Salamat sa pagbisita sa Nature.com. Ang bersyon sa browser nga imong gigamit adunay limitado nga suporta sa CSS. Alang sa labing maayo nga mga resulta, among girekomendar ang paggamit sa mas bag-ong bersyon sa imong browser (o i-off ang compatibility mode sa Internet Explorer). Sa kasamtangan, aron masiguro ang padayon nga suporta, among gipakita ang site nga wala’y istilo o JavaScript.
Karon, ang mga gamit nga panapton nga adunay mga kabtangan nga antibacterial mas popular. Bisan pa, ang cost-effective nga produksyon sa functional nga mga panapton nga adunay lig-on ug makanunayon nga performance nagpabilin nga usa ka hagit. Ang polyvinyl alcohol (PVA) gigamit sa pag-usab sa polypropylene (PP) nonwoven fabric, ug dayon ang silver nanoparticles (AgNPs) gi-deposito sa situ aron makagama og PVA-modified AgNPs-loaded PP (gitawag nga AgNPs). /PVA/PP) nga panapton. Ang encapsulation sa PP fibers gamit ang PVA coating makatabang sa kamahinungdanon sa pagpalambo sa adhesion sa loaded Ag NPs ngadto sa PP fibers, ug Ag / PVA / PP nonwovens nagpakita sa kamahinungdanon milambo mekanikal nga mga kabtangan ug resistensya sa Escherichia coli (gitawag nga E. coli). Kasagaran, Ag / PVA / PP nonwoven panapton nga gihimo sa 30mM pilak ammonia konsentrasyon adunay mas maayo nga mekanikal nga mga kabtangan, ug ang antibacterial proteksyon rate batok sa E. coli moabot 99.99%. Ang panapton nagpabilin nga maayo kaayo nga kalihokan sa antibacterial pagkahuman sa 40 nga paghugas ug adunay potensyal alang sa balik-balik nga paggamit. Dugang pa, ang Ag / PVA / PP nga dili hinabol nga panapton adunay lapad nga mga prospect sa aplikasyon sa industriya tungod sa maayo nga air permeability ug moisture permeability. Dugang pa, nakahimo usab kami og roll-to-roll nga teknolohiya ug nagpahigayon og preliminary exploration aron sulayan ang posibilidad niini nga pamaagi.
Sa nagkalawom nga globalisasyon sa ekonomiya, ang dinagkong lihok sa populasyon nakadugang pag-ayo sa posibilidad sa pagpasa sa virus, nga nagpatin-aw ngano nga ang nobela nga coronavirus adunay kusog nga katakus nga mikaylap sa tibuuk kalibutan ug lisud nga mapugngan ang1,2,3. Niini nga pagsabut, adunay dinalian nga panginahanglan sa paghimo og bag-ong mga materyales nga antibacterial, sama sa polypropylene (PP) nga mga nonwoven, ingon nga medikal nga mga materyal nga panalipod. Ang polypropylene nga dili hinabol nga panapton adunay mga bentaha sa ubos nga densidad, kemikal nga pagkawalay mahimo ug ubos nga gasto4, apan walay antibacterial nga abilidad, mubo nga serbisyo sa kinabuhi ug ubos nga proteksyon nga kahusayan. Busa, kini mao ang sa dako nga importansya sa paghatag antibacterial kabtangan sa PP nonwoven nga mga materyales.
Ingon usa ka karaan nga ahente nga antibacterial, ang pilak nakaagi sa lima ka yugto sa pag-uswag: colloidal silver solution, silver sulfadiazine, silver salt, protina nga pilak ug nanosilver. Ang mga nanopartikel nga pilak labi nga gigamit sa mga natad sama sa medisina5,6, conductivity7,8,9, gipaayo sa nawong nga pagsabwag sa Raman10,11,12, catalytic degradation sa mga tina13,14,15,16 ug uban pa. pagbatok sa bakterya, kalig-on, ubos nga gasto ug pagkadawat sa kinaiyahan17,18,19. Dugang pa, ang mga nanopartikel nga pilak nga adunay dako nga espesipikong lugar sa nawong ug taas nga kalihokan sa antibacterial mahimong ilakip sa mga panapton nga balhibo sa karnero20, mga panapton nga gapas21,22, mga panapton nga polyester ug uban pang mga panapton aron makab-ot ang kontrolado, padayon nga pagpagawas sa mga partikulo sa pilak nga antibacterial23,24. Kini nagpasabot nga pinaagi sa pag-encapsulate sa AgNPs, posible nga makahimo og PP nga mga panapton nga adunay kalihokan nga antibacterial. Bisan pa, ang PP nonwovens kulang sa mga functional nga grupo ug adunay ubos nga polarity, nga dili maayo sa encapsulation sa AgNPs. Aron mabuntog kini nga disbentaha, ang pipila ka mga tigdukiduki misulay sa pagdeposito sa Ag nanoparticle sa ibabaw sa PP nga mga panapton gamit ang lain-laing mga pamaagi sa pagbag-o lakip na ang plasma spraying26,27, radiation grafting28,29,30,31 ug surface coating32. Pananglitan, Goli et al. [33] nagpaila sa usa ka protina nga taklap sa ibabaw sa PP nonwoven panapton, ang amino acids sa periphery sa protina layer mahimong magsilbi nga angkla punto alang sa pagbugkos sa AgNPs, sa ingon pagkab-ot sa maayo nga antibacterial kabtangan. kalihokan. Nakaplagan ni Li ug mga kauban sa trabaho 34 nga ang N-isopropylacrylamide ug N-(3-aminopropyl)methacrylamide hydrochloride nga gisumbak sa ultraviolet (UV) nga etching nagpakita sa kusog nga antimicrobial nga kalihokan, bisan kung ang proseso sa UV etching komplikado ug makapaubos sa mekanikal nga mga kabtangan. mga lanot. . Ang Oliani et al nag-andam og Ag NPs-PP gel films nga adunay maayo kaayo nga antibacterial nga kalihokan pinaagi sa pretreating nga lunsay nga PP nga adunay gamma irradiation; apan, ang ilang pamaagi komplikado usab. Sa ingon, nagpabilin nga usa ka hagit ang episyente ug dali nga makahimo og mga recyclable nga polypropylene nonwoven nga adunay gitinguha nga kalihokan nga antimicrobial.
