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Oghje, i tessuti funziunali cù proprietà antibatteriche sò più populari. Tuttavia, a pruduzzione ecunomica di tessuti funziunali cù prestazioni durevuli è consistenti ferma una sfida. L'alcol polivinilicu (PVA) hè statu utilizatu per mudificà u tessutu non tissutu di polipropilene (PP), è dopu e nanoparticelle d'argentu (AgNP) sò state depositate in situ per pruduce PP caricatu cù AgNP mudificatu cù PVA (chjamatu AgNP). /PVA/PP) tissutu. L'incapsulazione di fibre PP utilizendu u rivestimentu PVA aiuta à migliurà significativamente l'adesione di Ag NP caricate à e fibre PP, è i non tessuti Ag/PVA/PP mostranu proprietà meccaniche significativamente migliorate è resistenza à Escherichia coli (chjamata E. coli). In generale, u tessutu non tissutu Ag/PVA/PP pruduttu à una cuncentrazione di ammoniaca d'argentu di 30 mM hà migliori proprietà meccaniche, è u tassu di prutezzione antibatterica contr'à E. coli righjunghji u 99,99%. U tessutu mantene sempre una eccellente attività antibatterica dopu à 40 lavaggi è hà u putenziale per un usu ripetutu. Inoltre, u tessutu non tissutu Ag/PVA/PP hà ampie prospettive d'applicazione in l'industria per via di a so bona permeabilità à l'aria è à l'umidità. Inoltre, avemu ancu sviluppatu una tecnulugia roll-to-roll è realizatu una esplorazione preliminare per testà a fattibilità di stu metudu.
Cù l'approfondimentu di a mundialisazione ecunomica, i movimenti di pupulazione à grande scala anu aumentatu assai a pussibilità di trasmissione di virus, ciò chì spiega bè perchè u novu coronavirus hà una capacità cusì forte di sparghjesi in u mondu è hè difficiule da prevene1,2,3. In questu sensu, ci hè un bisognu urgente di sviluppà novi materiali antibatterichi, cum'è i tessuti non tessuti di polipropilene (PP), cum'è materiali di prutezzione medica. U tessutu non tissutu di polipropilene hà i vantaghji di bassa densità, inerzia chimica è bassu costu4, ma ùn hà micca capacità antibatterica, corta durata di vita è bassa efficienza di prutezzione. Dunque, hè di grande impurtanza di cunferisce proprietà antibatteriche à i materiali non tessuti in PP.
Cum'è un anticu agente antibattericu, l'argentu hà passatu per cinque tappe di sviluppu: soluzione colloidale d'argentu, sulfadiazina d'argentu, sale d'argentu, proteina d'argentu è nanoargentu. E nanoparticelle d'argentu sò sempre più aduprate in campi cum'è a medicina5,6, a cunduttività7,8,9, a diffusione Raman migliorata in superficia10,11,12, a degradazione catalitica di i coloranti13,14,15,16 ecc. In particulare, e nanoparticelle d'argentu (AgNP) anu vantaghji rispetto à l'agenti antimicrobici tradiziunali cum'è i sali metallichi, i cumposti d'ammoniu quaternari è u triclosan per via di a so resistenza batterica necessaria, a stabilità, u bassu costu è l'accettabilità ambientale17,18,19. Inoltre, e nanoparticelle d'argentu cù una grande superficia specifica è una alta attività antibatterica ponu esse attaccate à tessuti di lana20, tessuti di cuttone21,22, tessuti di poliestere è altri tessuti per ottene un rilasciu cuntrullatu è sustinutu di particelle d'argentu antibatteriche23,24. Questu significa chì incapsulendu l'AgNP, hè pussibule creà tessuti PP cù attività antibatterica. Tuttavia, i tessuti non tessuti in PP ùn anu micca gruppi funziunali è anu una bassa polarità, ciò chì ùn hè micca favurevule à l'incapsulazione di AgNP. Per superà questu inconveniente, certi circadori anu pruvatu à deposità nanoparticelle di Ag nantu à a superficia di i tessuti PP utilizendu diversi metudi di mudificazione, cumprese a spruzzatura di plasma26,27, l'innesto à radiazioni28,29,30,31 è u rivestimentu superficiale32. Per esempiu, Goli et al. [33] anu introduttu un rivestimentu proteicu nantu à a superficia di u tessutu non tessuto in PP, l'aminoacidi à a periferia di u stratu proteicu ponu serve cum'è punti d'ancora per u ligame di AgNP, ottenendu cusì bone proprietà antibatteriche. attività. Li è i so culleghi 34 anu trovu chì N-isopropilacrilamide è cloridrato di N-(3-aminopropil)metacrilamide co-innestati da incisione ultravioletta (UV) mostravanu una forte attività antimicrobica, ancu se u prucessu di incisione UV hè cumplessu è pò degradà e proprietà meccaniche. fibre. . Oliani et al anu preparatu filmi di gel Ag NPs-PP cù una eccellente attività antibatterica pretrattandu PP puru cù irradiazione gamma; tuttavia, u so metudu era ancu cumplessu. Cusì, ferma una sfida per pruduce in modu efficiente è faciule tessuti non tessuti di polipropilene riciclabili cù l'attività antimicrobica desiderata.
