Page 139 - 《精细化工》2020年第12期

第 12 期 张金丽，等: Ag NPs 改性鱼鳞明胶-琼脂复合膜的制备及性能表征 ·2501·

作用弱于聚合物分子间原有的结合作用，从而造成
拉伸强度的下降 [5,23] 。
BASUMATARY 等 [17] 利用大叶紫薇
（Lagerstroemia speciosa）果实提取液还原硝酸银来
制备 Ag NPs，以 Ag NPs 为填料制备了琼脂抗菌膜。
[4]
BAHRAMI 等 用购买的 Ag NPs 制备了黄芪胶-羟
丙基甲基纤维素-蜂蜡三元抗菌复合膜。结果均发
现，Ag NPs 的添加会导致聚合物链分子间和分子内
相互作用的减弱，从而使膜的 TS 随 Ag NPs 添加量
的增大而显著下降，EAB 随 Ag NPs 添加量的增大
[5]
而显著增大。KANMANI 等 利用明胶与 AgNO 3 原
位反应形成明胶/Ag NPs 复合膜，结果表明，结合
Ag NPs 后明胶膜的 TS 显著下降，EAB 无显著差异。
而本研究制备的 Ag NPs 改性鱼鳞明胶-琼脂复合膜
随着 Ag NPs 含量的增加，在 EAB 增大的同时膜拉
伸强度无明显变化，性能的改善更为优越。
由表 2 可知，未加 Ag NPs 的复合膜的 WVP 为
1.55×10 –10 g/(m·s·Pa)，明显低于相同来源罗非鱼鱼鳞
明胶单独制膜的 WVP〔3.78×10 –10 g/(m·s·Pa)〕 [24] 、
冷水鱼鱼皮明胶-琼脂复合膜的 WVP〔2.40×10 –10
g/(m·s·Pa)〕 [12] 以及温水鱼鱼皮明胶-琼脂复合膜的
WVP〔1.93×10 –10 g/(m·s·Pa)〕 [21] ，这可能是因为琼
脂与明胶形成了致密的网络空间结构，致使水分子
在膜中的扩散难度增大，以及明胶的来源不同等原
因。加入 Ag NPs 后，复合膜的 WVP 显著下降。
WVP 的降低可能是由于结合 Ag NPs 后复合膜的空
间网络结构更为紧密，膜中的自由体积和分子间距

减小，增加了水蒸汽的扩散难度 [12] ，或是由于 Ag
银含量：a—0；b—0.04%；c—0.19%
[7]
NPs 的存在增加了水蒸气扩散的曲折途径 所致。 图 5 Ag NPs 改性鱼鳞明胶-琼脂复合膜的 TG 和 DTG 曲线
由表 2 可知，加入 Ag NPs 后，复合膜的溶解 Fig. 5 TG and DTG curves of Ag NPs modified
率呈下降趋势。未加 Ag NPs 时，复合膜的溶解率为 gelatin-agar composite films

16.51%，较文献报道的明胶-多糖类复合膜的溶解率 由图 5 TG 曲线可知，复合膜显示有 3 个明显的
低，如 MOHAJER 等 [12] 报道的冷水鱼皮明胶-琼脂复 失重台阶，首先在 30~150 ℃区间有一小的失重台
合膜的溶解率为 20.85%，GIMÉNEZ 等 [21] 报道的温 阶，这是由吸附水和结合水的蒸发造成的 [26] ；接着
水鱼皮明胶-琼脂复合膜的溶解率约为 24.1%，徐叶 在 150~280℃区间有一较小（约 16.5%~19.8%）失
琼等 [18] 报道的经 100℃热处理的鱼鳞明胶-魔芋粉复 重台阶，由增塑剂甘油的蒸发 [17] 和明胶的降解共同
合膜的溶解率为 28.66%，以及 HOSSEINI 等 [25] 报道 引起；最后在 290~800 ℃区间有一大（约 46.1%~
的鳕鱼鱼皮明胶-壳聚糖复合膜的溶解率为 29.96%。 48.4%）的失重台阶，由明胶和琼脂热降解共同引
本研究制得的鱼鳞明胶-琼脂复合膜在水中的溶解 起 [12] 。由 DTG 曲线可知，在银含量为 0、0.04%和
率相对较低，可能由于琼脂与明胶分子间产生了相 0.19%下，第 2 步热解的最大分解温度依次为 252、
互作用，从而严重阻碍了明胶与水分子的作用，致 254 和 255 ℃，第 3 步热解的最大分解温度依次为
使复合膜的溶解率较低 [12,25] 。加入 Ag NPs 后，Ag 317、321 和 323 ℃。随着银含量的增大，最大分解
NPs 与膜基质的有效结合进一步阻碍了明胶与水分 温度逐渐升高，说明复合膜的热稳定性逐渐增强。
子的作用，致使溶解率进一步降低。 这可能是因为 Ag NPs 与膜基质间的相互作用逐渐
2.4 Ag NPs 改性鱼鳞明胶-琼脂复合膜的热稳定性 增强 [26] 。从膜的 SEM 测试结果也进一步证实 Ag
图 5 为银含量为 0、0.04%和 0.19%的鱼鳞明胶- NPs 的添加使复合膜的结构更为完整，Ag NPs 与膜
琼脂复合膜的热重（TG）和微商热重（DTG）曲线。 基质间存在相互作用。此外，也可能与 Ag NPs 具有