Page 72 - 《精细化工》2021年第5期

·926· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

伸长率分别为 19.01 MPa 和 3.01%。随着 KH560@ 薄膜的 PL 强度随着 KH560@ZnO 含量的升高而增
ZnO 的加入，复合材料的力学性能出现先上升后下 强，PL 强度越强，越容易使得纳米 ZnO 受到激发，
–
降的趋势。KH560@ZnO 含量在 0~5%，拉伸强度随 产生自由移动的带负电的 e ，同时留下带正电的
–
+
KH560@ZnO 含量的增大而快速升高，在 5%时为最 h +[22] 。h 具有氧化性，e 具有还原性，它们可以与水
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高值 30.3 MPa ，比 天然 淀粉膜 提高 约 59% 。 和空气中的 O 2 和 OH 反应生成具有强化学活性的超
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KH560@ZnO 含量在 0~7%，断裂伸长率随 ZnO 含 氧自由基 O 2 •和羟基自由基•OH [23] 。细菌的细胞膜和
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量的增大而快速升高，在 KH560@ZnO 含量为 7% 细胞壁中包含多种蛋白质、磷脂和肽聚糖等，O 2 •
时达到最高值 8.34%，比天然淀粉膜提高约 2.77 倍。 和•OH 会直接攻击其中存在的不饱和双键和酰胺基，
但 KH560@ZnO 含量继续增大，复合材料的拉伸强 使其产生新的自由基，从而激发链式分解反应，破坏
度和断裂伸长率逐步下降，KH560@ZnO 含量为 细菌细胞的完整性，使其裂解死亡 [24] ，进而提高抑
10%的复合膜对应数值分别为 21.46 MPa 和 5.33%， 菌性。
但仍远高于天然淀粉膜。
3 结论
随着 KH560@ZnO 含量的增加，纳米粒子的高
表面能和大比表面积促进了纳米粒子与淀粉的界面 （1）水热法 pH 为 10.5 时制备出形貌规则、尺
结合，从而提高了薄膜的强度。当 KH560@ZnO 用 寸均一、平均粒径约为 85 nm 的纳米 ZnO，同时具
量过多，纳米颗粒趋于聚集，表面自由能降低，导 备良好的结晶性，添加 2%（以 ZnO 质量为基准）
致淀粉与 KH560@ZnO 颗粒之间的氢键作用降低， 的 KH560 对纳米 ZnO 进行改性，ZnO 表面上的羟
从而降低了复合膜的整体强度。并且 KH560@ ZnO 基与 KH560 通过氢键连接，接枝率为 10.09%。
用量较多容易产生气泡、裂纹等现象，造成了力学性 （2）通过熔融共混法制备纳米 ZnO 淀粉复合
能的下降。 膜，经过 KH560 改性，明显减少了 ZnO 在淀粉膜
2.7 复合膜的抑菌性能 中的团聚现象，且薄膜内分散的纳米 ZnO 粒子阻碍
图 15 为 KH560@ZnO 含量对复合膜抑菌性能 光通道和光散射，与纳米 ZnO 的本征吸收共同作用，
的影响。 使复合膜对紫外光有显著的屏蔽性能。对复合膜进

行 PL 测试，显示其存在 400 nm 左右的紫外发射峰
和 550 nm 左右的绿光发射峰，随 KH560@ZnO 含
量的 增加，复合 膜 PL 强度 增大。红外 显示
KH560@ZnO 与淀粉分子间通过形成醚键增强两者
间相互作用，且 XRD 结果显示两者复合不影响各自
晶型结构。
（3）随着 KH560@ZnO 的添加量增大，复合膜
的稳定性和抑菌性提高。5%KH560@ZnO 填充的淀
粉膜，拉伸强度达到 30.3 MPa，比天然淀粉膜提高

59%，7% KH560@ZnO 填充的淀粉膜，断裂伸长率
图 15 复合膜抑菌性能 达 8.34%，比淀粉膜提高约 2.77 倍；PL 强度越强，
Fig. 15 Antibacterial properties of composite membranes
–
+
e 和 h 的生成量越多，进而活性氧的生成量越多，
图 15 中 1~5 分别为添加 2%、3%、5%、7%、 造成更多的细菌裂解死亡，当 KH560@ZnO 含量为
10% KH560@ZnO 淀粉膜的抑菌率。天然淀粉对大 10%时，淀粉膜的抑菌率约 95%。
肠杆菌无抑菌性，由图 15 可知，KH560@ZnO 掺杂
参考文献：
量为 2%时，抑菌率即可达约 30%，随着淀粉薄膜中
[1] ASHFOLD M N R, DOHERTY R P, NDIFOR-ANGWAFOR N G, et
KH560@ZnO 含量的增加，抑菌率也逐步增加， al. The kinetics of the hydrothermal growth of ZnO
KH560@ZnO 含量为 10%的淀粉膜抑菌率可达约 nanostructures[J]. Thin Solid Films, 2007, 515(24): 8679-8683.
[2] TENG H H (滕洪辉), XU S K (徐淑坤), WANG M (王猛).
95%。
Controllable synthesis of different dimensions nano-ZnO by
KH560@ZnO 淀粉复合半导体膜抑菌性的提高 microemulsion and photocatalytic activity[J]. Journal of Inorganic
可归于两个方面：首先是由于 KH560 的改性使得纳 Materials (无机材料学报), 2010, 25(10): 1034-1040.
[3] WANG S, KUANG P, CHENG B, et al. ZnO hierarchical
米 ZnO 分散性增加，改善了其团聚效应，增加了其 microsphere for enhanced photocatalytic activity[J]. Journal of
Alloys and Compounds, 2018, 741: 622-632.
在淀粉膜中的相对含量，导致与细菌接触的 ZnO 增
[4] KUMAR P T S, LAKSHMANAN V, ANILKUMAR T V, et al.
多，抑菌性提高；其次是在同等激发条件下，抑菌 Flexible and microporous chitosan hydrogel/nano ZnO composite