CN110804868A

CN110804868A - 一种赋予织物防污抗菌性能的介孔硅组合物及其应用

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Publication number: CN110804868A
Application number: CN201910964926.5A
Authority: CN
Inventors: 董岸杰; 叶展鹏; 邓联东; 张建华
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2019-10-11
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2020-02-18
Anticipated expiration: 2039-10-11
Also published as: CN110804868B

Abstract

发明涉及一种赋予织物防污抗菌性能的介孔硅组合物及其应用，由表面具有防污功能团的防污介孔硅球和表面具有抗菌官能团的抗菌介孔硅球与聚硅氧烷类粘接剂组成的；其中防污介孔硅球占组合物质量比为10～63％，抗菌介孔硅球占组合物质量比为10～65％，粘结剂占组合物质量比为20％～45％。把织物浸在所述的介孔硅球组合物的四氢呋喃溶液中，旋涡震荡5～20分钟后，取出织物在100～150℃的烘箱中干燥，得到超疏水防污抗菌织物。所制备的超疏水防污抗菌织物的应用，可用于伤口敷贴，防护口罩、防护服以及防污防菌隔离装置上。同时具备长效抗菌性能；本发明设计的织物在日常生活、医疗以及可穿戴设备有着广泛的应用前景。

Description

一种赋予织物防污抗菌性能的介孔硅组合物及其应用

技术领域

本发明涉及一种赋予织物防污抗菌性能的介孔硅组合物，是由防污介孔硅球和抗菌介孔硅球以及聚硅氧烷类粘结剂组成的。特点是两种功能化介孔硅球的协同作用，使得织物表面具备疏水介孔硅的防污性能和季铵盐化介孔硅的抗菌性能，同时疏水介孔硅可进一步提高季铵盐介孔硅在织物表面的抗菌性能，这种组合物为实现织物表面的超疏水长久防污抗菌功能提供了简单有效的工艺方法。

背景技术

多数织物表面由于多孔结构以及一定的亲水性，极易滋生细菌、真菌等微生物，不仅对织物本身的透气性、舒适度等产生不良影响，对人类健康和安全也有极大的危险。尤其是当人体皮肤被擦破或划伤后，织物上的细菌、真菌等微生物极易引起伤口感染；此外多数医用织物不具备良好的防污抗菌能力，当使用过的织物未被有效杀菌处理后，极易导致传染病的发生。因此，开发一种具有良好的长效防污抗菌的织物在医疗、卫生、野外作业等十分重要。

当前抗菌织物的制备主要有两种过程：使用抗菌剂对纺织品进行后处理或在挤出过程中将一些稳定的抗菌材料加入合成织物。在制备过程中使用的抗菌材料主要有两种：释放型抗菌剂和接触型抗菌剂。对于释放型抗菌材料，随着抗菌材料在使用过程中的逐渐减少，抗菌性能会变弱；接触型抗菌材料需要细菌、真菌等微生物与抗菌材料有直接接触，在抗菌过程中，活细菌会产生代谢产物并且死后的细菌会残留在织物表面，这会阻碍抗菌材料的杀菌性能。有效的抗菌剂主要包括无机抗菌纳米粒子(Ag，TiO₂，ZnO，Ag@(ZnO或SiO₂))，有机抗菌材料(季铵化合物(QACs)，聚双胍，N-卤胺，壳聚糖和三氯生))和杂化颗粒(ZnO/壳聚糖和N-氯胺/SiO₂等)。

目前，已经有大量科研工作者进行了抗菌织物的设计和开发。这一过程中主要有两个挑战：一个挑战是由于部分抗菌织物含有较多的羟基官能团，具有很强的吸水性，使得织物很容易被污水污染，粘附大量细菌、真菌等微生物，从而导致抗菌织物的抗菌能力降低。另一个挑战是，无机/有机污染物或细菌、真菌等微生物会分泌难以除去的特定代谢产物而形成生物膜，阻碍抗菌剂与细菌等微生物的直接接触，使得织物的抗菌能力降低。为了获得具有长效抗菌性的织物，许多科学家多年来一直试图通过不同的方法设计和合成不同的疏水抗菌阳离子聚合物，如含季铵盐、胍盐等抗菌材料。然而，这些使用抗菌剂整理后的织物，只能在一定程度上减少细菌粘附，抗菌性能有限。