Sa kini nga pagtuon, ang polyvinyl alkohol, usa ka mahigalaon sa kalikopan ug mubu nga materyal nga lamad nga adunay maayo nga abilidad sa paghimo sa pelikula, taas nga hydrophilicity, ug maayo kaayo nga pisikal ug kemikal nga kalig-on, gigamit aron mabag-o ang mga panapton nga polypropylene. Ang glucose gigamit ingon usa ka ahente nga pagkunhod36. Ang pagtaas sa enerhiya sa nawong sa giusab nga PP nagpasiugda sa pinili nga pagdeposito sa AgNPs. Kon itandi sa lunsay nga panapton nga PP, ang giandam nga Ag / PVA / PP nga panapton nagpakita sa maayo nga pag-recycle, maayo kaayo nga antibacterial nga kalihokan batok sa E. coli, maayo nga mekanikal nga mga kabtangan bisan human sa 40 nga mga siklo sa paghugas, ug mahinungdanon nga breathability, sex ug moisture permeability.
Ang PP nonwoven nga tela nga adunay espesipikong gibug-aton nga 25 g/m2 ug gibag-on nga 0.18 mm gihatag sa Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Jiyuan, China) ug giputol sa mga sheet nga may sukod nga 5 × 5 cm2. Ang pilak nga nitrate (99.8%; AR) gipalit gikan sa Xilong Scientific Co., Ltd. (Shantou, China). Ang glucose gipalit gikan sa Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Fuzhou, China). Ang polyvinyl alcohol (industrial grade reagent) gipalit gikan sa Tianjin Sitong Chemical Factory (Tianjin, China). Ang deionized nga tubig gigamit isip solvent o rinse ug giandam sa among laboratoryo. Ang nutrient agar ug sabaw gipalit gikan sa Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (Beijing, China). Ang E. coli strain (ATCC 25922) gipalit gikan sa Zhangzhou Bochuang Company (Zhangzhou, China).
Ang resulta nga PP tissue gihugasan sa ultrasound sa ethanol sulod sa 15 minutos. Ang resulta nga PVA gidugang sa tubig ug gipainit sa 95 ° C sulod sa 2 ka oras aron makakuha og tubig nga solusyon. Dayon ang glucose natunaw sa 10 ml nga solusyon sa PVA nga adunay mass fraction nga 0.1%, 0.5%, 1.0% ug 1.5%. Ang giputli nga polypropylene nonwoven nga panapton gituslob sa PVA/glucose solution ug gipainit sa 60°C sulod sa 1 ka oras. Human makompleto ang pagpainit, ang PP-impregnated nonwoven nga panapton gikuha gikan sa PVA/glucose solution ug gipauga sa 60 ° C sulod sa 0.5 ka oras aron maporma ang PVA film sa ibabaw sa web, sa ingon makakuha og PVA/PP composite. panapton.
Ang pilak nga nitrate matunaw sa 10 ml nga tubig nga adunay kanunay nga pagkutaw sa temperatura sa kwarto ug ang ammonia idugang sa tinulo hangtod ang solusyon mausab gikan sa tin-aw ngadto sa brown ug tin-aw pag-usab aron makuha ang pilak nga solusyon sa ammonia (5-90 mM). Ibutang ang PVA/PP nonwoven fabric sa silver ammonia solution ug ipainit kini sa 60°C sulod sa 1 ka oras aron maporma ang Ag nanoparticle in situ sa ibabaw sa panapton, dayon hugasan kini sa tubig tulo ka beses ug uga sa 60°C. C sulod sa 0.5 ka oras aron makuha ang Ag/PVA/PP composite fabric.
Human sa pasiuna nga mga eksperimento, nagtukod kami og roll-to-roll nga mga ekipo sa laboratoryo alang sa dinagkong produksyon sa composite nga mga panapton. Ang mga roller gihimo sa PTFE aron malikayan ang dili maayo nga mga reaksyon ug kontaminasyon. Atol niini nga proseso, ang oras sa impregnation ug ang gidaghanon sa adsorbed nga solusyon mahimong kontrolado pinaagi sa pag-adjust sa gikusgon sa mga roller ug sa gilay-on tali sa mga roller aron makuha ang gitinguha nga Ag / PVA / PP composite nga panapton.
Ang tissue surface morphology gitun-an gamit ang VEGA3 scanning electron microscope (SEM; Japan Electronics, Japan) sa usa ka paspas nga boltahe nga 5 kV. Ang kristal nga istruktura sa mga silver nanoparticle gisusi sa X-ray diffraction (XRD; Bruker, D8 Advanced, Germany; Cu Kα radiation, λ = 0.15418 nm; boltahe: 40 kV, kasamtangan: 40 mA) sa han-ay sa 10-80 °. 2θ. Ang Fourier transform infrared spectrometer (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation) gigamit sa pag-analisar sa kemikal nga mga kinaiya sa gibag-o nga polypropylene nga panapton. Ang PVA modifier content sa Ag/PVA/PP composite fabrics gisukod pinaagi sa thermogravimetric analysis (TGA; Mettler Toledo, Switzerland) ubos sa nitrogen stream. Ang inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Hong Kong) Co., Ltd.) gigamit sa pagtino sa pilak nga sulod sa Ag/PVA/PP composite fabrics.
