银纳米颗粒/碱性木质素/再生纤维素纤维复合纺织面料的紫外防护与抗菌性能研究

针对再生纤维素和棉纤维夏季纺织品紫外线(UV)防护不足和易滋生微生物的问题，研究人员通过湿法纺丝技术开发了负载银纳米颗粒(AgNPs)和碱性木质素(AL)的再生纤维素基复合纤维(Ag/AL/CC-g)。该面料对大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抗菌率>99.99%，UPF值超40（欧洲标准EN 13758-2），兼具"优异"的UV屏蔽性能，为高性能夏季服装和医用纺织品提供了创新解决方案。

　　

夏季纺织品面临两大挑战：紫外线辐射(UVR)易引发皮肤病变，纤维素基面料又易成为微生物滋生的温床。传统解决方案往往顾此失彼——石油基合成纤维虽能改性但不够环保，天然纤维素纤维又缺乏防护功能。山东某研究团队在《Industrial Crops and Products》发表的研究，通过生物质材料与纳米技术的创新结合，开发出兼具双重防护功能的智能纺织品。

研究采用湿法纺丝技术将棉纤维素(CC)与碱性木质素(AL)共溶制备纺丝液，经凝固浴成型后获得AL/CC水凝胶纤维。通过甘油浸泡保持多孔结构，再原位还原银纳米颗粒(AgNPs)构建Ag/AL/CC-g纤维，最终织造成功能面料。采用XPS、SEM、TG-DSC等技术表征材料特性，通过CFU法评估抗菌性能，依据EN 13758-2标准测试UPF值。

3.1 纤维制备与表征
SEM显示AL/CC-g纤维具有多孔结构，孔隙率随AL含量增加而增大（5%-50%）。AgNPs成功负载后填充孔隙，EDS证实银元素均匀分布。FTIR检测到AL特征峰（1541 cm^-1
），XPS显示Ag 3d特征峰（368.9 eV）。热重分析表明Ag/AL/CC-g-30纤维热稳定性显著提升，残炭率达13.6%。

3.2 力学性能
AL/CC-w纤维拉伸强度（167 MPa）显著高于多孔的AL/CC-g纤维（46 MPa）。含5% AL的AL/CC-g-5纤维强度最高（52 MPa），但过量AL会导致纤维素微纤维聚集而强度下降。AgNPs负载对力学性能影响较小。

3.3 抗菌性能
AL/CC-g-50面料对E.coli和S.aureus的抗菌率分别为95.3%和96.4%。Ag/AL/CC-g面料展现出>99.99%的广谱杀菌效率，SEM观察到细菌细胞壁严重破损。Ag⁺
缓释实验显示240小时释放量<4.5%，表明长效抗菌特性。

3.4 UV防护性能
AL赋予面料显著紫外吸收特性，AL/CC-g-50的T₂₈₀
值降至5.05%。AgNPs进一步强化防护，Ag/AL/CC-g-50面料的UPF达41.3±0.64，符合"优异"防护标准。木质素芳香结构与AgNPs高折射率产生协同防护效应。

3.5 表面特性与光稳定性
AL含量增至50%时，水接触角从30.8°升至86.9°，AgNPs负载后达97.9°。UV老化实验显示AL/CC-g面料更易黄变（△E最高52.98），而AgNPs能减缓光降解。

这项研究开创性地将生物质废弃物（木质素）与纳米材料结合，通过绿色工艺开发出多功能纤维素基面料。其创新点在于：①利用木质素天然UV吸收特性替代合成染料；②通过纤维多孔结构实现AgNPs高效负载；③UPF值突破40的行业高标准。该技术既解决了传统纤维素面料的功能缺陷，又避免了石油基材料的污染问题，为医疗防护、户外服装等领域提供了可持续材料解决方案。未来研究需关注AgNPs的环境风险，开发更安全的抗菌替代材料。