Page 19 - 《精细化工》2021年第12期
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第 12 期 洪 帆，等: 细菌纤维素的功能化改性研究进展 ·2381·
黄色葡萄球菌、梭状芽孢杆菌、大肠杆菌和铜绿假 3.3 防辐射、静电功能
单胞菌的抑菌圈直径分别为 15、11、13 和 14 mm。 为了降低电磁辐射，在特殊环境中工作的人员
YUAN 等 [45] 通过氧化 BC 和壳聚糖与胶原蛋白的偶 需穿戴防辐射服以避免电磁辐射带来的危害。传统
联制备出复合膜。发现膜对大肠杆菌和金黄色葡萄 防辐射服大多采用铅胶材质，穿着舒适度差且存在
球菌抑菌率分别为 97.6%和 98.3%；与普通医用纱 铅氧化物中毒等问题，BC 作为天然纤维材料轻薄舒
布的伤口止血时间（186 s）相比，复合膜只需 86 s； 适，并具有优良的机械性能和吸附力，可作为防辐
同时，复合膜在 20 d 后降解率超过 75%，30 d 后降 射服的良好基材。李利娜等 [50] 以 BC 为基材，碳化
解 86%。 钨纳米粉末为功能填料，利用浸渍与电纺相结合方
通常 BC 浸渍或接枝抗菌剂时需在有机溶剂中 式，制备了 BC 基复合材料，在 11.9~18.0 GHz 波段
进行，但大部分有机溶剂具有较大的挥发性和毒性。 进行核辐射屏蔽性能测试，发现透射损耗会随着碳
超临界 CO 2 作为无毒、环保的绿色溶剂，可以用作 化钨和布层厚度的增加而增加，当纺丝液中碳化钨
BC 官能化反应的良好助剂。DARPENTIGNY 等 [46] 质量分数为 6%且为双层样品时，电磁辐射屏蔽衰减
在超临界 CO 2 中将 N-(6-氨基己基)氨丙基三甲氧基 值为 18.3 dB。WAN 等 [51] 通过可扩展原位生物合成
硅烷共价接枝在 BC 上制得纳米复合薄膜。结果表 方法制备了 Ti 3 C 2 T x Xene 纳米片/BC 复合膜，显示出
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明，复合膜对大肠杆菌和表皮葡萄球菌的最低抑菌 29141 dB cm /g 的特定电磁干扰屏蔽效率。
质量浓度分别为 2.2 和 1.1 g/L。同时，发现复合膜 纤维是电的不良导体，在干燥的环境中，纤维
对大肠杆菌的抗菌活性主要取决于接枝硅烷数量， 易因摩擦而产生静电荷，电压可达到 10 kV 以上 [52] 。
与构象无关；而对表皮葡萄球菌的抗菌活性则与硅 基于静电的力学效应和放电效应，随着静电的逐渐
烷构象有关，当硅烷含有指向外的氨基数越多复合 累积，穿着不适和静电事故频发。为减少或消除静
膜抗菌性越强。目前，BC 在长效抗菌和安全高效新 电作用，WASIM 等 [47] 制备了 BC/铜/氧化锌纳米复
型天然抗菌材料上的改性研究方面获得较大进展， 合材料。结果显示，材料的静电半周期平均值为
绿色低碳抗菌功能 BC 材料制备工艺将有望获得更 （51.50±4.10） s，瞬时静电电压为（349.33±6.02） V。
为广阔的发展和应用空间。 CAI 等 [53] 以正硅酸乙酯和甲基三甲氧基硅烷为共前
3.2 防紫外线功能 驱体，采用两步酸碱催化溶胶-凝胶法和超临界 CO 2
随着人体防护关注度不断增加，防紫外线辐射 干燥法合成了可压缩 BC/二氧化硅气凝胶，可以用
研究得到了越来越多的重视。研发性能优异的防紫 作兼具无尘性和弹性的绝缘材料。防辐射和抗静电
外线纺织材料以降低紫外线对皮肤伤害的同时保持 性能 BC 开发研究的不断深入将为制备更薄更强的
材料原有性能成为重要课题。 高性能电磁干扰屏蔽和抗静电材料提供基础。
BC 纳米纤维的大比表面积可以实现对紫外线 3.4 拒水拒油功能
吸收剂的大剂量吸附，可用于制备防紫外功能材料。 通常，为了使纤维材料具有拒水拒油功能，采
为使 BC 具有防紫外功能，WASIM 等 [47] 采用直流磁 用施加整理剂改变纤维表面性能，使得织物不易被
控溅射和射频反应溅射镀膜技术，用铜和氧化锌纳 水和常见油污所润湿或沾污，但也带来了透气性、
米粒子对 BC 表面进行改性，制备出的复合材料在 透湿性和穿着舒适性差的问题。
UV-A 区（315~400 nm）和 UV-B 区（280~315 nm） 为了解决上述问题，KONO 等 [54] 制备了不同甲
的紫外线透射率分别为 0.16%和 0.07%，紫外线防 基三甲氧基硅烷取代度的 BC，赋予了其表面疏水性
护系数达到了 1850.33。PATRICIA 等 [48] 通过浸渍法 质。KRISHNAMURTHY 等 [55] 将 BC 切成小片加入甲
使 BC 与聚乙烯醇和壳聚糖相结合制得复合膜。结 苯中，加入 3-叠氮丙基三甲氧基硅烷，引入芳香基
果显示，复合膜在紫外 UV-C 区（200~280 nm）、UV-B 团，使得改性后的 BC 水接触角为 102.1°。KANNO
区、UV-A 区和 UV-Vis 区（400~800 nm）透光率分 等 [56] 采用热致相分离和冷冻干燥技术成功制备了开
别为 2.43%、7.04%、15.39%和 29.44%。在此基础 孔 BC/聚乳酸复合材料，由叶子状的聚乳酸单元和
上，进一步开发了 BC、甘油和聚乙烯醇复合膜。结 BC 纤维网组成了独特的藤状结构，其水接触角为
果显示，复合膜在紫外 UV-C、UV-B 区、UV-A 区 103.8°。SAI 等 [21] 通过浸泡、加热、溶剂交换、常压
和 UV-Vis 区的透光率最高仅为 1.53%、6.41%、 干燥等简单方法，制备出具有双网络结构的大孔酚
12.60%和 19.00%。同时，BC 基复合膜的韧性为 醛树脂/BC 复合材料，其水接触角为 118.2°。进一步
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2.60 MJ/m ，爆破强度为 2.1 kg，爆破距离为 4.94 mm， 地，CAI 等 [53] 采用两步酸碱催化溶胶- 凝胶法和超临
在水中的溶解度为 31.65%，保水性达 364.78%，可 界 CO 2 干燥法制得可压缩 BC/二氧化硅气凝胶复合
以满足防晒功能纺织品的需要 [49] 。 材料，其水接触角为 136°~147°。为了使 BC 显示良