In questu studiu, l'alcol polivinilicu, un materiale di membrana rispettuosu di l'ambiente è à pocu costu cù una bona capacità di furmazione di film, alta idrofilia è eccellente stabilità fisica è chimica, hè utilizatu per mudificà i tessuti di polipropilene. U glucosiu hè utilizatu cum'è agente riduttore36. Un aumentu di l'energia superficiale di u PP mudificatu prumove a deposizione selettiva di AgNP. In paragone cù u tessutu PP puru, u tessutu Ag/PVA/PP preparatu hà mostratu una bona riciclabilità, una eccellente attività antibatterica contr'à E. coli, bone proprietà meccaniche ancu dopu à 40 cicli di lavaggio, è una traspirabilità, una bona permeabilità à l'umidità è à u sessu significativa.
U tissutu non tissutu PP cù una gravità specifica di 25 g/m2 è un spessore di 0,18 mm hè statu furnitu da Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Jiyuan, Cina) è tagliatu in fogli di 5 × 5 cm2. U nitratu d'argentu (99,8%; AR) hè statu acquistatu da Xilong Scientific Co., Ltd. (Shantou, Cina). U glucosiu hè statu acquistatu da Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Fuzhou, Cina). L'alcol polivinilicu (reagente di qualità industriale) hè statu acquistatu da Tianjin Sitong Chemical Factory (Tianjin, Cina). L'acqua deionizzata hè stata aduprata cum'è solvente o risciacquu è hè stata preparata in u nostru laburatoriu. L'agar nutritivu è u brodu sò stati acquistati da Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (Pechino, Cina). U ceppo di E. coli (ATCC 25922) hè statu acquistatu da Zhangzhou Bochuang Company (Zhangzhou, Cina).
U tissutu PP resultante hè statu lavatu cù ultrasoni in etanolu per 15 minuti. U PVA resultante hè statu aghjuntu à l'acqua è riscaldatu à 95 °C per 2 ore per ottene una soluzione acquosa. Dopu, u glucosiu hè statu dissoltu in 10 ml di soluzione PVA cù una frazione di massa di 0,1%, 0,5%, 1,0% è 1,5%. U tissutu non tissutu di polipropilene purificatu hè statu immersu in una soluzione PVA/glucosiu è riscaldatu à 60 °C per 1 ora. Dopu chì u riscaldamentu hè cumpletu, u tissutu non tissutu impregnatu di PP hè eliminatu da a soluzione PVA/glucosiu è asciugatu à 60 °C per 0,5 ore per furmà un film PVA nantu à a superficia di a tela, ottenendu cusì un tessile cumpostu PVA/PP.
U nitratu d'argentu hè dissoltu in 10 ml d'acqua sottu agitazione costante à temperatura ambiente è l'ammoniaca hè aghjunta goccia à goccia finu à chì a suluzione cambia da trasparente à marrone è torna trasparente per ottene una soluzione d'ammoniaca d'argentu (5-90 mM). Pone u tessutu non tissutu PVA/PP in una soluzione d'ammoniaca d'argentu è scaldallu à 60°C per 1 ora per furmà nanoparticelle d'Ag in situ nantu à a superficia di u tessutu, poi sciacquallu cù acqua trè volte è asciugallu à 60°C per 0,5 ore per ottene un tessutu cumpostu Ag/PVA/PP.
Dopu à sperimenti preliminari, avemu custruitu apparecchiature roll-to-roll in u laburatoriu per a pruduzzione à grande scala di tessuti cumposti. I rulli sò fatti di PTFE per evità reazzioni avverse è contaminazione. Durante stu prucessu, u tempu d'impregnazione è a quantità di suluzione adsorbita ponu esse cuntrullati aghjustendu a velocità di i rulli è a distanza trà i rulli per ottene u tessutu cumpostu Ag/PVA/PP desideratu.
A morfologia di a superficia di i tessuti hè stata studiata cù un microscopiu elettronicu à scansione VEGA3 (SEM; Japan Electronics, Giappone) à una tensione d'accelerazione di 5 kV. A struttura cristallina di e nanoparticelle d'argentu hè stata analizata per diffrazione di raggi X (XRD; Bruker, D8 Advanced, Germania; radiazione Cu Kα, λ = 0,15418 nm; tensione: 40 kV, corrente: 40 mA) in l'intervallu di 10-80°. 2θ. Un spettrometru infrarossu à trasformata di Fourier (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation) hè statu utilizatu per analizà e caratteristiche chimiche di u tessutu di polipropilene mudificatu in superficia. U cuntenutu di modificatore PVA di i tessuti cumposti Ag/PVA/PP hè statu misuratu per analisi termogravimetrica (TGA; Mettler Toledo, Svizzera) sottu un flussu d'azotu. A spettrometria di massa à plasma accoppiatu induttivamente (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Hong Kong) Co., Ltd.) hè stata aduprata per determinà u cuntenutu d'argentu di i tessuti cumposti Ag/PVA/PP.