Ang air permeability ug water vapor transmission rate sa Ag/PVA/PP composite fabric (specification: 78×50cm2) gisukod sa usa ka third-party testing agency (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) uyon sa GB/T. 5453-1997 ug GB/T 12704.2-2009. Alang sa matag sample, napulo ka lainlaing mga punto ang gipili alang sa pagsulay, ug ang datos nga gihatag sa ahensya mao ang kasagaran sa napulo ka puntos.
Ang kalihokan sa antibacterial sa Ag / PVA / PP composite nga panapton gisukod sumala sa mga sumbanan sa China GB / T 20944.1-2007 ug GB / T 20944.3- gamit ang agar plate diffusion method (qualitative analysis) ug shake flask method (quantitative analysis). . matag usa sa 2008. Ang antibacterial nga kalihokan sa Ag / PVA / PP composite nga panapton batok sa Escherichia coli gitino sa lainlaing mga oras sa paghugas. Para sa agar plate diffusion method, ang test Ag/PVA/PP composite fabric gisumbag ngadto sa disk (diameter: 8 mm) gamit ang punch ug gitaod sa agar Petri dish nga gisudlan sa Escherichia coli (ATCC 25922). ; 3.4 × 108 CFU ml-1) ug dayon i-incubate sa 37°C ug 56% relative humidity sulod sa gibana-bana nga 24 ka oras. Ang zone of inhibition gi-analisar nga patayo gikan sa sentro sa disk ngadto sa sulod nga sirkumperensiya sa naglibot nga mga kolonya. Gamit ang shake flask method, usa ka 2 × 2 cm2 flat plate ang giandam gikan sa gisulayan nga Ag/PVA/PP composite fabric ug gi-autoclave sa sabaw nga palibot sa 121°C ug 0.1 MPa sulod sa 30 minutos. Human sa autoclaving, ang sample gituslob sa usa ka 5-mL Erlenmeyer flask nga adunay sulod nga 70 mL sa broth culture solution (konsentrasyon sa suspensyon 1 × 105-4 × 105 CFU/mL) ug dayon i-incubate sa usa ka oscillating temperature nga 150 °C. rpm ug 25°C sulod sa 18 ka oras. Human sa pag-uyog, pagkolekta sa usa ka piho nga kantidad sa bacterial suspension ug dilute kini napulo ka pilo. Tigoma ang gikinahanglan nga gidaghanon sa lasaw nga bacterial suspension, ipakaylap kini sa agar medium ug kultura sa 37°C ug 56% relative humidity sulod sa 24 oras. Ang pormula sa pagkuwenta sa pagkaepektibo sa antibacterial mao ang: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), diin ang C ug A mao ang gidaghanon sa mga kolonya human sa 24 ka oras, matag usa. Gitikad sa control group ug Ag/PVA/PP composite tissue.
Ang kalig-on sa Ag / PVA / PP composite nga mga panapton gisusi pinaagi sa paghugas sumala sa ISO 105-C10: 2006.1A. Atol sa paghugas, ituslob ang test Ag/PVA/PP composite fabric (30x40mm2) sa aqueous solution nga adunay commercial detergent (5.0g/L) ug hugasi kini sa 40±2 rpm ug 40±5 rpm/min. taas nga tulin. °C 10, 20, 30, 40 ug 50 nga mga siklo. Human sa paghugas, ang panapton gihugasan sa tulo ka beses sa tubig ug gipauga sa temperatura nga 50-60 ° C sulod sa 30 minutos. Ang pagbag-o sa sulud sa pilak pagkahuman sa paghugas gisukod aron mahibal-an ang lebel sa kalihokan sa antibacterial.
Gipakita sa Figure 1 ang schematic diagram sa paggama sa Ag / PVA / PP composite nga panapton. Sa ato pa, ang PP nonwoven nga materyal gipaunlod sa usa ka sinagol nga solusyon sa PVA ug glucose. Ang PP-impregnated non-woven nga materyal gipauga aron ayohon ang modifier ug pagkunhod sa ahente aron mahimong usa ka sealing layer. Ang pinauga nga polypropylene nonwoven nga tela gituslob sa usa ka silver ammonia solution aron ideposito ang silver nanoparticle sa situ. Ang konsentrasyon sa modifier, ang molar ratio sa glucose ngadto sa silver ammonia, ang konsentrasyon sa silver ammonia ug ang reaksyon nga temperatura makaapekto sa ulan sa Ag NPs. importante nga mga hinungdan. Ang Figure 2a nagpakita sa pagsalig sa anggulo sa kontak sa tubig sa Ag / PVA / PP nga panapton sa konsentrasyon sa modifier. Kung ang konsentrasyon sa modifier mosaka gikan sa 0.5 wt.% ngadto sa 1.0 wt.%, ang contact angle sa Ag / PVA / PP nga panapton mikunhod pag-ayo; kung ang konsentrasyon sa modifier mosaka gikan sa 1.0 wt.% ngadto sa 2.0 wt.%, kini halos dili mausab. Ang Figure 2 b nagpakita sa SEM nga mga hulagway sa lunsay nga PP fibers ug Ag / PVA / PP nga mga panapton nga giandam sa 50 mM silver ammonia concentration ug lain-laing molar ratios sa glucose ngadto sa silver ammonia (1: 1, 3: 1, 5: 1, ug 9: 1). . hulagway. ). Ang resulta nga PP fiber medyo hapsay. Human sa encapsulation sa PVA film, ang pipila ka mga lanot gipapilit; Tungod sa pagbutang sa pilak nga mga nanopartikel, ang mga lanot mahimong medyo bagis. Samtang ang ratio sa molar sa pagkunhod sa ahente ngadto sa glucose nagdugang, ang gideposito nga layer sa Ag NPs anam-anam nga mobaga, ug samtang ang molar ratio mosaka ngadto sa 5: 1 ug 9: 1, ang Ag NPs lagmit nga maporma ang mga aggregate. Ang macroscopic ug microscopic nga mga hulagway sa PP fiber nahimong mas uniporme, ilabi na kung ang molar ratio sa pagkunhod sa ahente ngadto sa glucose kay 5:1. Ang mga digital nga litrato sa katugbang nga mga sample nga nakuha sa 50 mM silver ammonia gipakita sa Figure S1.