本发明通过将抗菌材料与超疏水防污表面结合，设计了具有高效防污抗菌性能的组合物，用于织物的防污抗菌修饰。方法是以聚二甲基硅氧烷为粘结剂，将所制备的防污介孔硅和抗菌介孔硅结合，通过浸涂工艺，实现织物表面的高效防污抗菌功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种同时具有抗污与长效抗菌性能的织物处理组合物，主要是设计两种功能化介孔硅球，通过协同作用赋予织物表面长效防污抗菌性能，提高织物的应用性能。

本发明是通过以下技术方案加以实现的：

本发明涉及一种赋予织物防污抗菌性能的介孔硅组合物，特征是由表面具有防污功能团的防污介孔硅球和表面具有抗菌官能团的抗菌介孔硅球与聚硅氧烷类粘结剂组成的；其中防污介孔硅球占组合物质量比为10～63％，抗菌介孔硅球占组合物质量比为10～65％，粘结剂占组合物质量比为20％～45％。

所述的组合物，特征是所述的防污介孔硅球为含氟碳链的介孔硅球或含疏水烷基链的介孔硅球，所述的介孔硅球平均粒径在40-60nm。

所述的组合物，特征是所述的抗菌介孔硅球为接枝有季铵盐类抗菌剂的介孔硅球，所述的介孔硅球平均粒径在30-60nm，Zeta电位20～40mV。

所述的组合物，特征是所述的含氟碳链的介孔硅球的含氟碳链为十七氟癸基或十三氟辛基，其中氟元素在介孔硅球中的质量含量为2％～20％。

所述的组合物，特征是所述的含疏水烷基链的介孔硅球的疏水烷基链为正辛基或正癸基，其中碳元素在介孔硅球中的质量含量为3％～33％。

所述的组合物，特征是所述的抗菌介孔硅球上的季铵盐类抗菌剂为N，N-二甲基-N-[3-(三甲氧硅)丙基]氯化十八烷基铵，其中N元素在介孔硅球中的质量含量为0.08％～1％。

所述的可赋予织物防污抗菌性能的组合物，特征是组合物中的粘结剂选为道康宁-184。

所述的组合物是含十七氟癸基的防污介孔硅球、N，N-二甲基-N-[3-(三甲氧硅)丙基]氯化十八烷基铵修饰的抗菌介孔硅球与道康宁-184形成的组合物。

所述的可赋予织物防污抗菌性能的组合物的使用方法，特征是把织物浸在所述的介孔硅球组合物的四氢呋喃溶液中，旋涡震荡5～20分钟后，取出织物在100～150℃的烘箱中干燥，得到超疏水防污抗菌织物。

所述的超疏水防污抗菌织物的应用，可用于伤口敷贴，防护口罩、防护服以及防污防菌隔离装置上。

所述的防污抗菌组合物中氟化或长烷基链修饰的防污介孔硅球(FM、OM)是由正硅酸四乙酯(TEOS)与三甲氧基[1H，1H，2H，2H-十七氟癸基]硅烷(TFDS)、三甲氧基[1H，1H，2H，2H-十三氟辛基]硅烷(TFOS)、正辛基三甲氧基硅烷(OTES)或正癸基三甲氧基硅烷(DTES) 进行水解、醇解反应制备；季铵盐化抗菌介孔硅球(NM)是由正硅酸四乙酯(TEOS)与N， N-二甲基-N-[3-(三甲氧硅)丙基]氯化十八烷基铵(TMSQ)的水解、醇解反应制备。利用浸涂工艺，以道康宁-184(P)为粘结剂，两种功能化介孔硅球为添加材料，结合织物(F)表面本身的粗糙度，制备出具有协同作用的防污抗菌织物。

