Page 121 - 《精细化工》2021年第12期
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第 12 期 胡继广，等: UV 固化改性蓖麻油基水性聚氨酯的制备及抗菌性能 ·2483·
的 13.81 MPa。这是因为 MDEA 作为水性聚氨酯链 2.4 胶膜抗菌性能测试
段中硬段，可以提高胶膜间的氢键相互作用，进而 2.4.1 琼脂扩散法测试
提高拉伸强度 [17] 。虽然胶膜拉伸强度增大，但其断 采用琼脂扩散法定性表征胶膜的抑菌性能及其
裂伸长率逐渐减小，当水性聚氨酯胶膜中硬段含量 中胍基的非浸出性，图 8 为 GWPU-c 胶膜的琼脂扩
过高时，会引起胶膜脆性变大，断裂伸长率变小。 散测试结果。由图 8 可以看出，胶膜接触细菌 24 h
图 6 中，对比 UWPU-3 和 GWPU-a~c 会发现，相对 后放置区域未见细菌生长，说明制备胶膜具有很好
于 UWPU-3，GWPU 胶膜拉伸强度稍微上升，断裂 的抑制细菌效果 [12] ；同时 GWPU-c 胶膜覆盖区域没
伸长率略微下降。这是因为在乳化过程中引入 AH， 有明显的抑菌圈出现，说明胍基成功键合在聚氨酯
会与聚氨酯预聚体反应生成脲键，会一定程度上增 骨架上，无法从胶膜中浸出形成抑菌圈，GWPU 胶
加胶膜刚性，则断裂伸长率变小。 膜抗菌方式为接触性杀菌。
2.3.4 胶膜热失重测试
所制胶膜的热失重测试结果如图 7 所示。由图
7 可知，所有胶膜都经历两个热降解阶段。第一阶
段主要发生在 200~300 ℃之间，为不稳定氨基甲酸
酯键的热降解；第二阶段主要发生在 300~450 ℃之
间，对应多元醇的断裂分解，这与文献报道相符 [17] 。
从图 7a 可以看出，UWPU-1~5 热降解趋势大致相同，
但相对于其他胶膜，UWPU-5 热降解温度有所下降。
可能是 MDEA 含量较高，形成氨基甲酸酯键增多， 图 8 GWPU-c 胶膜接触金黄色葡萄球菌 24 h 效果
导致耐热性有所下降 [18] 。改性后胶膜热降解曲线如 Fig. 8 Picture of antibacterial effect of GWPU-c after
contact with S. aureaus for 24 h
图 7b 所示。当 AH 添加量为 0.8%时，对比未添加
AH 的 UWPU-3 胶膜，GWPU-a 热力学性能变化不 2.4.2 抗菌测试
大。随着 AH 添加量逐渐增大，氨基与异氰酸根反 采用贴膜法参照 GB/T 21866—2008，定量表征
应形成脲键数量增多，则胶膜中硬段比例增大，胶 所制胶膜抗菌性能，结果如图 9 和表 3 所示。从图
膜的热力学性能得到提高 [19] 。 9 可看出，UWPU-3 胶膜具有一定抗菌性但效果不
理想。这主要是因为实验所用原料 MDEA 为阳离子
扩链剂，其可与带负电的细菌细胞膜产生破坏性的
相互作用，导致细菌死亡。同时 UWPU-3 胶膜对大
肠杆菌的抗菌活性高于金黄色葡萄球菌。这可能是
由于它们的细胞壁结构和成分不同造成的 [20] 。胍基
抗菌机理是其所带正电荷与细胞膜上最大负电荷区
域附近的磷酸根相结合，从而使细胞膜破裂引起细
菌死亡。且随着胍基含量的增加，这种相互作用也
随之增强 [21] 。GWPU 胶膜结构中引入胍基，随着胍
基添加量增加，胶膜抗菌性能提升，且 MDEA 与胍
基同属阳离子抗菌剂，具有协同抗菌效果。当 AH
添加量占预聚物质量 1.2%时，GWPU-c 胶膜对大肠
杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌率均达到 99.9%。抗
菌长效性测试结果如图 10 所示。由图 10 可知，经
过处理后，GWPU-a、GWPU-b 胶膜抗菌性能均有
所下降，但降幅都在 10%以内，其对大肠杆菌和金
黄色葡萄球菌的抗菌率均能达到 80%以上。这可能
是因为胶膜置于相对湿度 85%、温度 65 ℃的恒温
箱中放置 10 d 有部分损失，从而引起胍基损失，抗
图 7 改性前（a）和改性后（b）胶膜的热重曲线 菌率稍微下降。GWPU-c 胶膜仍然展现出 99.9%的
Fig. 7 TG curves of WPU films before (a) and after 抗菌性，结果表明，GWPU 胶膜具有极其优异的长
modification (b)
久抗菌性能，有很好的实际使用价值。