Ang mga pagbag-o sa anggulo sa kontak sa tubig sa Ag / PVA / PP nga tela sa lainlaing mga konsentrasyon sa PVA (a), mga imahe sa SEM sa tela nga Ag / PVA / PP nga nakuha sa usa ka konsentrasyon nga pilak nga ammonia nga 50 mM ug lainlaing mga ratios sa molar sa glucose ug pilak nga ammonia [(b))); (1) PP fiber, (2) PVA/PP fiber, (3) molar ratio 1:1, (4) molar ratio 3:1, (5) molar ratio 5:1, (6) molar ratio 9: 1], X-ray diffraction pattern (c) ug SEM image (d) sa Ag/PVA/PP fabric nga nakuha sa silver ammonia concentrations: (M01) m2 (m3,M2) 30 mM, (4) 50 mM , (5) 90 mM ug (6) Ag/PP-30 mM. Ang temperatura sa reaksyon mao ang 60 ° C.
Sa Fig. Ang Figure 2c nagpakita sa X-ray diffraction pattern sa resulta nga Ag / PVA / PP nga panapton. Dugang pa sa diffraction peak sa PP fiber 37, upat ka diffraction peak sa 2θ = ~ 37.8°, 44.2°, 64.1° ug 77.3° katumbas sa (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), Crystal plane (3 1 1 1) sa cubic nano nga nawong. Samtang ang pilak nga ammonia nga konsentrasyon nagdugang gikan sa 5 hangtod 90 mM, ang XRD nga mga pattern sa Ag nahimong labi ka hait, nga nahiuyon sa sunod nga pagtaas sa kristal. Sumala sa pormula ni Scherrer, ang mga gidak-on sa lugas sa Ag nanoparticle nga giandam sa 10 mM, 30 mM ug 50 mM nga pilak nga ammonia gikalkula nga 21.3 nm, 23.3 nm ug 26.5 nm, matag usa. Kini tungod kay ang pilak nga ammonia nga konsentrasyon mao ang nagpalihok sa luyo sa pagkunhod sa reaksyon aron maporma ang metal nga pilak. Sa pagdugang sa konsentrasyon sa silver ammonia, ang rate sa nucleation ug pagtubo sa Ag NPs motaas. Gipakita sa Figure 2d ang mga imahe sa SEM sa mga panapton nga Ag / PVA / PP nga nakuha sa lainlaing mga konsentrasyon sa Ag ammonia. Sa usa ka pilak nga ammonia nga konsentrasyon nga 30 mM, ang gideposito nga layer sa Ag NPs medyo homogenous. Bisan pa, kung ang konsentrasyon sa pilak nga ammonia labi ka taas, ang pagkaparehas sa Ag NP deposition layer lagmit nga mokunhod, nga mahimo’g tungod sa kusog nga pagtipon sa Ag NP deposition layer. Dugang pa, ang mga pilak nga nanoparticle sa ibabaw adunay duha ka porma: spherical ug scaly. Ang spherical nga gidak-on sa partikulo gibana-bana nga 20-80 nm, ug ang lamellar lateral nga gidak-on gibana-bana nga 100-300 nm (Figure S2). Ang deposition layer sa Ag nanoparticle sa ibabaw sa unmodified PP nga panapton dili patas. Dugang pa, ang pagtaas sa temperatura nagpasiugda sa pagkunhod sa Ag NPs (Fig. S3), apan ang taas kaayo nga temperatura sa reaksyon wala magpasiugda sa pinili nga ulan sa Ag NPs.
Figure 3a schematically naghulagway sa relasyon tali sa pilak ammonia konsentrasyon, ang gidaghanon sa gideposito nga pilak, ug ang antibacterial nga kalihokan sa giandam Ag / PVA / PP panapton. Ang Figure 3b nagpakita sa antibacterial patterns sa mga sample sa lain-laing konsentrasyon sa silver ammonia, nga direktang makapakita sa antibacterial status sa mga sample. Sa diha nga ang pilak nga ammonia nga konsentrasyon misaka gikan sa 5 mM ngadto sa 90 mM, ang gidaghanon sa pilak nga ulan misaka gikan sa 13.67 g/kg ngadto sa 481.81 g/kg. Dugang pa, samtang ang gidaghanon sa pilak nga pagdeposito nagdugang, ang antibacterial nga kalihokan batok sa E. coli sa sinugdan motaas ug unya nagpabilin sa taas nga lebel. Sa piho, kung ang konsentrasyon sa ammonia nga pilak mao ang 30 mM, ang kantidad sa deposition sa pilak sa sangputanan nga panapton nga Ag / PVA / PP mao ang 67.62 g / kg, ug ang rate sa antibacterial 99.99%. ug pilia kini nga sample isip representante alang sa sunod nga structural characterization.