A permeabilità à l'aria è a velocità di trasmissione di u vapore acqueo di u tessutu cumpostu Ag/PVA/PP (specificazione: 78 × 50 cm2) sò state misurate da un'agenzia di test di terze parti (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) in cunfurmità cù GB/T. 5453-1997 è GB/T 12704.2-2009. Per ogni campione, dece punti diversi sò selezziunati per i test, è i dati furniti da l'agenzia sò a media di i dece punti.
L'attività antibatterica di u tessutu cumpostu Ag/PVA/PP hè stata misurata in cunfurmità cù e norme chinesi GB/T 20944.1-2007 è GB/T 20944.3- utilizendu u metudu di diffusione di piastra d'agar (analisi qualitativa) è u metudu di u fiascu scuzzulatu (analisi quantitativa). . rispettivamente in u 2008. L'attività antibatterica di u tessutu cumpostu Ag/PVA/PP contr'à Escherichia coli hè stata determinata à diversi tempi di lavaggio. Per u metudu di diffusione di piastra d'agar, u tessutu cumpostu Ag/PVA/PP di prova hè perforatu in un discu (diametru: 8 mm) utilizendu un punzone è attaccatu à una piastra di Petri d'agar inoculata cù Escherichia coli (ATCC 25922). ; 3,4 × 108 CFU ml-1) è dopu incubatu à 37 ° C è 56% di umidità relativa per circa 24 ore. A zona d'inibizione hè stata analizata verticalmente da u centru di u discu à a circunferenza interna di e culonie circundanti. Utilizendu u metudu di u matrazzu scuzzulatu, una piastra piana di 2 × 2 cm2 hè stata preparata da u tissutu cumpostu Ag/PVA/PP testatu è autoclavata in un ambiente di brodu à 121 °C è 0,1 MPa per 30 minuti. Dopu l'autoclavazione, u campione hè statu immersu in un matrazzu Erlenmeyer di 5 mL chì cuntene 70 mL di soluzione di cultura in brodu (cuncentrazione di sospensione 1 × 105–4 × 105 CFU/mL) è dopu incubatu à una temperatura oscillante di 150 °C. rpm è 25 °C per 18 ore. Dopu avè scuzzulatu, raccoglie una certa quantità di sospensione batterica è diluisce dece volte. Raccoglie a quantità necessaria di sospensione batterica diluita, sparghjela nantu à un mezu agar è cultivà à 37 °C è 56% di umidità relativa per 24 ore. A formula per calculà l'efficacità antibatterica hè: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), induve C è A sò u numeru di culonie dopu à 24 ore, rispettivamente. Cultivate in u gruppu di cuntrollu è in u tissutu cumpostu Ag/PVA/PP.
A durabilità di i tessuti cumposti Ag/PVA/PP hè stata valutata per lavaggiu secondu a norma ISO 105-C10:2006.1A. Durante u lavaggiu, immergete u tessutu cumpostu Ag/PVA/PP di prova (30x40mm2) in una soluzione acquosa chì cuntene detergente cummerciale (5,0 g/L) è lavatelu à 40±2 rpm è 40±5 rpm/min. alta velocità. °C 10, 20, 30, 40 è 50 cicli. Dopu u lavaggiu, u tessutu hè sciacquatu trè volte cù acqua è asciugatu à una temperatura di 50-60°C per 30 minuti. U cambiamentu di u cuntenutu d'argentu dopu u lavaggiu hè statu misuratu per determinà u gradu di attività antibatterica.
