1. Antibakterielle Wirkstoffe und ihre Klassifizierung
Unter Antibiotika versteht man Medikamente, die das Bakterienwachstum hemmen, ihr Lebensumfeld schädigen und ihre Wirkung effektiv und kontinuierlich entfalten können. Antibakterielle Wirkstoffe werden in zwei Kategorien unterteilt: organische antibakterielle Wirkstoffe und anorganische antibakterielle Wirkstoffe. Zu den organischen antibakteriellen Wirkstoffen gehören natürliche und synthetische Typen, während anorganische antibakterielle Wirkstoffe hauptsächlich Metalle, Metallionen und Oxide umfassen. Zu den allgemein genannten antibakteriellen Maßnahmen gehören Hemmung, Abtötung, Beseitigung der von Bakterien abgesonderten Toxine und Prävention. Aufgrund der starken thermischen Stabilität, langlebigen Funktionalität sowie Sicherheit und Zuverlässigkeit anorganischer antibakterieller Wirkstoffe, gepaart mit der Entwicklung ultrafeiner Technologie in den letzten Jahren, können nanoskalige anorganische antibakterielle Wirkstoffe in Massenproduktion hergestellt und zu chemischen Fasern gemischt oder zusammengesetzt werden , um die Industrialisierung antibakterieller Chemiefasern sicherzustellen.
2. Nano-antibakterielle Wirkstoffe
Photokatalytische Eigenschaften sind eine der wichtigen Eigenschaften von Nano-Halbleitermaterialien. Zu den gängigen Halbleiterverbindungsmaterialien gehören TiOz, ZnO, ZnS, CdS&PbS usw. Unter Berücksichtigung von Sicherheits- und Kostenfaktoren sind TiO2 und ZnO praktischer, wobei TiO2 am häufigsten verwendet wird.
Die Absorptionswellenlängenschwelle von Halbleitern liegt meist im ultravioletten Bereich. Wenn die Photonenenergie die Absorptionsschwelle des Halbleiters überschreitet, durchlaufen die Valenzbandelektronen des Halbleiters Interbandübergänge, d. h. Übergänge vom Valenzband zum Leitungsband, was zur Erzeugung fotogenerierter Elektronen (e) und Löcher (h+) führt. . Zu diesem Zeitpunkt fängt der auf der Oberfläche der Nanopartikel adsorbierte gelöste Sauerstoff Elektronen ein und bildet negative Superoxidionen (· 05), während die Löcher die auf der Katalysatoroberfläche adsorbierten Hydroxidionen und Wasser oxidieren und so Hydroxidradikale (· OH) bilden. Sowohl negative Superoxidionen als auch Hydroxidradikale haben starke oxidierende Eigenschaften, die den Großteil der organischen Substanz zu den Endprodukten CO2 und H2O oxidieren können. Während des Reaktionsprozesses verändert sich dieses Halbleitermaterial, auch Photokatalysator genannt, nicht.
Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass die Zugabe von etwas NanoZnOzu NanoTiO2oder das Hinzufügen von etwas Nano-TiO2 zu Nano-ZnO führt zu besseren antibakteriellen Wirkungen auf Textilien im Vergleich zu einzelnen Nanomaterialien, was auf die Existenz von Nano-Synergieeffekten zwischen Nano-TiO2 und ZnO hinweist. Dies ist auf die Oberflächenatome von Nano-TiO2 und ZnO zurückzuführen
Die Oberflächeneffekte von Partikeln variieren aufgrund unterschiedlicher Umgebungen und Bandlückenbreiten, daher weist die Absorption von Licht, insbesondere ultravioletter Strahlung, ihre eigenen charakteristischen Banden auf. Wenn Baumwollstoffe mit Nano-TiO2- und ZnO-Verbundwerkstoffen behandelt werden, können sie ultraviolette Strahlung über einen größeren Wellenlängenbereich absorbieren, frei beweglichere negativ geladene Elektronen und positiv geladene Löcher zerlegen und fotogenerierte Elektronen-Loch-Paare bilden. Sie reagieren mit umgebendem Wasser und Sauerstoff und erzeugen mehr O-, HO ·, HOO · und H2O2, wodurch Bakterien wirksam abgetötet und die antibakterielle Wirkung des Stoffes verbessert wird.
Nano-TiO2 hat als Bakterizid auch die folgenden Eigenschaften: Erstens hat es eine gute Sofortwirkung, wie z. B. die Wirkung antibakterieller Mittel der Silberserie, die in etwa 24 Stunden eintritt, während Nano-TiO2 nur etwa 1 Stunde benötigt; Zweitens ist TiO2 ein semipermanenter antibakterieller Wirkstoff, der seine antibakterielle Wirkung beibehält, im Gegensatz zu anderen antibakteriellen Wirkstoffen, deren Auflösungswirkung allmählich abnimmt; Drittens ist es sicher und hat keine schädlichen Auswirkungen bei Hautkontakt. Das Textil, das durch Dispergieren von nanoskaligem, ultrafeinem TiO2 in Spinnrohstoffen und Spinnen von Chemiefasern hergestellt wird, hat gute antibakterielle Eigenschaften und ist günstig. Daher wird nanoskaliges TiO2 häufig als wichtigstes antibakterielles Mittel und Deodorant in Funktionsfasern verwendet.
3.Antibakterielle Mittel mit Metallionen
Im Vergleich zu organischen antibakteriellen Mitteln haben antibakterielle Mittel mit Metallionen die Vorteile einer guten Sicherheit (geringe Toxizität, keine Karzinogenität), einer hohen antibakteriellen Aktivität, einer guten Hitzebeständigkeit, eines breiten antibakteriellen Spektrums, einer langen Persistenz und keiner Arzneimittelresistenz. Sie können in Bereichen wie Elektronik, Automobilen, Baumaterialien, Wasseraufbereitung, medizinischer Behandlung, Lebensmitteln, Futtermitteln, Verpackungen, Textilien und Umweltschutz weit verbreitet eingesetzt werden.
Entsprechend den verschiedenen enthaltenen Metallionen können antibakterielle Mittel mit Metallionen in Silberionen, Kupferionen, Zinkionen, Kobaltionen, Nickelionen, antibakterielle Mittel mit Vanadiumionen usw. unterteilt werden.
Einige Metallpartikel (z. B. Silber-Nanopartikel und Kupfer-Nanopartikel) haben bestimmte bakterizide Eigenschaften. Sie werden in Kombination mit Chemiefasern zu antibakteriellen Funktionsfasern versponnen, die eine stärkere antibakterielle Wirkung und längere Waschzeiten haben als allgemeine antibakterielle Stoffe. Beispielsweise kann ultrafeines antibakterielles Pulver Harzprodukten eine antibakterielle Wirkung verleihen und eine hemmende Wirkung auf verschiedene Bakterien, Pilze und Schimmelpilze haben. Durch die Zugabe von 1 % dieses Pulvers zu synthetischen Fasern können antibakterielle Fasern mit guter Spinnbarkeit hergestellt werden.
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