(a) Relasyon tali sa lebel sa antibacterial nga kalihokan ug sa gidaghanon sa Ag layer nga gipadapat ug sa konsentrasyon sa silver ammonia; (b) Mga litrato sa bacterial culture plates nga gikuha gamit ang digital camera nga nagpakita sa blangko nga mga sample ug mga sample nga giandam gamit ang 5 mM, 10 mM, 30 mM, 50 mM ug 90 mM silver ammonia. Antibacterial nga kalihokan sa Ag / PVA / PP nga panapton batok sa Escherichia coli
Ang Figure 4a nagpakita sa FTIR / ATR spectra sa PP, PVA / PP, Ag / PP ug Ag / PVA / PP. Ang pagsuyup nga mga banda sa lunsay nga PP fiber sa 2950 cm-1 ug 2916 cm-1 tungod sa asymmetric stretching vibration sa –CH3 ug –CH2- nga mga grupo, ug sa 2867 cm-1 ug 2837 cm-1 tungod sa simetriko nga stretching vibration sa –CH3 ug –CH2 nga mga grupo –. –CH3 ug –CH2–. Ang mga banda sa pagsuyop sa 1375 cm–1 ug 1456 cm–1 gipasangil sa asymmetric ug simetriko nga pagbalhin nga mga vibrations sa –CH338.39. Ang FTIR spectrum sa Ag/PP fiber susama sa PP fiber. Dugang pa sa absorption band sa PP, ang bag-ong absorption peak sa 3360 cm-1 sa PVA/PP ug Ag/PVA/PP nga mga panapton gipasangil sa pag-inat sa hydrogen bond sa –OH nga grupo. Kini nagpakita nga ang PVA malampuson nga gigamit sa ibabaw sa polypropylene fiber. Dugang pa, ang hydroxyl absorption peak sa Ag / PVA / PP nga panapton gamay nga huyang kaysa sa PVA / PP nga panapton, nga mahimong tungod sa koordinasyon sa pipila ka hydroxyl nga mga grupo nga adunay pilak.
FT-IR spectrum (a), TGA curve (b) ug XPS measurement spectrum (c) sa puro PP, PVA/PP fabric ug Ag/PVA/PP fabric, ug C 1s spectrum sa pure PP (d), PVA/PP PP fabric (e) ug Ag 3d peak (f) sa Ag/PVA/PP fabric.
Sa Fig. Ang Figure 4c nagpakita sa XPS spectra sa PP, PVA / PP, ug Ag / PVA / PP nga mga panapton. Ang huyang nga O 1s signal sa lunsay nga polypropylene fiber mahimong ikapasangil sa elemento sa oksiheno nga adsorbed sa ibabaw; ang C 1s peak sa 284.6 eV gipasangil sa CH ug CC (tan-awa ang Figure 4d). Kung itandi sa puro nga PP fiber, ang PVA / PP nga panapton (Fig. 4e) nagpakita sa taas nga performance sa 284.6 eV (C–C/C–H), 285.6 eV (C–O–H), 284.6 eV (C–C/C–H), 285.6 eV (C–O–H) ug 285.6 eV (C–O–H) ug 288.5 eV (38.5 eV) Dugang pa, ang O 1s spectrum sa PVA / PP nga panapton mahimong gibana-bana sa duha ka mga taluktok sa 532.3 eV ug 533.2 eV41 (Fig. S4), kini nga mga C 1s nga mga taluktok katumbas sa C-OH ug H-C = O (hydroxyl nga mga grupo sa PVA ug aldehyde glucose nga grupo), nga nahiuyon sa datos sa FTIR. Ang Ag / PVA / PP nonwoven nga panapton nagpabilin sa O 1s spectrum sa C-OH (532.3 eV) ug HC=O (533.2 eV) (Figure S5), nga naglangkob sa 65.81% (atomic percent) C, 22. 89. % O ug 11.31% Ag (Fig. S4). Sa partikular, ang mga taluktok sa Ag 3d5 / 2 ug Ag 3d3 / 2 sa 368.2 eV ug 374.2 eV (Fig. 4f) dugang nga nagpamatuod nga ang Ag NPs doped sa ibabaw sa PVA / PP42 nonwoven fabric.
Ang TGA curves (Fig. 4b) sa lunsay nga PP, Ag / PP nga panapton, ug Ag / PVA / PP nga panapton nagpakita nga sila nag-agi sa susama nga mga proseso sa thermal decomposition, ug ang deposition sa Ag NPs nagdala ngadto sa usa ka gamay nga pagtaas sa temperatura sa thermal degradation sa PP. fibers PVA/PP fibers (gikan sa 480 °C (PP fibers) ngadto sa 495 °C), posibleng tungod sa pagkaporma sa Ag barrier43. Sa samang higayon, ang nahabilin nga kantidad sa puro nga mga sample sa PP, Ag / PP, Ag / PVA / PP, Ag / PVA / PP-W50 ug Ag / PP-W50 human sa pagpainit sa 800 ° C mao ang 1.32%, 16.26% ug 13. 86%. % matag usa 9.88% ug 2.12% (ang suffix nga W50 dinhi nagtumong sa 50 ka mga siklo sa paghugas). Ang nahabilin sa lunsay nga PP gipasangil sa mga hugaw, ug ang nahabilin sa nahabilin nga mga sample sa Ag NPs, ug ang kalainan sa nahabilin nga kantidad sa mga sample nga puno sa pilak kinahanglan tungod sa lainlaing kantidad sa mga nanoparticle nga pilak nga gikarga sa kanila. Dugang pa, human sa paghugas sa Ag / PP nga panapton 50 ka beses, ang nahabilin nga pilak nga sulud mikunhod sa 94.65%, ug ang nahabilin nga pilak nga sulud sa Ag / PVA / PP nga panapton mikunhod sa mga 31.74%. Gipakita niini nga ang PVA encapsulating coating epektibo nga makapauswag sa pagdikit sa AgNPs sa PP matrix.
