Page 24 - 《精细化工》2021年第5期
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·878·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 38 卷

                                                               ZIF-8 纳米颗粒与 PVDF 粒子混合，再用全氟辛基三
                                                               乙氧基硅烷对 PVDF/ZIF-8 纳米复合材料改性，所
                                                               得涂层具有 160°的水接触角，对大肠杆菌有良好的
                                                               抗菌活性。
                                                                   总的来说，无机纳米粒子或低表面能聚合物在

                                                               单独实现抗菌性能或疏水性能方面效果良好，但同
            图 7   采用纳米 Ag 结合低表面能有机物制备超疏水抗菌                     时实现超疏水抗菌性能需要表面的高粗糙度及低自
                 表面                                            由能的共同影响，仅仅靠纳米粒子或有机物单独制
            Fig. 7    Preparation of superhydrophobic  antibacterial surface
                   with nano Ag  combined with low surface energy   备时，存在条件复杂，聚合不稳定的问题。因此，
                   organic                                     有机、无机材料结合是目前研究和应用较为广泛的
                                                               有效方式。
                 虽然层层处理的方法简单易行，但层间材料缺
            少价键结合，导致上层材料容易磨损从而影响耐久                             4   超疏水抗菌表面的应用
            性。将低表面能材料通过化学键接枝到纳米 Ag 粒
            子表面，能够进一步提高材料的持久性，如图 7Ⅱ                                潮湿环境下，细菌、微生物的生长及其大量繁
            所示。冯宇超       [44] 以铜粉和硝酸银溶液反应置换出树                  殖在工业器械、房屋建筑、食品包装、服饰穿着等
            枝状的微-纳复合结构的银，用十六烷基三甲氧基硅                            方面不仅会造成巨大的经济损失，同时也会危害人
            烷进行表面修饰后使其成为超疏水银，水接触角超                             类的身体健康。因此，开发具有疏水、抗菌性能的
            过 150°，且具有较好的抗菌性。                                  表面在油水分离、防污涂层、医疗卫生等领域具有
                                                               重要意义。
            3.4   基于其他纳米粒子制备超疏水抗菌表面
                 除上述无机纳米粒子外，纳米 Cu             [45] 、多面体低       4.1   油水分离
            聚倍半硅氧烷（POSS）            [46] 、沸石型咪唑盐骨架                 由于工厂含油污水的频繁排放和海上溢油事故
            （ZIF）   [47] 也被用于制备超疏水抗菌表面。                        的发生，造成严重的环境污染和能源浪费                   [54-55] ，油
                 纳米 Cu 是一种有效的杀菌剂，成本较低、来                        水分离是一个关键而紧迫的问题。采用超疏水型吸
            源广泛。SURYAPRABHA 等        [48] 将织物浸入抗坏血酸            附材料或过滤膜实现油水分离是常用方法之一，但
            还原醋酸铜溶液中，制备了超疏水抗菌 Cu 涂层棉                           该材料在使用过程中容易滋生细菌并在表面形成生
            织物；该织物在用砂纸打磨后仍能排斥水，但用水                             物膜，导致材料泄漏，影响分离效果，因此具有抗
            洗涤 10 次后失去超疏水性。TRIPATHY 等             [49] 制备了     菌性能的超疏水膜分离材料受到广泛关注                   [56] 。LYU
            一种氢氧化铜纳米线，通过机械剥离将纳米线转移                             等 [57] 将纤维素膜表面的一侧用纳米 Ag 粒子固定，
            到 PDMS 表面，该表面具有极强的稳定性，在拉伸、                         对另一侧用硬脂酸进行疏水改性制得 Janus 纤维素
            扭曲、砂纸磨损下仍具有超疏水性。                                   膜，对水包油型和油包水型乳液的分离效率高达
                 POSS 是一种纳米级三维笼型结构的有机-无机                       96%以上，其两侧对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均
            杂化材料，硅含量高，通过其在材料表面形成的粗                             表现出较强的抗菌活性。
            糙度能有效降低材料的表面能，获得良好的疏水性。                                响应型超疏水抗菌油水分离材料含有对环境响
            CHEN 等   [50] 以 POSS 为核，甲基丙烯酸六氟丁酯、                 应的基团    [58] ，可通过 pH、温度、光线、电位等调控
            聚 N-乙烯基吡咯烷酮（PVP）为壳，制备了树莓状                          表面的润湿性，拓宽了油水分离的条件。FU 等                     [59]
            超疏水薄膜，将聚维酮碘络合到 PVP 上，通过缓释                          将具有 pH 响应的含甲基聚脲甲醛纳米粒子（PUF
            I 2 使薄膜具有自清洁和持久的杀菌作用。WU 等                   [51]   NPs）、六亚甲基二异氰酸酯（HMDI）引入到季铵
            在棉布样品上依次沉积乙烯亚胺、纳米 Ag 和氟化                           盐中，制备得到改性含氟聚合物（RC polymer）并
            POSS，该多功能棉织物能够抑制大肠杆菌和枯草杆                           用于织物整理，如图 8 所示，获得杀菌率在 80%以
            菌的生长，且经过 5000 次磨损后，水接触角仍可恢                         上的 pH 响应型的超疏水抗菌棉织物。
            复至 155°。                                               大部分报道的超疏水油水分离材料都是针对单
                                2+
                                      2+
                 ZIFs 是一类以 Zn 、Co 为过渡金属，咪唑或                    一油相与水相的混合物，对于实际应用中复杂的油
            咪唑衍生物作为有机连接配体的金属有机骨架材                              水混合体系仍具有较大的挑战。因此，进一歩提高
            料 [52] 。其中，ZIF-8 最具代表性，其抗菌活性来源                     分离材料抗菌性能以及对复杂油水混合液的分离效
                                             2+
            于有机配体 2-甲基咪唑衍生物和 Zn 。MIAO                 [53] 将   果具有重要的现实意义。
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