A Figura 1 mostra u diagramma schematicu di a fabricazione di u tessutu cumpostu Ag/PVA/PP. Vale à dì, u materiale non tissutu PP hè immersu in una suluzione mista di PVA è glucosiu. U materiale non tissutu impregnatu di PP hè seccu per fissà u modificatore è l'agente riduttore per furmà un stratu sigillante. U tessutu non tissutu di polipropilene seccu hè immersu in una suluzione d'ammoniaca d'argentu per deposità e nanoparticelle d'argentu in situ. A cuncentrazione di u modificatore, u rapportu molare di glucosiu à ammoniaca d'argentu, a cuncentrazione d'ammoniaca d'argentu è a temperatura di reazione influenzanu a precipitazione di e nanoparticelle d'argentu. sò fattori impurtanti. A Figura 2a mostra a dipendenza di l'angulu di cuntattu cù l'acqua di u tessutu Ag/PVA/PP da a cuncentrazione di u modificatore. Quandu a cuncentrazione di u modificatore aumenta da 0,5% in pesu à 1,0% in pesu, l'angulu di cuntattu di u tessutu Ag/PVA/PP diminuisce significativamente; quandu a cuncentrazione di u modificatore aumenta da 1,0% in pesu à 2,0% in pesu, praticamente ùn cambia micca. A figura 2b mostra l'imagine SEM di fibre PP pure è tessuti Ag/PVA/PP preparati à una cuncentrazione di 50 mM d'ammoniaca d'argentu è diversi rapporti molari di glucosiu à ammoniaca d'argentu (1:1, 3:1, 5:1 è 9:1). . imagine. ). A fibra PP risultante hè relativamente liscia. Dopu l'incapsulazione cù u film PVA, alcune fibre sò incollate inseme; A causa di a deposizione di nanoparticelle d'argentu, e fibre diventanu relativamente ruvide. À misura chì u rapportu molare di l'agente riduttore à u glucosiu aumenta, u stratu depositatu di nanoparticelle d'argentu s'ispessisce gradualmente, è à misura chì u rapportu molare aumenta à 5:1 è 9:1, e nanoparticelle d'argentu tendenu à furmà aggregati. L'imagine macroscopiche è microscopiche di a fibra PP diventanu più uniformi, in particulare quandu u rapportu molare di l'agente riduttore à u glucosiu hè 5:1. E fotografie digitali di i campioni currispondenti ottenuti à 50 mM d'ammoniaca d'argentu sò mostrate in a Figura S1.
Cambiamenti in l'angulu di cuntattu cù l'acqua di u tessutu Ag/PVA/PP à diverse concentrazioni di PVA (a), imagine SEM di u tessutu Ag/PVA/PP ottenute à una concentrazione di ammoniaca d'argentu di 50 mM è diversi rapporti molari di glucosiu è ammoniaca d'argentu [(b))); (1) fibra PP, (2) fibra PVA/PP, (3) rapportu molare 1:1, (4) rapportu molare 3:1, (5) rapportu molare 5:1, (6) rapportu molare 9:1], schema di diffrazione di raggi X (c) è imagine SEM (d) di u tessutu Ag/PVA/PP ottenuta à concentrazioni di ammoniaca d'argentu: (1) 5 mM, (2) 10 mM, (3) 30 mM, (4) 50 mM, (5) 90 mM è (6) Ag/PP-30 mM. A temperatura di reazione hè di 60 °C.
In a Fig. 2c mostra u schema di diffrazione di raggi X di u tissutu Ag/PVA/PP risultante. In più di u piccu di diffrazione di a fibra PP 37, quattru picchi di diffrazione à 2θ = ∼ 37,8°, 44,2°, 64,1° è 77,3° currispondenu à (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), pianu cristallinu (3 1 1) di nanoparticelle d'argentu à facce cubiche centrate. Quandu a cuncentrazione d'ammoniaca d'argentu aumenta da 5 à 90 mM, i mudelli XRD di Ag diventanu più nitidi, coerente cù un aumentu susseguente di a cristallinità. Sicondu a formula di Scherrer, e dimensioni di i grani di e nanoparticelle d'Ag preparate cù ammoniaca d'argentu 10 mM, 30 mM è 50 mM sò state calculate à 21,3 nm, 23,3 nm è 26,5 nm, rispettivamente. Questu hè perchè a cuncentrazione di ammoniaca d'argentu hè a forza motrice daretu à a reazione di riduzione per furmà argentu metallicu. Cù l'aumentu di a cuncentrazione di ammoniaca d'argentu, a velocità di nucleazione è di crescita di e nanoparticelle d'argentu aumenta. A Figura 2d mostra l'imaghjini SEM di i tessuti Ag/PVA/PP ottenuti à diverse cuncentrazioni di ammoniaca d'argentu. À una cuncentrazione di ammoniaca d'argentu di 30 mM, u stratu depositatu di nanoparticelle d'argentu hè relativamente omogeneu. Tuttavia, quandu a cuncentrazione di ammoniaca d'argentu hè troppu alta, l'uniformità di u stratu di deposizione di NP d'argentu tende à diminuisce, ciò chì pò esse duvutu à una forte agglomerazione in u stratu di deposizione di NP d'argentu. Inoltre, e nanoparticelle d'argentu nantu à a superficia anu duie forme: sferica è squamosa. A dimensione di e particelle sferiche hè di circa 20-80 nm, è a dimensione laterale lamellare hè di circa 100-300 nm (Figura S2). U stratu di deposizione di nanoparticelle d'argentu nantu à a superficia di u tissutu PP micca mudificatu hè irregulare. Inoltre, l'aumentu di a temperatura prumove a riduzione di e nanoparticule di Ag (Fig. S3), ma una temperatura di reazione troppu alta ùn prumove micca a precipitazione selettiva di e nanoparticule di Ag.