Aron masusi ang pagsul-ob sa kaharuhay, ang air permeability ug ang water vapor transmission rate sa giandam nga polypropylene nga panapton gisukod. Sa kinatibuk-an nga pagsulti, ang pagkaginhawa adunay kalabotan sa kaharuhay sa init sa tiggamit, labi na sa init ug umog nga palibot44. Ingon sa gipakita sa Figure 5a, ang air permeability sa lunsay nga PP mao ang 2050 mm / s, ug human sa pagbag-o sa PVA kini mikunhod ngadto sa 856 mm / s. Kini tungod kay ang PVA nga pelikula nga naporma sa ibabaw sa PP fiber ug ang hinabol nga bahin makatabang sa pagpakunhod sa mga gintang tali sa mga lanot. Human sa pagpadapat sa Ag NPs, ang air permeability sa PP nga panapton nagdugang tungod sa pagkonsumo sa PVA coating sa dihang nag-apply sa Ag NPs. Dugang pa, ang breathability sa Ag / PVA / PP nga mga panapton lagmit nga mokunhod samtang ang pilak nga ammonia nga konsentrasyon nagdugang gikan sa 10 ngadto sa 50 mmol. Mahimo kini tungod sa kamatuoran nga ang gibag-on sa deposito sa pilak nagdugang uban ang pagtaas sa konsentrasyon sa ammonia nga pilak, nga makatabang sa pagpakunhod sa gidaghanon sa mga pores ug ang posibilidad sa alisngaw sa tubig nga moagi kanila.
(a) Air permeability sa Ag/PVA/PP nga mga panapton nga giandam sa lain-laing konsentrasyon sa silver ammonia; (b) Tubig alisngaw transmission sa Ag/PVA/PP panapton nga giandam uban sa lain-laing mga konsentrasyon sa silver ammonia; (c) Lainlaing mga modifier Tensile curve sa Ag Fabric/PVA/PP nga nakuha sa lain-laing konsentrasyon; (d) Tensile curve sa Ag/PVA/PP fabric nga nakuha sa lain-laing konsentrasyon sa silver ammonia (Ag/PVA/PP fabric nga nakuha sa 30 mM silver ammonia concentration gipakita usab) (Itandi ang tensile curves sa PP fabrics human sa 40 washing cycles).
Ang gikusgon sa pagpasa sa alisngaw sa tubig maoy laing importanteng timailhan sa kaharuhay sa init sa usa ka panapton45. Kini nahimo nga ang umog nga pagkamatuhup sa mga panapton nag-una nga naimpluwensyahan sa breathability ug mga kabtangan sa nawong. Sa ato pa, ang air permeability nag-agad sa gidaghanon sa mga pores; nawong kabtangan makaapekto sa kaumog pagkamatuhup sa hydrophilic mga grupo pinaagi sa adsorption-pagsabwag-desorption sa tubig molekula. Ingon sa gipakita sa Figure 5b, ang moisture permeability sa lunsay nga PP fiber mao ang 4810 g / (m2 · 24h). Human sa pag-seal sa PVA coating, ang gidaghanon sa mga lungag sa PP fiber mikunhod, apan ang moisture permeability sa PVA / PP nga panapton mosaka ngadto sa 5070 g / (m2 · 24 h), tungod kay ang moisture permeability niini nag-una nga gitino sa mga kabtangan sa nawong. dili pores. Human sa deposition sa AgNPs, ang moisture permeability sa Ag / PVA / PP nga panapton dugang nga nadugangan. Sa partikular, ang pinakataas nga moisture permeability sa Ag / PVA / PP nga panapton nga nakuha sa usa ka silver ammonia concentration nga 30 mM mao ang 10300 g / (m2 · 24h). Sa samang higayon, ang lain-laing moisture permeability sa Ag / PVA / PP nga mga panapton nga nakuha sa lain-laing mga konsentrasyon sa silver ammonia mahimong may kalabutan sa mga kalainan sa gibag-on sa silver deposition layer ug ang gidaghanon sa mga pores niini.
Ang mekanikal nga mga kabtangan sa mga panapton kusog nga nakaimpluwensya sa ilang serbisyo sa kinabuhi, labi na sa mga materyales nga ma-recycle46. Ang Figure 5c nagpakita sa tensile stress curve sa Ag / PVA / PP nga panapton. Ang tensile nga kalig-on sa lunsay nga PP mao lamang ang 2.23 MPa, samtang ang tensile strength sa 1 wt% PVA/PP nga panapton dako nga nadugangan ngadto sa 4.56 MPa, nga nagpakita nga ang encapsulation sa PVA PP nga panapton makatabang sa pagpauswag sa mekanikal nga mga kabtangan niini. kabtangan. Ang tensile nga kusog ug elongation sa break sa PVA / PP nga tela nga pagtaas sa pagtaas sa konsentrasyon sa PVA modifier tungod kay ang PVA film makaguba sa stress ug makapalig-on sa PP fiber. Bisan pa, kung ang konsentrasyon sa modifier mosaka sa 1.5 wt.%, ang sticky PVA maghimo sa polypropylene nga panapton nga matig-a, nga grabe nga makaapekto sa pagsul-ob sa kahupayan.
Kung itandi sa lunsay nga PP ug PVA / PP nga mga panapton, ang tensile strength ug elongation sa break sa Ag / PVA / PP nga mga panapton mas gipaayo tungod kay ang Ag nanoparticle nga parehas nga gipang-apod-apod sa ibabaw sa PP fibers mahimong mag-apod-apod sa load47,48. Makita nga ang tensile strength sa Ag / PP fiber mas taas kay sa puro nga PP, nga moabot sa 3.36 MPa (Fig. 5d), nga nagpamatuod sa lig-on ug makapalig-on nga epekto sa Ag NPs. Sa partikular, ang Ag / PVA / PP nga panapton nga gihimo sa usa ka pilak nga ammonia nga konsentrasyon nga 30 mM (imbes nga 50 mM) nagpakita sa labing taas nga kusog sa tensile ug elongation sa break, nga tungod gihapon sa uniporme nga pagdeposito sa Ag NPs ingon man ang uniporme nga pagdeposito. Paghiusa sa mga pilak nga NP sa ilawom sa mga kondisyon sa taas nga konsentrasyon sa pilak nga ammonia. Dugang pa, human sa 40 washing cycles, ang tensile strength ug elongation sa break sa Ag / PVA / PP nga panapton nga giandam sa 30 mM silver ammonia concentration mikunhod sa 32.7% ug 26.8%, matag usa (Fig. 5d), nga mahimong nalangkit sa usa ka gamay nga pagkawala sa silver nanoparticle nga gideposito human niini.
