Page 170 - 《精细化工》2020年第5期

·1020· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

每个样品累计扫描 32 次。 m-SiO 2 与 EC 体积比为 3︰2 时，二者形成了均匀的
接触角测定：采用光学接触角测试仪测定水滴 网络结构，整体形貌为多孔结构（如图 1c 所示），
在膜表面的接触角。测定时，将成膜液滴于载玻片 多孔结构包括 EC 高分子之间缠绕与 m-SiO 2 醇溶胶
上，加热干燥后进行测定，微注射器液滴量为 5 L， 的阻断作用共同形成的大孔结构，也包括 EC 分子
每个试样测 5 个不同点，取其平均值。 覆盖在 m-SiO 2 醇溶胶上所形成的小孔结构。m-SiO 2
机械性能测定：选取无气泡、平整的抗菌膜材 与 EC 体积比继续增大时，SiO 2 之间团聚，多孔结
料，用刀模裁剪成哑铃形，安装在微控电子万能试 构不均匀（如图 1d 所示）。
验机上进行断裂伸长率（EB）、拉伸强度（TS）测 纳米粒子本身具有表面效应、量子尺寸效应、
试。测试过程中由计算机对数据进行记录，EB 值和 小尺寸效应和宏观量子隧道效应等。纳米 SiO 2 的小
TS 值从计算机上直接读取。每个样品测量 3 组数据， 尺寸效应，使其易分布到高分子链的空隙中，与高
取平均值。 分子物质互相结合成为致密立体的网状结构 [13] ，同
水蒸气透过系数（WVP）测试：在同一张膜的 时又由于纳米 SiO 2 具有巨大的比表面积和很好的表
不同地方随机获取 6 个点，测定其厚度，取平均值。 面能，具有较大的活性，可以牢固地将高分子物质
将测试的膜材料密封在玻璃渗透杯（内径= 3 cm） 吸附在 SiO 2 表面。同时，硅烷偶联剂发生水解生成
的顶部。杯子的底部装有 5 mL 蒸馏水。本实验测试 硅醇，EC 表面有大量的羟基可以与硅醇的羟基发生
条件如下：温度：38 ℃，湿度：90%以上，测试时间 反应，使 EC 的表面被硅烷偶联剂所包覆，从而不
为 12 h。 仅减少了纤维素纤丝之间羟基的氢键作用，而且包
1.4 数据处理
覆在表面的硅烷偶联剂分子会产生一定的空间位阻
使用 SPSS19 软件进行方差分析，Duncan 多重
作用，阻碍了纤丝的碰撞团聚，从而使 EC 纤维素
比较检验法进行显著性分析（P<0.05），数据以平均 均匀地分散 [14] 。另外，改性纳米 SiO 2 与 EC 之间存
值SD（标准差）表示。 在着疏水相互作用，这种相互作用使二者形成的空
间网络结构更加稳定，其形成过程如图 2 所示。
2 结果与讨论
2.2 FTIR 分析
2.1 膜 SEM 分析 m-SiO 2 醇溶胶、乙基纤维素和复合膜的红外光
图 1 为试样的 SEM 图。 谱图如图 3 所示。
谱线 a 为 m-SiO 2 醇溶胶的红外光谱，1113 cm –1

附近强而宽的吸收带是 Si—O—Si 反对称伸缩振动
–1
峰，800、473 cm 处为 Si—O 键对称伸缩振动峰和
弯曲振动峰，除了 SiO 2 的特征吸收峰外，1606 cm –1
处为乙烯基 C==C 的伸缩振动峰，这说明乙烯基三
甲氧基硅烷成功接枝到 SiO 2 表面。谱线 b 为 EC 的
–1
红外光谱图，2965、2873 cm 处是由分子中—CH 3 、
–1
—CH 2 —伸缩振动产生的，1380 cm 处为—CH 3 的
–1
对称变形振动峰 [15] 。谱线 b 中 1630 cm 处的吸收峰
是由于 H—O—H 的弯曲振动造成的，而在复合膜谱

线 c 中此处的峰消失，说明 EC 中引入了大量的疏
图 1 EC-Si 1 (a)、EC-Si 2 (b)、EC-Si 3 (c)、EC-Si 4 (d)膜的 水基团，使其亲水性基团减少。分析其原因可能是
SEM 图 由于 EC 羟基与醇溶胶中存在的硅烷偶联剂形成了
Fig. 1 SEM images of EC-Si 1 (a), EC-Si 2 (b), EC-Si 3 (c)
and EC-Si 4 (d) composite films Si—O—CH 3 新键。理论上，该键的吸收峰应出现在
–1
1000~1200 cm 处，但是由于此处本身存在较强的
由图 1 可知，m-SiO 2 醇溶胶与 EC 比例对复合 Si—O—Si 键吸收峰，使得形成的新峰被掩盖。另外，
膜微观结构的影响较大，当 m-SiO 2 醇溶胶含量较少 谱线 b 中，3702 cm –1 处为水分子的吸收峰，在
时，EC 高分子缠绕在一起，形成胶状结构（如图 3100~3400 cm 处有一宽而强的吸收峰，这是由于
–1
1a 所示）。随着 m-SiO 2 醇溶胶含量的逐渐增加，两 EC 分子内存在大量的羟基，容易形成分子内和分子
者之间开始形成多孔状空间网络结构（如图 1b 所 间氢键的缘故 [16] 。而在谱线 c 中，3100~3400 cm –1
示），但是，此时由于纳米粒子较少，不足以将 EC 处的吸收峰变得微弱，这是由于乙烯基三甲氧基硅烷
胶体隔断，因此有部分 EC 相互黏连在一起。当 接枝到 EC 分子表面，破坏了 EC 分子间氢键的形成。