A Figura 3a rapprisenta schematicamente a relazione trà a cuncentrazione d'ammoniaca d'argentu, a quantità d'argentu depositatu è l'attività antibatterica di u tissutu Ag/PVA/PP preparatu. A Figura 3b mostra i mudelli antibatterici di i campioni à diverse cuncentrazioni d'ammoniaca d'argentu, chì ponu riflette direttamente u statutu antibattericu di i campioni. Quandu a cuncentrazione d'ammoniaca d'argentu hè aumentata da 5 mM à 90 mM, a quantità di precipitazione d'argentu hè aumentata da 13,67 g/kg à 481,81 g/kg. Inoltre, à misura chì a quantità di deposizione d'argentu aumenta, l'attività antibatterica contr'à E. coli aumenta inizialmente è poi rimane à un livellu altu. Specificamente, quandu a cuncentrazione d'ammoniaca d'argentu hè 30 mM, a quantità di deposizione d'argentu in u tissutu Ag/PVA/PP risultante hè 67,62 g/kg, è u tassu antibattericu hè 99,99%. è selezziunate questu campione cum'è rappresentativu per a successiva caratterizazione strutturale.
(a) Relazione trà u livellu di attività antibatterica è a quantità di stratu di Ag applicatu è a cuncentrazione di ammoniaca d'argentu; (b) Fotografie di piastre di cultura batterica scattate cù una camera digitale chì mostranu campioni bianchi è campioni preparati cù ammoniaca d'argentu 5 mM, 10 mM, 30 mM, 50 mM è 90 mM. Attività antibatterica di u tessutu Ag/PVA/PP contr'à Escherichia coli
A figura 4a mostra i spettri FTIR/ATR di PP, PVA/PP, Ag/PP è Ag/PVA/PP. E bande d'assorbimentu di a fibra PP pura à 2950 cm-1 è 2916 cm-1 sò dovute à a vibrazione di stiramentu asimmetrica di i gruppi –CH3 è –CH2-, è à 2867 cm-1 è 2837 cm-1 sò dovute à a vibrazione di stiramentu simmetrica di i gruppi –CH3 è –CH2 –, –CH3 è –CH2–. E bande d'assorbimentu à 1375 cm–1 è 1456 cm–1 sò attribuite à vibrazioni di spostamentu asimmetriche è simmetriche di –CH338.39. U spettru FTIR di a fibra Ag/PP hè simile à quellu di a fibra PP. In più di a banda d'assorbimentu di PP, u novu piccu d'assorbimentu à 3360 cm-1 di i tessuti PVA/PP è Ag/PVA/PP hè attribuitu à u stiramentu di u legame à idrogenu di u gruppu –OH. Questu mostra chì u PVA hè applicatu cù successu à a superficia di a fibra di polipropilene. Inoltre, u piccu d'assorbimentu idrossile di u tessutu Ag/PVA/PP hè ligeramente più debule di quellu di u tessutu PVA/PP, ciò chì pò esse duvutu à a coordinazione di certi gruppi idrossile cù l'argentu.
Spettru FT-IR (a), curva TGA (b) è spettru di misurazione XPS (c) di PP puru, tessutu PVA/PP è tessutu Ag/PVA/PP, è spettru C 1s di PP puru (d), tessutu PVA/PP PP (e) è piccu Ag 3d (f) di tessutu Ag/PVA/PP.
In a Fig. 4c mostra i spettri XPS di i tessuti PP, PVA/PP, è Ag/PVA/PP. U debule signale O 1s di a fibra di polipropilene pura pò esse attribuitu à l'elementu d'ossigenu adsorbitu nantu à a superficia; u piccu C 1s à 284,6 eV hè attribuitu à CH è CC (vede a Figura 4d). In paragone cù a fibra PP pura, u tessutu PVA/PP (Fig. 4e) mostra alte prestazioni à 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) è 288,5 eV (H–C=O)38. Inoltre, u spettru O 1s di u tessutu PVA/PP pò esse apprussimatu da dui picchi à 532,3 eV è 533,2 eV41 (Fig. S4), sti picchi C 1s currispondenu à C–OH è H–C=O (gruppi idrossilici di PVA è gruppu aldeidico di glucosio), ciò chì hè coerente cù i dati FTIR. U tessutu non tessuto Ag/PVA/PP mantene u spettru O 1s di C-OH (532,3 eV) è HC=O (533,2 eV) (Figura S5), custituitu da 65,81% (percentuale atomica) di C, 22,89% di O è 11,31% di Ag (Fig. S4). In particulare, i picchi di Ag 3d5/2 è Ag 3d3/2 à 368,2 eV è 374,2 eV (Fig. 4f) dimostranu ancu di più chì e nanoparticule di Ag sò dopate nantu à a superficia di u tessutu non tissutu PVA/PP42.