所制备的超疏水防污抗菌织物具有很好的防污性能，同时具备长效抗菌性能。本发明设计的织物在日常生活、医疗以及可穿戴设备有着广泛的应用前景。

本发明的织物在具备超疏水防污抗菌性能，同时，制备成本较低，制备方法简单，反应过程温和，适用于多种表面粗糙的超疏水防污抗菌功能修饰。

附图说明

图1：实施例1，2，7未功能化介孔硅(a，d)、季铵盐化介孔硅(b，e)、氟化介孔硅 (c，f)的扫描(SEM)、透射(TEM)电镜图。从图中可见：三种纳米粒子整体形貌呈现球形，且尺寸较为均一，粒径在30～60nm。相比于氟化介孔硅，未功能化介孔硅以及季铵盐化介孔硅表面较为光滑。通过透射电镜可以直观看出氟化介孔硅内部存在明显的外辐射状孔隙，这是由于氟化硅氧烷会在介孔硅形成过程中存在微相分离，使得硅球内部存在孔隙结构以及表面呈现明显的粗糙样貌。

图2：实施例1，2，7三种介孔硅的红外光谱图(FTIR)。从图中可见：在三种介孔硅的红外光谱图中，均存在467cm^-1，799cm^-1，1093cm^-1三个Si-O-Si的特征吸收峰，其中3449cm^-1附近为Si-OH的的特征吸收峰；氟化介孔硅在1147cm^-1和1207cm^-1存在-CF₂、-CF₃的特征吸收峰，季铵盐化介孔硅相比于未功能化介孔硅在1484cm^-1、2864cm^-1和2925cm^-1处存在-CH2-、 -CH3的特征吸收峰，这是由于TMSQ分子中的含有较多的烷基导致。再结合Zeta电位数据，未功能化介孔硅电位为-9.5mV，季铵盐化介孔硅电位为24.8mV，氟化介孔硅电位为-11.5mV，季铵盐的正电位性使得介孔硅电位转为正电位，氟原子会降低电位，使得介孔硅的电位下降，这进一步表面我们成功制备出两种功能化介孔硅。

图3：实施例1，2，7氟化介孔硅以及季铵盐化介孔硅的能谱数据图，通过能谱的mapping 数据图，可以分别定性确定，两种功能化介孔硅均含有特征元素。

图4：实施例25功能化处理织物表面的扫描电镜图以及能谱数据图。未处理的织物表面光滑，有着织物纤维清晰的纹理结构；功能化处理后的织物表面粘接有大量的纳米介孔硅球，织物微观表面粗糙，织物纤维表面纹理被硅球所覆盖。通过图(c)的能谱数据分析进一步确定功能化处理后的织物表面含有季铵盐特征元素(N)，以及氟硅氧烷特征元素(F)。

图5：实施例25-31功能化处理织物表面的静态水接触角图。通过接触角测量可知，直接用聚二甲基硅氧烷处理的织物(图a)表面接触角达到近超疏水效果(133±2°)，用聚二甲基硅氧烷将未功能化介孔硅粘接在织物表面(图b)，也会获得近超疏水效果(144±2°)，织物F1，F2，F3，F4，F5，F6，F7(图c，d，e，f，g，h，i)，静态接触角分别为157±1°， 154±2°152±2°146±3°144±3°139±2°136±2°。当氟化介孔硅比例大于季铵盐比例时，织物表面具备超疏水性能，随着季铵盐化介孔硅比例的增加，织物表面的接触角逐渐降低，当只有季铵盐化介孔硅时，织物表面的接触角达到136±2°。

