Page 23 - 《精细化工》2021年第5期

第 5 期 高党鸽，等：超疏水抗菌表面的研究进展 ·877·

羟基与有机抗菌剂或低表面能有机物结合，实现表 3.2 基于纳米 ZnO 制备超疏水抗菌表面
面的超疏水抗菌性能。 纳米 ZnO 是一种具有优异生物相容性的抗菌
关于结合有机物制备超疏水抗菌表面的无机粒 剂，对人体细胞无毒，将纳米 ZnO 与疏水性有机物
子种类较多，主要有纳米 SiO 2 、纳米 ZnO、纳米 结合，在棉织物表面形成粗糙结构，能赋予织物较
Ag、Cu 等无机粒子。 强的超疏水、抗菌以及紫外吸收性能。
纳米 ZnO 用量对织物的疏水效果影响较大。
3.1 基于纳米 SiO 2 制备超疏水抗菌表面
纳米 SiO 2 具有化学惰性、成本低廉及光学透明 GHASEMI 等 [40] 将纳米 ZnO 和十八烷硫醇共混用
性好等特性，纳米 SiO 2 本身无抗菌性能，常采用有 于处理棉织物，纳米粒子在纤维表面形成有序、均
机季铵盐类抗菌剂对纳米 SiO 2 进行改性或用无机抗 匀的粗糙结构，织物水接触角提升至 161°，同时金
菌材料如 Ag、TiO 2 、ZnO 等与纳米 SiO 2 组成核壳 黄色葡萄球菌和大肠杆菌的黏附数量减少到 600
2
结构，进而将改性 SiO 2 沉积于低表面能材料处理的 和 48 CFU/cm 。
基层，实现表面的超疏水抗菌性能，如图 5 所示。

图 5 基于纳米 SiO 2 粒子结合低表面能材料制备超疏水

抗菌表面
Fig. 5 Preparation of superhydrophobic antibacterial surface a,b—10 mg；c,d—30 mg [40]
based on nano SiO 2 particles combined with low 图 6 不同用量纳米 ZnO 处理棉织物后的 SEM 照片
surface energy materials Fig. 6 SEM images of cotton fabric treated with nano ZnO of
different dosage [40]
研究者常选用有机硅季铵盐（QAS）对 SiO 2 进
除了纳米粒子用量，棉织物的处理方式对织物
行改性，QAS 结构中的—OCH 3 、—OC 2 H 5 等活性基
的最终性能也有较大影响。GUN [41] 将棉织物在纳米
团可水解成硅羟基，与 SiO 2 表面的羟基脱水缩合，
ZnO 和聚偏氟乙烯（PVDF）的混合物中浸渍，再置
形成共价键锚定在粒子表面，带有卤素负离子的
于乙醇中浸泡处理，由于乙醇的挥发作用，诱导相
QAS 能够赋予 SiO 2 较好的抗菌性能，同时其结构中 分离产生的粗糙度使处理织物比干燥法处理织物的
的长碳链也能实现 SiO 2 的疏水性能 [33-35] 。RAUNER
水接触角提高了近 20°。
等 [36] 将 QAS 改性 SiO 2 悬浮液涂覆在硅树脂表面，
洗涤会导致纳米粒子从棉织物表面脱落，从而
通过溶剂蒸发使粒子在表面聚集形成玉米芯状的粗
影响涂层的耐久性，通过硅烷偶联剂对 ZnO 改性使
糙形貌，该表面减弱了金黄色葡萄球菌的黏附，且在
其与织物表面羟基产生化学结合可以提高涂层的耐
16 h 内杀死了剩余细菌细胞。 [42]
久性。AGRAWAL 等 利用两种硅烷偶联剂与纳米
纳米 Ag 是常被选用改性纳米 SiO 2 的无机粒子， ZnO、棉纤维表面的羟基形成化学键，使织物在高
它不仅能赋予 SiO 2 抗菌效果，同时 SiO 2 的化学惰 强度摩擦、超声波清洗、化学溶液浸泡和紫外线照
性能够使纳米 Ag 的稳定性提高，防止聚集，两者形 射条件下具有优异的耐用性。
成 的稳定纳 米复合结构 可以实现高 效抗菌。
3.3 基于纳米 Ag 制备超疏水抗菌表面
ZARZUELA 等 [37] 将纳米 Ag 颗粒接枝到硅烷功能化 纳米 Ag 具有抗菌效果好、安全性高、耐候性
的 SiO 2 上，Ag 用量的增加有效减少了细胞的附着， 强等优点，是一种应用广泛的抗菌剂。将纳米 Ag
抗菌率达 90%。纳米 Ag 除了接枝于 SiO 2 表面，还 颗粒与低表面能有机物在基层上层层处理可以实现
可以被封装在 SiO 2 内部。SELIM 等 [38] 和 YANG 等 [39] 表面的超疏水与抗菌双重功能，如图 7Ⅰ所示。
制备了 Ag@SiO 2 核壳微球和中空介孔 SiO 2 载银微 SHEN 等 [43] 在甲基三氯硅烷和十八烷基三氯硅烷溶
球，分别将其结合低表面能 PDMS 以及氟硅树脂用 液中快速处理棉织物，进而负载胶体纳米 Ag，该织
物获得了 153°±2°的水接触角和优异的抗菌性能。
于超疏水、抗菌以及防污性能的研究。