纳米抗菌鞋垫的制备与研究

百检网 2022-02-10

  0李东英石飞刘江(中国皮革和制鞋工业研究院)在人们的生活环境中,无时无处不存在微生物,一旦皮肤上的常栖菌群失调,少量病原菌会通过皮肤、呼吸道和消化系统等途径引起各种疾病。在传播病菌的过程中,纺织品是重要媒介之一。若纺织品具有杀灭病原菌的功能,不丨又截断了细菌传播途径,还阻止了由它繁殖和分解纺织品上物而产生的臭气。

  大多数人在穿鞋过程中,尤其是在大量运动后,汗液分泌量剧增,使鞋内的相对湿度高达80%~90%、温度35~40°C.在鞋内密团的环境中,由于鞋内缺乏氧气,温度适宜,脚汗分泌物中含有丰富的脂肪和蛋白质,为细菌的孳生繁殖创造了良好的条件和空间,细菌高速繁殖,导致脚气、脚癣等脚病的产生,同时大量分解汗液中的有机物而产生恶臭。

  岁以上人群中无脚臭者占1%,轻微脚臭者占33%,恶性脚臭者占48 %,湿性脚臭者占7%,病态脚臭者占5%,含有细菌率占100 %,因此说脚臭是一种普遍现象,随着人们生活水平的提高,人们对健康、舒适、清洁的生活的要求也越来越高,因而人们普遍要求对鞋。进行抗菌除臭处理。为此,有许多制鞋厂家迫切希望生产具有防雷、抑菌、除臭功能的鞋,以解决广大消费者的脚臭问题。另外,通过中国人群脚型规律研究顶目发现,当前我国人群足疾上升趋势非常明显,随着人□的老龄化,该现象将越来越严重。因此,一种功能性、护理性的鞋垫产品也将具有广阔的市场前景。

  本文通过大量的试验和市场调查,以无机纳米抗菌剂为主,对鞋垫的主体帆布型纤维材料进行后处理,然后,再经DC-5700后处理,使其具有良好的耐洗性,能够长期抑制鞋内病菌的产生。该抗菌鞋垫有益于脚部健康,适宜所有消费人群,且制作成本低。工艺简荦,无机抗菌剂(市售):活性炭粉末、纳米层状银抗菌剂、纳米员离子粉、纳米氧化锌氧化钛防霉剂等。

  纤维材料(市售):绿色鞋用帆布。

  用综合抗菌剂(无机抗菌剂、有机抗菌剂)处理绿色帆布的正反两面,将帆布It为鞋垫的一层(接触脚底皮肤),将具有抗菌除臭功能的活性炭无纺布作为第二层,选用普通白衬布作为鞋垫的第三层。将以上三层织物经过缝制结合在一起,制备成具有抗菌除臭功能的鞋垫。

  检验机构:建筑材料工业环境监测中心。

  检验菌:金黄色葡萄球菌、大肠杆菌。

  检验结果:该垫对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的灭菌率分通过试穿抗菌鞋垫,检验抗菌剂的除臭效果。右脚鞋垫经过气味无出现异味一般臭较臭左脚右脚左脚右脚左脚右脚左脚右脚1天80%10%60%10%40%注:鞋垫没有经过洗涤。

  抗菌剂处理,左脚为空白;试验人数:14,年龄范围:24~57岁;检验方式:试穿人自己检验、填表。检验结果如表1由表1可知,在试穿6天后,经过处理的鞋垫没有气味,而空白鞋垫则有50%出现了气味或臭味;在18天内,抗菌鞋垫除臭效果明显。

  抗菌剂除臭原理鞋子内的恶臭主要由细菌造成。要除去鞋子内产生的臭气,必须除去产生恶臭的细菌。可通过两种方式,一个是杀菌,利用抗菌剂杀菌,除去产生臭气的根源;另外就是吸附,采用一种良好的吸附剂一活性炭,将可能产生的少量臭气除去。

  3.2纳米金属抗菌剂及抗菌原理本试验研究中所采用的纳米金属抗菌剂包括无机纳米银系抗菌剂与纳米员离子粉。金属离子型抗菌剂属于离子溶出接触型抗菌剂,其抗菌作用是被动式的。目前对金属离子抗菌剂的作用机理的解释为:由于微生物与金属的接触反应,使其结构遭到破坏,造成微生物死亡或产生功能障碍。纳米的金属抗菌剂由于纳米粒子表面原子数增多,表面原子配位数不足和高的表面能,使这些原子易与其它原子相结合而稳定下来,故具有很高的化学活性,因此,纳米无机金属离子抗菌剂的效果要远胜于普通金属离子抗菌剂。