图6：实施例25处理后的织物具有优异的防污性能，水、甘油以及牛奶在处理后的织物表面会保持液滴状，不会浸润到织物内部，织物可以保持良好的防污性能。

图7：实施例25功能化织物表面粘接纳米球的稳定性的扫描电镜图(a，b)。图中结果说明：图(a)为未超声洗涤的织物扫描电镜图，图(b)为织物经过超声洗涤后的扫描电镜图，通过两图可以得到，功能化织物经过超声洗涤后表面粘接的纳米粒子仍在织物表面，这是由于聚二甲基硅氧烷将纳米小球紧密的粘接在织物的表面。

图8：实施例25、26、31用不同纳米粒子处理后织物的透气性能。在玻璃瓶中倒入一定质量的去离子水，再用织物封盖在玻璃瓶瓶口，置于室温下，分别在10天，20天，30天测定各个玻璃瓶的质量减少百分率。图中结果表明，与未处理的织物(F)相比，仅用粘结剂道康宁-184(P)处理的织物(F-P)，粘接有未功能化介孔硅的织物(F-P-M)以及接有不同比例功能化介孔硅的织物F1，F3，F7封盖的玻璃瓶，由于瓶内水分的挥发，质量均有减少，并且质量减少率相近，在10天，20天，30天分别约为4.17％，7.67％，14.01％。这说明我们所制备的组合液，并对织物本身的透气性能没有较大的影响。

图9：实施例25处理后织物的磨损前后扫描电镜图以及磨损后的静态接触角数据图。图 (a)为原始织物表面纹理结构，图(b)为经过10次循环摩擦(每次循环包括200次摩擦) 后织物表面纹理结构，图(c)可以观察出织物表面接触角随着摩擦循环次数的增加而逐渐减小，经过10次循环摩擦，织物的静态水接触角减小到131°，仍具备疏水性质。这可能是由于织物磨损后，原来粘附在织物表面的聚二甲基硅氧烷(P)以及功能化介孔硅的存在，使得织物仍具备一定疏水性质。织物接触角随着摩擦循环次数的增加逐渐减小，这是由于每次磨损，均会破坏织物表面的纹理结构，从而导致微纳结构的破坏，同时，摩擦循环次数的增多，也会使的织物表面的功能化介孔硅以及道康宁-184(P)分布不均匀，接触角随摩擦次数的增多而逐渐减小。

图10：实施实例25-31，织物的抗BSA蛋白粘附实验。实验表明，未处理过的织物，表面BSA蛋白粘附量为50.842μgcm^-2，用聚二甲基硅氧烷(P)处理后的织物(F-P)蛋白吸附量为35.355μgcm^-2，粘附有介孔硅的织物BSA蛋白吸附量为6.817μgcm^-2，织物F1、F2、F3、 F4、F5、F6、F7的BSA蛋白吸附量分别为：5.499μgcm^-2，5.622μgcm^-2，5.865μgcm^-2，9.928 μgcm^-2，9.988μgcm^-2，10.861μgcm^-2，11.826μgcm^-2。相对于未处理的织物，织物F3表面蛋白吸附量减少率达到88.46％。通过数据分析(两种硅球添加总质量为0.6g)，我们可以得到当两种功能化介孔硅比例为6:0，5:1，4:2时，织物的抗蛋白吸附能力较强；当比例为3:3，2:4， 1:5，0:6时，处理后的织物抗蛋白吸附能力逐渐减弱。这是由于，当FM含量占主导时，由于 FM使得织物表面具有超疏水能力，织物表面具有较强的抗蛋白吸附能力；当比例变为3:3时，此时NM占主导地位，织物表面不具备超疏水性能，同时蛋白粘附量增多，相比之前增多近40％。数据表明，两种介孔硅中，FM对抗蛋白粘附起主导作用，NM的增加，会导致抗BSA 蛋白能力的下降。