Ang mga numero 6a ug b nagpakita sa digital camera nga mga litrato sa Ag / PVA / PP nga panapton ug Ag / PP nga panapton human sa paghugas sa 0, 10, 20, 30, 40, ug 50 nga mga siklo sa 30 mM silver ammonia nga konsentrasyon. Ang itom nga gray nga Ag / PVA / PP nga panapton ug Ag / PP nga panapton hinay-hinay nga nahimong kahayag nga abohon human sa paghugas; ug ang pagbag-o sa kolor sa una sa panahon sa paghugas ingon og dili sama ka seryoso sa ikaduha. Dugang pa, kon itandi sa Ag / PP nga panapton, ang pilak nga sulod sa Ag / PVA / PP nga panapton mikunhod medyo hinay human sa paghugas; human sa paghugas sa 20 o labaw pa nga mga panahon, ang kanhi nagpabilin sa usa ka mas taas nga sulod sa pilak kay sa naulahi (Fig. 6c). Kini nagpakita nga ang encapsulating PP fibers nga adunay PVA coating mahimong makapauswag sa pagkadugtong sa Ag NPs ngadto sa PP fibers. Ang Figure 6d nagpakita sa SEM nga mga imahe sa Ag / PVA / PP nga panapton ug Ag / PP nga panapton human sa paghugas sa 10, 40, ug 50 nga mga siklo. Ang Ag / PVA / PP nga mga panapton makasinati og gamay nga pagkawala sa Ag NPs sa panahon sa paghugas kay sa Ag / PP nga mga panapton, pag-usab tungod kay ang PVA encapsulating coating makatabang sa pagpalambo sa adhesion sa Ag NPs ngadto sa PP fibers.
(a) Mga litrato sa tela nga Ag/PP nga gikuha gamit ang digital camera (gikuha sa 30 mM silver ammonia concentration) human sa paghugas sa 0, 10, 20, 30, 40 ug 50 nga mga siklo (1-6); (b) Ag/PVA/PP Mga litrato sa mga panapton nga gikuha gamit ang digital camera (gikuha sa 30 mM silver ammonia concentration) human sa paghugas sa 0, 10, 20, 30, 40 ug 50 nga mga siklo (1-6); (c) Mga pagbag-o sa sulud nga pilak sa duha ka mga panapton sa mga siklo sa paghugas; (d) SEM nga mga hulagway sa Ag/PVA/PP nga panapton (1-3) ug Ag/PP nga panapton (4-6) human sa 10, 40 ug 50 nga mga siklo sa paghugas.
Gipakita sa Figure 7 ang kalihokan nga antibacterial ug mga litrato sa digital camera sa mga panapton nga Ag / PVA / PP batok sa E. coli pagkahuman sa 10, 20, 30 ug 40 nga mga siklo sa paghugas. Human sa 10 ug 20 nga paghugas, ang antibacterial performance sa Ag / PVA / PP nga mga panapton nagpabilin sa 99.99% ug 99.93%, nga nagpakita sa maayo nga antibacterial nga kalihokan. Ang antibacterial nga lebel sa Ag / PVA / PP nga panapton mikunhod gamay human sa 30 ug 40 ka beses sa paghugas, nga tungod sa pagkawala sa AgNPs human sa dugay nga paghugas. Bisan pa, ang antibacterial rate sa Ag / PP nga panapton pagkahuman sa 40 nga paghugas kay 80.16% ra. Dayag nga ang antibacterial nga epekto sa Ag / PP nga panapton pagkahuman sa 40 nga mga siklo sa paghugas labi ka gamay kaysa sa panapton nga Ag / PVA / PP.
(a) Ang lebel sa kalihokan nga antibacterial batok sa E. coli. (b) Alang sa pagtandi, ang mga litrato sa tela nga Ag / PVA / PP nga gikuha gamit ang digital camera pagkahuman gihugasan ang panapton nga Ag / PP sa 30 mM silver ammonia nga konsentrasyon alang sa 10, 20, 30, 40 ug 40 nga mga siklo gipakita usab.
Sa Fig. Figure 8 schematically nagpakita sa fabrication sa dako nga-scale Ag / PVA / PP panapton sa paggamit sa usa ka duha ka yugto roll-to-roll rota. Sa ato pa, ang PVA/glucose nga solusyon gituslob sa roll frame sa usa ka piho nga yugto sa panahon, dayon gikuha, ug dayon impregnated sa silver ammonia solution sa samang paagi aron makakuha og Ag/PVA/PP nga panapton. (Fig. 8a). Ang resulta nga Ag / PVA / PP nga panapton nagpabilin gihapon nga maayo kaayo nga kalihokan sa antibacterial bisan kung gibiyaan sa 1 ka tuig. Alang sa dinagkong pag-andam sa Ag/PVA/PP nga mga tela, ang resulta nga PP nonwovens impregnated sa usa ka padayon nga proseso sa roll ug dayon gipaagi sa usa ka PVA/glucose solution ug usa ka silver ammonia solution nga sunodsunod ug giproseso. duha ka pamaagi. Gilakip nga mga video. Ang oras sa impregnation kontrolado pinaagi sa pag-adjust sa katulin sa roller, ug ang kantidad sa adsorbed nga solusyon kontrolado pinaagi sa pag-adjust sa gilay-on tali sa mga roller (Fig. 8b), sa ingon makuha ang target nga Ag / PVA / PP nga dili sinulud nga panapton nga dako nga gidak-on (50 cm × 80 cm). ) ug collection roller. Ang tibuuk nga proseso yano ug episyente, nga makatabang sa dinagkong produksiyon.
Schematic diagram sa produksyon sa dako-kadako nga target nga mga produkto (a) ug schematic diagram sa roll proseso alang sa produksyon sa Ag/PVA/PP nonwoven materyales (b).
