การพัฒนาการตรึงอนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์บนผ้าฝ้ายเพื่อปรับปรุงสมบัติต้านทานเชื้อแบคทีเรียและป้องกันรังสียูวี

บทคัดย่อ

บทคัดย่อ งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการตรึงอนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์ (Nano-ZnO) บนผ้าฝ้ายโดยใช้พอลิสไตรีนซัลโฟนิก-แอซิด (PSS) โดยเริ่มจากนาผ้าฝ้ายมาปรับปรุงให้มีประจุบวกด้วยสารละลาย 3-chloro-2-hydroxypropyl trimethylammonium chloride จากนั้นนาผ้าฝ้ายที่มีประจุบวกมาทาการเคลือบผิวด้วยเทคนิคเลเยอร์บายเลเยอร์ (Layer-by-Layer technique, Lbl) โดยจุ่มเคลือบในสารละลาย PSS ซึ่งเป็นพอลิอิเล็กโทรไลต์ประจุลบ และสารละลายซิงค์ไนเทรต-เฮกซะไฮเดรต (Zn(NO3)2?6H2O) จากนั้นนาผ้าฝ้ายที่ผ่านการเคลือบผิวแล้วมาทาปฏิกิริยาไฮโดรเทอร์มอลในสารละลายแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ (NH4OH) ที่อุณหภูมิ 90 ?C เป็นเวลา 24 ชั่วโมง ซึ่งก่อให้เกิดการตรึงอนุภาค Nano-ZnO อยู่บนผ้าฝ้าย โดยปรับเปลี่ยนสภาวะในการปรับปรุงพื้นผิวผ้าฝ้าย ได้แก่ ความเข้มข้นของสารละลาย PSS (0.01, 0.05 และ 0.1 M) ระยะเวลาในการจุ่มเคลือบ PSS (5, 10, 15, 30 และ 60 นาที) ความเข้มข้นของสารละลาย Zn(NO3)2?6H2O (0.05, 0.1 และ 0.5 M) และระยะเวลาในการแช่ Zn(NO3)2?6H2O (5, 10, 15, 30, 60 และ 120 นาที) พบว่าการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารละลาย PSS และ Zn(NO3)2?6H2O ส่งผลต่อปริมาณ Nano-ZnO ที่ก่อตัวบนผ้าฝ้ายเพียงเล็กน้อย ในขณะที่การเพิ่มเวลาในการจุ่มเคลือบสารละลาย PSS และระยะเวลาในการแช่ Zn(NO3)2?6H2O จะทาให้ได้ปริมาณ Nano-ZnO เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสาคัญ ผ้าฝ้ายที่ปรับปรุงพื้นผิวโดยการจุ่มเคลือบสารละลาย 0.1 M PSS เป็นเวลา 60 นาที แช่สารละลาย 0.5 M Zn(NO3)2?6H2O เป็นเวลา 60 นาที แล้วนาไปทาปฏิกิริยาไฮโดรเทอร์มอลในสารละลาย NH4OH จะก่อให้เกิดปริมาณ Nano-ZnO ที่ตรึงบนพื้นผิวผ้าฝ้ายมากที่สุด คือ 122.38 ppm/g นอกจากนี้ได้ศึกษาการปรับเพิ่มจานวนชั้นเคลือบในเทคนิคเลเยอร์-บายเลเยอร์ ทาได้โดยนาผ้าฝ้ายที่ถูกทาให้มีประจุบวกมาจุ่มเคลือบสารละลาย 0.1 M PSS เป็นระยะเวลา 5 นาทีสลับกับสารละลาย 0.1 M Zn(NO3)2? 6H2O เป็นเวลา 5 นาที โดยปรับจานวนรอบในการจุ่มเคลือบเป็นจานวน 2 4 และ 6 รอบ เพื่อให้ได้ชั้นเคลือบ PSS/Zn2+ แบบหลายชั้น แล้วจึงนาไปทาปฏิกิริยาไฮโดรเทอร์มอลในสารละลาย NH4OH ที่อุณหภูมิ 90 ?C เป็นเวลา 24 ชั่วโมง พบว่าการเพิ่มชั้นเคลือบ PSS/Zn2+ จะทาให้ได้ปริมาณ ZnO มากขึ้น โดยการจุ่มเคลือบเป็นจานวน 6 รอบ สามารถเพิ่มปริมาณอนุภาค ZnO บนพื้นผิวผ้าฝ้ายได้เป็น 727.35 ppm/g ผ้าฝ้ายที่ผ่านการตรึงอนุภาค Nano-ZnO ที่สภาวะต่าง ๆ ถูกนาไปทดสอบสมบัติต่าง ๆ พบว่าปริมาณ ZnO บนชิ้นผ้าฝ้ายตัวอย่างที่มากขึ้นจะให้สมบัติการต้านทานรังสียูวีและสมบัติในการต้านทานเชื้อแบคทีเรียที่ดีขึ้น ภายหลังการทดสอบความทนทานต่อการซักล้างจนถึง 15 รอบ พบว่าผ้าฝ้ายที่ผ่านการตรึงอนุภาค Nano-ZnO ยังคงความสามารถในการต้านทานเชื้อแบคทีเรียได้ดี ซึ่งแสดงให้เห็นว่า PSS มีประสิทธิภาพที่ดีในการตรึงอนุภาค Nano-ZnO บนพื้นผิวผ้าฝ้าย

คำสำคัญ