图11：实施实例25，织物F1与普通抗菌织物相比，抗大肠杆菌粘附性能测试。图(a)为未处理普通织物黏附大肠杆菌的SEM图，图(b)为织物F1黏附大肠杆菌的SEM图，图中结果说明：未处理的普通织物，细菌粘附数量较多，用两种纳米粒子处理后的织物细菌粘附量少，具备优异的抗细菌黏附性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。需要指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1未功能化介孔硅的制备

制备纳米球：取64mL的去离子水与9mL的无水乙醇混溶于250mL的圆底烧瓶中，加入0.3g二乙醇胺(DEA)，在60℃下搅拌5min后，再加入10.4mL的质量分数为25％十六烷基氯化铵(CTAC)，继续搅拌5min，最后用恒压滴液漏斗逐滴加入7.3g的正硅酸四乙酯(TEOS)，在60℃下反应3h。

离心洗涤并烘干：将反应所得的乳白色液体倒入离心管中，在9000rpm下离心20min，取下层乳白色沉淀，水洗三次，醇洗三次后置于25℃的真空烘箱中烘干24h。

洗脱模板：将烘干的固体研磨成粉末后，倒入配置好的500mL甲醇盐酸溶液中(甲醇盐酸溶液是按100mL无水甲醇：6mL盐酸配置而成)，于45℃磁力搅拌24h后离心再水洗、醇洗，最后将白色沉淀置于25℃真空烘箱中，烘干24h。

实施例2季铵盐化抗菌介孔硅的制备

取64mL的去离子水与9mL的无水乙醇混溶于250mL的圆底烧瓶中，加入0.2g DEA，在60℃下搅拌5min后，再加入10.4mL的质量分数为25％十六烷基氯化铵 (CTAC)，继续搅拌5min，然后加入7.3g的正硅酸四乙酯(TEOS)和1g质量分数为60％的N，N-二甲基-N-[3-(三甲氧硅)丙基]氯化十八烷基铵(TMSQ)异丙醇溶液，在30℃ 下反应5h。按实施例1方法进行后续的离心洗涤、烘干和洗脱模板，得到季铵盐化抗菌介孔硅球NM-1。测定NM-1的形貌、Zeta电位、粒径、红外光谱、能谱等，如表1和图1-图3所示。各测试方法见本说明书后面所附的“测定方法”。

实施例2～10

按实施例2方法，不同的是改变TMSQ的用量，得到不同季铵盐含量(N含量)的抗菌介孔硅球NM-2～5。如表1所示。

表1实施例2～6制备的抗菌介孔硅球结构性质

^a硅球上N元素的质量百分比含量实施例7

含氟碳链的介孔硅球的制备

参照实施例1介孔硅制备，取64mL的去离子水与9mL的无水乙醇混溶于250mL 的圆底烧瓶中，加入0.2g DEA，在60℃下搅拌5min后，再加入10.4mL的质量分数为25％十六烷基氯化铵(CTAC)，继续搅拌5min，然后加入7.3g的正硅酸四乙酯(TEOS) 和1g的三甲氧基[1H，1H，2H，2H-十七氟癸基]硅烷(TFDS)混溶后，逐滴加入配置好的乙醇水溶液中，在50℃下反应3h，步骤中的其他操作保持不变。后续烘干以及洗脱模板步骤也不变。得到氟化防污介孔硅球FM-1。如图1-3及表2。

实施例7-15

按实施例7方法，参照实施例1介孔硅制备，不同的是改变TFDS的用量以及用三甲氧基[1H，1H，2H，2H-十三氟辛基]硅烷(TFOS)，得到不同F元素含量的防污介孔硅球 FM-2～9。如表2所示。

表2实施例7-15制备的含氟碳链的防污介孔硅球结构性质

实施例16-23

按实施例7的制备的方法，操作同实施例3，不同的是用正辛基三甲氧基硅烷(OTES) 或正癸基三甲氧基硅烷(DTES)替代TFDS，并改变OTES或DTES的用量，制备疏水烷基链修饰的防污介孔硅球OM-1～9的Zeta电位、粒径。如表3所示。