E curve TGA (Fig. 4b) di PP puru, tessutu Ag/PP, è tessutu Ag/PVA/PP mostranu ch'elli subiscenu prucessi di decomposizione termica simili, è a deposizione di Ag NPs porta à un ligeru aumentu di a temperatura di degradazione termica di e fibre PP. fibre PVA/PP (da 480 °C (fibre PP) à 495 °C), forse per via di a furmazione di una barriera Ag43. À u listessu tempu, e quantità residue di campioni puri di PP, Ag/PP, Ag/PVA/PP, Ag/PVA/PP-W50 è Ag/PP-W50 dopu u riscaldamentu à 800 °C eranu 1,32%, 16,26% è 13,86% rispettivamente 9,88% è 2,12% (u suffissu W50 quì si riferisce à 50 cicli di lavaggio). U restu di PP puru hè attribuitu à impurità, è u restu di i campioni rimanenti à nanoparticelle d'argentu, è a differenza in a quantità residuale di campioni caricati d'argentu duveria esse duvuta à diverse quantità di nanoparticelle d'argentu caricate nantu à elli. Inoltre, dopu avè lavatu u tessutu Ag/PP 50 volte, u cuntenutu residuale d'argentu hè statu riduttu di 94,65%, è u cuntenutu residuale d'argentu di u tessutu Ag/PVA/PP hè statu riduttu di circa 31,74%. Questu mostra chì u rivestimentu incapsulante PVA pò migliurà efficacemente l'adesione di l'AgNP à a matrice PP.
Per valutà u cunfortu di usu, sò state misurate a permeabilità à l'aria è a velocità di trasmissione di u vapore acqueo di u tissutu di polipropilene preparatu. In generale, a traspirabilità hè ligata à u cunfortu termicu di l'utente, in particulare in ambienti caldi è umidi44. Cum'è mostratu in a Figura 5a, a permeabilità à l'aria di u PP puru hè 2050 mm/s, è dopu a mudificazione di u PVA diminuisce à 856 mm/s. Questu hè perchè u filmu PVA furmatu nantu à a superficia di a fibra PP è a parte tessuta aiuta à riduce i spazii trà e fibre. Dopu l'applicazione di Ag NPs, a permeabilità à l'aria di u tissutu PP aumenta per via di u cunsumu di rivestimentu PVA quandu si applicanu Ag NPs. Inoltre, a traspirabilità di i tessuti Ag/PVA/PP tende à diminuisce quandu a cuncentrazione di ammoniaca d'argentu aumenta da 10 à 50 mmol. Questu pò esse duvutu à u fattu chì u spessore di u depositu d'argentu aumenta cù l'aumentu di a cuncentrazione di ammoniaca d'argentu, ciò chì aiuta à riduce u numeru di pori è a probabilità chì u vapore acqueo li passi per mezu.
(a) Permeabilità à l'aria di i tessuti Ag/PVA/PP preparati cù diverse concentrazioni d'ammoniaca d'argentu; (b) Trasmissione di vapore acqueo di i tessuti Ag/PVA/PP preparati cù diverse concentrazioni d'ammoniaca d'argentu; (c) Diversi modificatori Curva di trazione di u tessutu Ag/PVA/PP ottenuta à diverse concentrazioni; (d) Curva di trazione di u tessutu Ag/PVA/PP ottenuta à diverse concentrazioni d'ammoniaca d'argentu (hè ancu mostratu u tessutu Ag/PVA/PP ottenutu à una concentrazione d'ammoniaca d'argentu di 30 mM) (Cunfruntate e curve di trazione di i tessuti PP dopu à 40 cicli di lavaggio).
A velocità di trasmissione di u vapore acqueo hè un altru indicatore impurtante di u cunfortu termicu di un tessutu45. Si scopre chì a permeabilità à l'umidità di i tessuti hè principalmente influenzata da a traspirabilità è da e proprietà di a superficia. Vale à dì, a permeabilità à l'aria dipende principalmente da u numeru di pori; e proprietà di a superficia influenzanu a permeabilità à l'umidità di i gruppi idrofili per via di l'adsorbimentu-diffusione-desorbimentu di e molecule d'acqua. Cum'è mostratu in a Figura 5b, a permeabilità à l'umidità di a fibra PP pura hè 4810 g/(m2·24h). Dopu a sigillatura cù u rivestimentu PVA, u numeru di fori in a fibra PP diminuisce, ma a permeabilità à l'umidità di u tessutu PVA/PP aumenta à 5070 g/(m2·24h), postu chì a so permeabilità à l'umidità hè principalmente determinata da e proprietà di a superficia, micca da i pori. Dopu a deposizione di AgNP, a permeabilità à l'umidità di u tessutu Ag/PVA/PP hè stata ulteriormente aumentata. In particulare, a massima permeabilità à l'umidità di u tessutu Ag/PVA/PP ottenuta à una concentrazione di ammoniaca d'argentu di 30 mM hè 10300 g/(m2·24h). À u listessu tempu, a diversa permeabilità à l'umidità di i tessuti Ag/PVA/PP ottenuti à diverse concentrazioni d'ammoniaca d'argentu pò esse assuciata à differenze in u spessore di u stratu di deposizione d'argentu è u numeru di i so pori.
