功能。

本文介绍一种工艺路线，使用硅烷偶联剂增强CuO纳米颗粒与布料结合力（图1）。聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为疏水涂层，在此基础上担载CuO纳米颗粒在纤维表面。测试了三种硅烷偶联剂（AEAPTMS，APTES，MPTMS）及不同CuO名义担载量（Nominal Loading）的效果（图2）。优化状态下，涂层的水接触角（Water Contact Angle）可高于150度，水脱落角（Water Shedding Angle）小于5度。对大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）的抗菌效率分别可达99%，98%以上。经过超声波水洗及布料对磨后，布料仍可保持较高的水接触角（图3）及抗菌效率（表1）。布料的透气性及柔软度符合行业标准。

本文是和福州大学赖跃坤教授课题组及南洋理工大学材料科学与工程学院Eileen Fong博士课题组合作完成。

图1. （a）涂层工艺路线（b）试验的三种硅烷偶联剂：AEAPTMS，APTES，MPTMS

图2. 不同硅烷偶联剂及CuO纳米颗粒担载量对（a）水接触角（Water Contact Angle）及（b）脱落角（Water Shedding Angle）的影响

图3. 水接触角经过超声波水洗后的变化（a）固定硅烷偶联剂（APTES），不同CuO担载量（b）不同硅烷偶联剂，固定CuO担载量（8 g/m2）

表1. 不同硅烷偶联剂及CuO担载量布料经过超声波水洗后的抗菌效率

【小结】

该工作为提高多功能纳米颗粒布料涂层的耐久性提供了一个有效的途径。所研制的抗菌布料可考虑在医院环境进一步测试其实用效果。沿着本文思路，如果把图1中的和第三步互换，布料的耐清洗性能应可以进一步提高。另外，建议有兴趣的研究人员测试CuO布料的抗病毒性能。