表3实施例7-15制备的含疏水烷基链的介孔硅球结构性质

实施例25

分别称取0.2g的季铵盐化抗菌介孔硅(NM-1)、0.4g氟化防污介孔硅(FM-1)和粘结剂道康宁-184的A组分(184-A)0.2g，作为介孔硅球组合物成分I；同时准备粘结剂道康宁 -184的B组分(184-B)0.02g，作为介孔硅球组合物成分II，备用。

将织物分别用甲醇和十六烷基苯磺酸钠的水溶液洗涤三次烘干后，裁剪为4cm×8cm。把上述介孔硅球组合物成分I加入到20mL的四氢呋喃溶液中，超声30min，然后将裁减好的织物浸入其中，再加入介孔硅球组合物成分II(道康宁-184的B组分(184-B)0.02g)，旋涡震荡5min，将织物取出，置于130℃的烘箱中6h，烘干织物，则在织物表面形成本专利所述的赋予织物防污抗菌性能的介孔硅球组合物MC-1，所得织物编号F3。

F3的扫描电镜图(SEM)、元素能谱图(Mapping)、水接触角、织物增重率、透气性、粘接强度、防污性、抗蛋白性能、抗菌等性能如图4～图11所示，以及表4。各测试方法见本说明书后面所附的“测定方法”。

实施例26-31

按实施例25的方法，操作同实施例25，不同的是改变两种介孔硅球的质量比，制备出不同组成的介孔硅球组合物，组成性能见表4所示以及图5(b)，图9。

表4不同FM-1/NM-1质量比制备的组合物处理织物的性能分析

*表征织物的透气性能。

实施例32-49

按实施例25的方法，操作同实施例25，不同的是改变两种介孔硅球的种类和质量比，制备出不同组成的介孔硅球组合物，组成见表5，性能见表6所示。

表5实施例32-49组合物的组成

*FM/NM/184为组合物中防污介孔硅球/抗菌介孔硅球/道康宁184的质量百分比

^#表征织物上形成的组合物涂层质量

表6实施例32-49组合物的织物涂层的性能

*表征织物的透气性能。

介孔硅以及织物性能的表征方法：

扫描电镜下介孔硅形貌及织物表面形貌分析以及元素能谱分析：

用场发射扫描电子显微镜(SEM)(HITACHI S-4800,Hitachi)对所制备的介孔硅、季铵盐化介孔硅以及氟化介孔硅进行形貌表征。SEM表征之前，所有待测样品在氩气保护下表层镀金90s处理以增强样品的导电性能。在加速电压为5kV，工作距离为10-15mm的条件下，在50-100k放大倍数下观察形貌。

观察织物表面形貌时，喷金时间延长为120s，加速电压仍未5kV，放大倍数在10-30k 倍数下观察。

元素能谱分析时，采用高电压15kV，纳米球放大倍数50-100k，面扫7次，取最终图像进行分析元素以及含量。织物表面元素分析时，电压15kV，放大倍数为10-20k，避免高压对织物形貌的破坏。

织物的质量增长率(％)可用公式1计算：

其中，W₀为表面处理前织物的质量，W₁为处理后织物的质量，测量结果取三次平行实验的均值。表征表面修饰上介孔硅球组合物的量。

傅里叶红外(FTIR)分析：

用BRUKER Vertex 70型傅里叶变换红外光谱仪来分析样品表面官能团组成，扫描范围设定为500-4000cm^-1。将纳米微球的固体样品与溴化钾混合，研磨至细粉末并制成圆形片以进行测量。

表面水接触角测试(WCA)：

采用德国KRUS光学接触角测量仪DSA100来测量不锈钢基材处理前后表面静态接触角 (water contact angle,WCA)。具体采用座滴法在室温下测定，将样品放置在样品台上，调节样品和摄像机焦距，然后将5μL的去离子水滴在基材表面，当液滴与材料表面的夹角恒定不变时读数。所有样品的测试结果为十个平行测定的平均值和标准偏差。