E proprietà meccaniche di i tessuti influenzanu assai a so durata di vita, in particulare cum'è materiali riciclabili46. A Figura 5c mostra a curva di tensione di trazione di u tessutu Ag/PVA/PP. A resistenza à a trazione di u PP puru hè solu 2,23 MPa, mentre chì a resistenza à a trazione di u tessutu PVA/PP à 1% in pesu hè significativamente aumentata à 4,56 MPa, ciò chì indica chì l'incapsulazione di u tessutu PVA PP aiuta à migliurà significativamente e so proprietà meccaniche. proprietà. A resistenza à a trazione è l'allungamentu à a rottura di u tessutu PVA/PP aumentanu cù l'aumentu di a cuncentrazione di modificatore PVA perchè u film PVA pò rompe a tensione è rinfurzà a fibra PP. Tuttavia, quandu a cuncentrazione di modificatore aumenta à 1,5% in pesu, u PVA appiccicaticciu rende u tessutu di polipropilene rigidu, ciò chì affetta seriamente u cunfortu di vestibilità.
In paragone cù i tessuti puri in PP è PVA/PP, a resistenza à a trazione è l'allungamentu à a rottura di i tessuti Ag/PVA/PP sò ulteriormente migliurati perchè e nanoparticelle di Ag distribuite uniformemente nantu à a superficia di e fibre PP ponu distribuisce u caricu47,48. Si pò vede chì a resistenza à a trazione di a fibra Ag/PP hè più alta di quella di u PP puru, righjunghjendu 3,36 MPa (Fig. 5d), ciò chì cunfirma l'effettu forte è di rinfurzamentu di e nanoparticule di Ag. In particulare, u tessutu Ag/PVA/PP pruduttu à una cuncentrazione di ammoniaca d'argentu di 30 mM (invece di 50 mM) presenta una resistenza à a trazione è un allungamentu à a rottura massimi, ciò chì hè sempre duvutu à a deposizione uniforme di e nanoparticule di Ag è ancu à a deposizione uniforme. Aggregazione di nanoparticule d'argentu in cundizioni di alta cuncentrazione di ammoniaca d'argentu. Inoltre, dopu à 40 cicli di lavaggio, a resistenza à a trazione è l'allungamentu à a rottura di u tissutu Ag/PVA/PP preparatu à una cuncentrazione di 30 mM d'ammoniaca d'argentu sò diminuiti rispettivamente di 32,7% è 26,8% (Fig. 5d), ciò chì pò esse assuciatu à una piccula perdita di nanoparticelle d'argentu depositate dopu à questu.
E figure 6a è b mostranu fotografie di càmera digitale di u tessutu Ag/PVA/PP è di u tessutu Ag/PP dopu à u lavaggiu per 0, 10, 20, 30, 40 è 50 cicli à una cuncentrazione di 30 mM d'ammoniaca d'argentu. U tessutu Ag/PVA/PP grisgiu scuru è u tessutu Ag/PP diventanu gradualmente grisgiu chjaru dopu à u lavaggiu; è u cambiamentu di culore di u primu durante u lavaggiu ùn pare micca esse cusì seriu cum'è quellu di u secondu. Inoltre, paragunatu à u tessutu Ag/PP, u cuntenutu d'argentu di u tessutu Ag/PVA/PP hè diminuitu relativamente pianu dopu à u lavaggiu; dopu à u lavaggiu 20 o più volte, u primu hà mantinutu un cuntenutu d'argentu più altu chè u secondu (Fig. 6c). Questu indica chì l'incapsulazione di e fibre PP cù u rivestimentu PVA pò migliurà significativamente l'adesione di e nanoparticule d'argentu à e fibre PP. A figura 6d mostra l'imaghjini SEM di u tessutu Ag/PVA/PP è di u tessutu Ag/PP dopu à u lavaggiu per 10, 40 è 50 cicli. I tessuti Ag/PVA/PP sperimentanu menu perdita di nanoparticelle di Ag durante u lavaggio cà i tessuti Ag/PP, torna perchè u rivestimentu incapsulante PVA aiuta à migliurà l'adesione di e nanoparticelle di Ag à e fibre PP.
(a) Fotografie di tessuti Ag/PP scattate cù una camera digitale (scattate à una cuncentrazione d'ammoniaca d'argentu di 30 mM) dopu à u lavaggio per 0, 10, 20, 30, 40 è 50 cicli (1-6); (b) Fotografie Ag/PVA/PP di tessuti scattate cù una camera digitale (scattate à una cuncentrazione d'ammoniaca d'argentu di 30 mM) dopu à u lavaggio per 0, 10, 20, 30, 40 è 50 cicli (1-6); (c) Cambiamenti in u cuntenutu d'argentu di i dui tessuti durante i cicli di lavaggio; (d) Immagini SEM di tessuti Ag/PVA/PP (1-3) è tessuti Ag/PP (4-6) dopu à 10, 40 è 50 cicli di lavaggio.