Ang mga nonwoven nga PVA/PP nga adunay pilak gihimo gamit ang usa ka yano nga in-situ nga liquid phase deposition nga teknolohiya inubanan sa roll-to-roll nga ruta. Kung itandi sa PP nga panapton ug PVA / PP nga panapton, ang mekanikal nga mga kabtangan sa giandam nga Ag / PVA / PP nga nonwoven nga panapton labi nga gipauswag tungod kay ang PVA sealing layer mahimo’g makapauswag sa pagkadugtong sa Ag NPs sa PP fibers. Dugang pa, ang gidaghanon sa loading sa PVA ug ang sulod sa silver NPs sa Ag/PVA/PP nonwoven fabric mahimong maayo nga kontrolado pinaagi sa pag-adjust sa konsentrasyon sa PVA/glucose solution ug silver ammonia solution. Sa partikular, ang Ag / PVA / PP nonwoven nga panapton nga giandam gamit ang 30 mM silver ammonia solution nagpakita sa pinakamaayo nga mekanikal nga mga kabtangan ug nagpabilin nga maayo kaayo nga antibacterial nga kalihokan batok sa E. coli bisan human sa 40 nga mga siklo sa paghugas, nga nagpakita sa maayo nga anti-fouling nga potensyal. PP non-hinabol nga materyal. Kung itandi sa ubang mga datos sa literatura, ang mga panapton nga nakuha namo gamit ang mas simple nga mga pamaagi nagpakita nga mas maayo nga pagsukol sa paghugas. Dugang pa, ang resulta nga Ag / PVA / PP nga dili hinabol nga panapton adunay maayo nga moisture permeability ug pagsul-ob sa kahupayan, nga makapadali sa paggamit niini sa mga aplikasyon sa industriya.
Ilakip ang tanan nga datos nga nakuha o gisusi sa panahon niini nga pagtuon (ug ang ilang pagsuporta sa mga file sa impormasyon).
Russell, SM ug uban pa. Mga biosensor aron makigbatok sa COVID-19 cytokine nga bagyo: mga hagit sa unahan. ACS Sens. 5, 1506–1513 (2020).
Zaeem S, Chong JH, Shankaranarayanan V ug Harkey A. COVID-19 ug multi-organ nga mga tubag. kasamtangan. pangutana. kasingkasing. 45, 100618 (2020).
Zhang R, ug uban pa. Ang mga banabana sa gidaghanon sa mga kaso sa coronavirus sa 2019 sa China gi-adjust sa yugto ug endemic nga mga rehiyon. atubangan. tambal. 14, 199–209 (2020).
Gao J. ug uban pa. Flexible, superhydrophobic ug highly conductive nonwoven polypropylene fabric composite material para sa electromagnetic interference protection. Kemikal. enhinyero. J. 364, 493–502 (2019).
Raihan M. et al. Pag-uswag sa multifunctional polyacrylonitrile/silver nanocomposite films: antibacterial activity, catalytic activity, conductivity, UV protection ug active SERS sensors. J. Matt. kahinguhaan. mga teknolohiya. 9, 9380–9394 (2020).
Dawadi S, Katuwal S, Gupta A, Lamichane U ug Parajuli N. Current research on silver nanoparticles: synthesis, characterization and applications. J. Nanomaterials. 2021, 6687290 (2021).
Deng Da, Chen Zhi, Hu Yong, Ma Jian, Tong YDN Usa ka yano nga proseso sa pag-andam sa silver-based conductive ink ug paggamit niini sa frequency-selective surfaces. Nanotechnology 31, 105705–105705 (2019).
Hao, Y. ug uban pa. Ang mga hyperbranched polymers makahimo sa paggamit sa mga silver nanoparticle isip mga stabilizer alang sa inkjet nga pag-imprenta sa mga flexible circuits. R. Shuker. Kemikal. 43, 2797–2803 (2019).
Keller P ug Kawasaki HJML Conductive leaf vein networks nga gihimo pinaagi sa self-assembly sa silver nanoparticle alang sa potensyal nga aplikasyon sa flexible sensors. Si Matt. Wright. 284, 128937.1-128937.4 (2020).
Li, J. ug uban pa. Ang silver nanoparticle-decorated silica nanospheres ug arrays isip potensyal nga substrates alang sa surface-enhanced Raman scattering. ASU Omega 6, 32879–32887 (2021).
Liu, X. ug uban pa. Ang dako nga flexible nga nawong nga gipaayo sa Raman scattering sensor (SERS) nga adunay taas nga kalig-on sa signal ug pagkaparehas. Aplikasyon sa ACS Matt. Mga Interface 12, 45332–45341 (2020).
Sandeep, KG ug uban pa. Ang usa ka hierarchical heterostructure sa fullerene nanorods nga gidekorasyonan og silver nanoparticles (Ag-FNRs) nagsilbing epektibong single-particle independent SERS substrate. pisika. Kemikal. Kemikal. pisika. 27, 18873–18878 (2018).
Emam, HE ug Ahmed, HB Comparative nga pagtuon sa homometallic ug heterometallic agar-based nanostructures atol sa dye-catalyzed degradation. internasyonalidad. J. Biol. Dako nga molekula. 138, 450–461 (2019).
Emam, HE, Mikhail, MM, El-Sherbiny, S., Nagy, KS ug Ahmed, HB Metal-dependent nanocatalysis alang sa aromatic pollutant reduction. Miyerkules. ang siyensya. hugaw. kahinguhaan. internasyonalidad. 27, 6459–6475 (2020).
Ahmed HB ug Emam HE Triple core-shell (Ag-Au-Pd) nanostructures nga gipatubo gikan sa mga liso sa temperatura sa lawak alang sa potensyal nga paglimpyo sa tubig. polimer. pagsulay. 89, 106720 (2020).
Oras sa pag-post: Nob-26-2023