织物防污性能测试：

分别取甲基橙染色的水、甘油以及牛奶为污染液，滴加在织物F3和未处理的织物上，120 s后观察液滴的浸润状态。

织物透气性测试：

未处理织物、PDMS处理后的织物、PDMS粘接MSNs处理后的织物、织物F1、织物F3、织物F7，在体积为25mL的玻璃瓶中加入20mL的去离子水。将织物裁剪为1.5cm×1.5cm圆形，用双面胶将织物粘在玻璃瓶口上，计算10d、20d、30d各组玻璃瓶质量减少率，每种织物做五个平行样，取平均值。

质量减少率计算公式2：

其中，M_X为经过X天后玻璃瓶和织物的总质量，M₀为玻璃瓶和织物的初始质量，测量结果取三次平行实验的均值。相同时间内，质量减少率越大，织物的透气性越好。

组合物粘结稳定性：

将处理后的织物用镊子浸入到去离子水中，在180W功率下超声处理300min，取出样品通过扫描电镜观测超声前后织物表面的纳米粒子粘结状态。

织物的耐磨性测试：实际应用过程中，织物会存在一定的磨损，砂纸磨损试验是评价材料表面耐磨性的有效途径。在本实验中，使用碳化硅砂纸及砝码对织物进行砂纸磨损试验，具体方法如下：将样品(1cm×4cm)待测面朝下放在200目的砂纸上方，并在样品另一面放上200g砝码并沿标尺移动10cm，然后将样品反向移动至初始位置，上述过程每200次定义为一次摩擦循环。对样品进行摩擦1，2，3，4，5，6，7，8，9， 10次来研究经过机械磨损后表面水接触角来来确定织物的机械稳定性。水接触角越大，表明织物的磨损后疏水稳定性越好。

织物抗蛋白粘附测试：

蛋白吸附实验采用的测试方法是BCA蛋白试剂盒法。其原理是在碱性条件下，当BCA与蛋白质结合时，蛋白质会把Cu²⁺还原成Cu⁺，而一个Cu⁺能够螯合二个BCA分子，因此工作试剂由原来的苹果绿形成紫色复合物，并且在562nm处有较高的吸光度并且与蛋白质浓度成正比。本实验中所用的蛋白质是常用的牛血清白蛋白(BSA)。根据BCA蛋白试剂盒的说明书，配制一系列浓度的标准蛋白溶液即分别为0，2.5，5， 10，20，40，200μg/mL。测定这些标准蛋白溶液在562nm波长处的吸光度，最后以吸光度为横坐标、蛋白浓度为纵坐标绘制蛋白BSA标准曲线。

将织物裁剪为1cm×4cm；在4mL试管中加2mL的2μgmL^-1的BSA的PBS溶液， 37℃摇床孵化2h，取出织布在2mL的PBS中快速洗涤，再将织布放入2mL的PBS 溶液的试管中，超声1h将粘附在织布上的PBS洗掉，取出织布后，再向试管加入2mL 的工作试剂，在60℃烘箱中孵育1h，冷却至室温后在562nm处测量吸光度。蛋白吸附量的计算公式3如下：

式中C为测出的蛋白质浓度(μgmL^-1)，V是蛋白清洗液磷酸缓冲溶液的体积(该实验取2mL)，S为待测织物的表面积(cm²)。单位面积的BSA吸附量越多，说明织物的抗蛋白粘附能力越弱。