A figura 7 mostra l'attività antibatterica è e fotografie di càmera digitale di tessuti Ag/PVA/PP contr'à E. coli dopu à 10, 20, 30 è 40 cicli di lavaggio. Dopu à 10 è 20 lavaggi, a prestazione antibatterica di i tessuti Ag/PVA/PP hè rimasta à 99,99% è 99,93%, dimustrendu una eccellente attività antibatterica. U livellu antibattericu di u tessutu Ag/PVA/PP hè diminuitu ligeramente dopu à 30 è 40 volte di lavaggio, ciò chì era duvutu à a perdita di AgNP dopu à un lavaggio à longu andà. Tuttavia, u tassu antibattericu di u tessutu Ag/PP dopu à 40 lavaggi hè solu di 80,16%. Hè evidenti chì l'effettu antibattericu di u tessutu Ag/PP dopu à 40 cicli di lavaggio hè assai menu di quellu di u tessutu Ag/PVA/PP.
(a) Livellu d'attività antibatterica contr'à E. coli. (b) Per paragone, sò ancu mostrate fotografie di u tessutu Ag/PVA/PP scattate cù una camera digitale dopu avè lavatu u tessutu Ag/PP à una cuncentrazione d'ammoniaca d'argentu di 30 mM per 10, 20, 30, 40 è 40 cicli.
In Fig. A Figura 8 mostra schematicamente a fabricazione di tessuti Ag/PVA/PP à grande scala utilizendu una strada roll-to-roll in duie tappe. Vale à dì, a suluzione PVA/glucosiu hè stata immersa in u quadru di u rullo per un certu periodu di tempu, poi estratta, è poi impregnata cù una suluzione d'ammoniaca d'argentu in u listessu modu per ottene u tissu Ag/PVA/PP. (Fig. 8a). U tissu Ag/PVA/PP risultante conserva sempre una eccellente attività antibatterica ancu s'ellu hè lasciatu per 1 annu. Per a preparazione à grande scala di tessuti Ag/PVA/PP, i tessuti non tessuti PP risultanti sò stati impregnati in un prucessu di rullo continuu è poi passati per una suluzione PVA/glucosiu è una suluzione d'ammoniaca d'argentu in sequenza è processati. dui metudi. Video allegati. U tempu d'impregnazione hè cuntrullatu aghjustendu a velocità di u rullu, è a quantità di suluzione adsorbita hè cuntrullata aghjustendu a distanza trà i rulli (Fig. 8b), ottenendu cusì u tissu non tissutu Ag/PVA/PP di grande dimensione (50 cm × 80 cm). ) è u rullu di raccolta. Tuttu u prucessu hè simplice è efficiente, ciò chì hè propiziu à a pruduzzione à grande scala.
Schema di a pruduzzione di prudutti di destinazione di grande dimensione (a) è schema di u prucessu di rullu per a pruduzzione di materiali non tessuti Ag/PVA/PP (b).
I tessuti non tessuti PVA/PP chì cuntenenu argentu sò prudutti aduprendu una tecnulugia simplice di deposizione in fase liquida in situ cumminata cù a via roll-to-roll. In paragone cù u tessutu PP è u tessutu PVA/PP, e proprietà meccaniche di u tessutu non tessuto Ag/PVA/PP preparatu sò significativamente migliurate perchè u stratu di sigillatura PVA pò migliurà significativamente l'adesione di e nanoparticelle Ag à e fibre PP. Inoltre, a quantità di carica di PVA è u cuntenutu di nanoparticelle d'argentu in u tessutu non tessuto Ag/PVA/PP ponu esse ben cuntrullati aghjustendu e concentrazioni di soluzione PVA/glucosiu è soluzione d'ammoniaca d'argentu. In particulare, u tessutu non tessuto Ag/PVA/PP preparatu aduprendu una soluzione d'ammoniaca d'argentu 30 mM hà mostratu e migliori proprietà meccaniche è hà mantenutu una eccellente attività antibatterica contr'à E. coli ancu dopu à 40 cicli di lavaggio, mustrendu un bon putenziale antifouling. Materiale non tessuto PP. In paragone cù altri dati di letteratura, i tessuti ottenuti da noi aduprendu metudi più simplici anu mostratu una migliore resistenza à u lavaggio. Inoltre, u tessutu non tessuto Ag/PVA/PP risultante hà una permeabilità à l'umidità è un cunfortu di vestibilità ideali, chì ponu facilità a so applicazione in applicazioni industriali.
Includite tutti i dati ottenuti o analizzati durante questu studiu (è i so fugliali d'infurmazioni di supportu).
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Data di publicazione: 26 di nuvembre di u 2023