  相对于有机抗菌机的药效及时、价格较高,无机抗菌剂不仅具有较低廉的价格,从抗菌剂性能和原理上来说,更具有缓释性和持久性。因此,它**可以满足低成本的要求,使用后不会大幅度地提高材料的成本。其次,由于具有药效持久性,只需要将少量的抗菌剂分散于鞋材中,即可赋予鞋材及成鞋长期的抗菌或杀菌的功能。

  不仅如此,无机抗菌剂无毒、无异味,有利于环境保护和人体健康,对鞋材的原有性能没有不良影响;且由于无机抗菌剂的颜色稳定性好,在保存和使甩过程中不变色,不会妨碍鞋材的应甩。

  3.3负离子粉抗菌剂及抗菌原理负离子粉的作用原理为:放射线使气体成分中含有的电子e放出,并与C2、H2反应,从而产生员氧离子D负氧离子具有较高的活性,有很强的吸附和氧化还原作用,能破坏细菌的细胞膜或细胞原生质活性酶的活性,从而达到抗菌杀菌的作用;水分子经放射线照射后电离,还产生游离基>OH,它与生物体中的有机化合物有*强的反应性。特别与氨化合物发生分解反应,达到消臭的目的,此外,H还具有抗菌、杀菌及防虫的作用。3.4DC-5700抗菌原理DC-5700是高效安全的有机抗菌剂,它分子结构上的三个甲氧基能与纤维上的羟基进行脱甲醇反应,生成共价键,而使抗菌剂牢固地附着在纤维表面;同时,三个甲氧基能水解聚合,在纤维表面形成薄膜而坚牢地附着在纤维表面上;其阳离子(N +)部分与纤维表面的负电荷会相互吸引,形成离子结合(静电结合),使由它自身脱水缩合形成的薄膜与纤维具有坚牢的附着力,从而产生良好的耐久性。该产品获得美国环境保护局(EPA)的许可证,进行了亚急性毒性、变异原试验、催畸试验、粘膜刺激试验等1 8顶试验,以及袜子穿着试验,均证实安全性很好DC-5700的及时高效、耐洗性等特点,可弥补无机抗菌剂缓释、见效慢的缺点。

  活性炭是一种无机产品,是无定形碳经过活化处理的产物,也是一具有很大比表面积和表面活牲的多孔性物质,其孔径范围在10~l200nm之间,具有广泛的吸附、除臭功能。活性炭不仅可以作为一种优良的除臭吸附剂,同时还是一种很好的纳米抗菌剂载体。纳米层状银、纳米负离子粉、纳米氧化锌都具有优良的抑菌杀菌性能。但纳米材料以及银化合物有不易在材料中分散、光敏活性高等缺点,为了克服这些缺点,可以活性炭为载体,使银、锌等通过物理作用,分散吸附在活性炭表面,使材料在抗菌过程中达到缓释的效果。

  以棉质的厚帆布作为鞋垫材料,棉质厚,吸汗多,散热挥发快。通过试穿,一般办公室类工作者在连续穿用24小时过程中,都能感觉脚部干爽。不穿时,可直接放在鞋内自然干燥,干燥时间短,约8小时(一夜),干燥效果良好,且除臭防霉效果很好。

  缺点是产品挡次不够高,属中低裆产品。

  3.7鞋底构造对鞋垫功能的影响鞋内环境潮湿温暖,是造成鞋内细菌生长的主要因素,也是致使鞋内发臭的直接原因,如果中底、大底、鞋垫相结合,成为排湿、干燥、抑菌的整体结构,则不会产生臭味。因此,**保证大底的鞋材有透气的呼吸功能,通过人脚在行走中的不断压缩,将水汽排除;其次,将中底设计为一种具有抗菌吸湿能力的硬质不变形材料,选用纳米无机抗菌剂处理,处理的工艺可多样化;zui后选用单向导湿的材料作为鞋垫,用有机抗菌剂DC- 5700进行后处理,作为直接和人脚接触的介质,可达到理想除臭抗菌效果。

  本厨究中所使用的抗菌剂具有安全、环保、高效、耐久、耐洗、成本低等特点,符合鞋用抗菌剂的要求。

  用后处理方法绿帆布鞋用材料制成抗菌鞋垫,通过测试和试穿,抗菌防臭性能良好。

  此种工艺成本较低,流程简单,不需要添加复杂的设备,对穿用者没有要求。ffl萧耀南,曾汉民消臭功能纤维的封究呤展材料料学程天恩,张一宾'防菌防馨剂手册上海:上海科学技术李准,袁剑蜂织物的抗它肪整理机理印染助,2001,

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