织物抗大肠杆菌黏附能力测试：

本发明选用大肠杆菌来检测织物F3的抗细菌粘附性能。具体实验步骤如下：将样品(1cm× 1cm)用PBS冲洗三次，在紫外光照射下灭菌30分钟，置于24孔板中并用1mL细菌悬浮液 (10⁶CFU mL^-1)覆盖。在37℃培养箱中培养4小时。然后用PBS洗涤基质三次以除去任何未附着的细菌。用2.5％的戊二醛于4℃对细菌隔夜固定，固定完毕吸弃戊二醛，用PBS轻轻漂洗三次，然后用50％、75％、95％和100％的乙醇连续脱水10min。将样品干燥后在扫描电镜下观察；对照组—未处理织物没有置于细菌悬浮液中，其余操作同实验组。见图11，观察每个样品上的三个不同位置并计数粘附细菌的平均数量。

织物抗菌能力测试：

探究防污介孔硅与抗菌介孔硅不同质量比对织物抗菌性能的影响：先将织物裁剪为2cm×2 cm，然后用紫外灯照灭菌60min；在六孔板中制备琼脂板，分别配置大肠杆菌和金黄色葡萄球菌浓度为10⁸CFU mL^-1的PBS菌液,后稀释菌液至10⁴CFU mL^-1，取1mL菌液于六孔板中，用砝码将功能化织布压入六孔板中，1min取出织物，将接触琼脂面朝上放置于新六孔板中，在37℃烘箱中培养，静置24h。将织布取出，在2mL的PBS溶液中旋涡震荡15s，洗脱粘附在织物上的细菌菌，取100μL菌液进行涂板，于37℃恒温箱中培养24h，计数结果取三次平行实验的均值。

织物抗菌率计算公式4：

织物抗菌率越大，说明织物的抗菌性能越强。

Claims

1.一种赋予织物防污抗菌性能的介孔硅组合物，其特征是由表面具有防污功能团的防污介孔硅球和表面具有抗菌官能团的抗菌介孔硅球与聚硅氧烷类粘接剂组成的；其中防污介孔硅球占组合物质量比为10～63％，抗菌介孔硅球占组合物质量比为10～65％，粘结剂占组合物质量比为20％～45％。

2.权利要求1所述的组合物，其特征是所述的防污介孔硅球为含氟碳链的介孔硅球或含疏水烷基链的介孔硅球，所述的介孔硅球平均粒径在40-60nm。

3.权利要求1所述的组合物，其特征是所述的抗菌介孔硅球为接枝有季铵盐类抗菌剂的介孔硅球，所述的介孔硅球平均粒径在30-60nm，Zeta电位20～40mV。

4.权利要求2所述的组合物，其特征是所述的含氟碳链的介孔硅球的含氟碳链为十七氟癸基或十三氟辛基，其中氟元素在介孔硅球中的质量含量为2％～20％。

5.权利要求2所述的组合物，其特征是所述的含疏水烷基链的介孔硅球的疏水烷基链为正辛基或正癸基，其中碳元素在介孔硅球中的质量含量为3％～33％。

6.权利要求3所述的组合物，其特征是所述的抗菌介孔硅球上的季铵盐类抗菌剂为N，N-二甲基-N-[3-(三甲氧硅)丙基]氯化十八烷基铵，其中N元素在介孔硅球中的质量含量为0.08％～1％。

7.权利要求1所述的组合物，特征是所述的粘结剂为道康宁-184。

8.权利要求1所述的组合物，其特征是十七氟癸基修饰的防污介孔硅球、N，N-二甲基-N-[3-(三甲氧硅)丙基]氯化十八烷基铵修饰的抗菌介孔硅球与道康宁-184形成的组合物。

9.权利要求1所述的可赋予织物防污抗菌性能的组合物的使用方法，特征是把织物浸在所述的介孔硅球组合物的四氢呋喃溶液中，旋涡震荡5～20分钟后，取出织物在100～150℃的烘箱中干燥，得到超疏水防污抗菌织物。

10.权利要求1所述的组合在物超疏水防污抗菌织物的应用，用于伤口敷贴、防护口罩、防护服以及防污防菌隔离装置上。