Page 39 - 《精细化工》2022年第5期
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第 5 期                 张群利，等:  再生纤维素/壳聚糖/银纳米线抗菌复合膜的制备及性能                                  ·893·


                 纤维素和壳聚糖凭借其优良的力学性能、可降                          1.2   方法
            解性、抗菌性、可再生性和易于加工等优点，吸引                             1.2.1   银纳米线的制备
            了国内外研究学者的广泛关注              [7-12] 。分别溶解纤维素             利用还原法     [24] 制备具有较高长径比的银纳米线
            和壳聚糖制备的共混薄膜透明度、强度不理想，且                             （AgNW）。称取 0.680 g 硝酸银，溶解于 60 mL 乙
            出现混合液分层现象，需解决壳聚糖与纤维素复合                             二醇中。称取 1.766 g 聚乙烯吡咯烷酮和 4.6 mg 氯
            问题，离子液体能很好地溶解纤维素，并且通过在去                            化钠于 120  ℃磁力搅拌（600 r/min）下溶解于 40 mL
            离子水中再生成膜，制备得到的再生纤维素（RGC）                           乙二醇中。将该混合液滴入硝酸银-乙二醇混合液
            膜具有优异的力学性能、阻隔性能和透明度                     [13-15] 。   中，搅拌 5 min。然后将上述溶液倒入 125 mL 高压
                 纳米银因其具有极强的杀菌能力和生物学活性                          反应釜中，于 160  ℃高温反应 7 h，取出反应液用
            作为新型抗菌材料受到国内外学者的广泛关注                     [16-18] 。  体积比为 1∶1 的甲醇/丙酮共混液洗涤，最后用丙
            银纳米线由于其一维结构具有更高的纵横比所表现出                            酮离心，干燥后即得线状结构 AgNW。
            的不同物理化学性质成为当前研究重点                 [19-20] 。银纳米     1.2.2   再生纤维素基膜的制备
            线在保持良好的抗菌活性的同时具有较好的黏性、韧                                称取 4 g MCC 恒温 90  ℃加热溶解于 100 g
            性和附着力     [21-22] ，在相同条件下与制备的银纳米粒子                 [Bmim]Cl 中，搅拌混合均匀制得纤维素膜液，膜液
            抗菌膜相比具有更优的拉伸强度              [23] ，为制备高机械性          静置 1 h 除去气泡，利用刮膜器将 MCC 膜液平铺于
            能和高抗菌性能的抗菌薄膜提供了可能。                                 玻璃板上成 MCC 湿膜。将 MCC 湿膜反复浸泡于去
                 为解决纤维素和壳聚糖相容性问题，以离子液                          离子水中 10 min 去除[Bmim]Cl，形成 RGC 湿膜；
            体为溶剂，再生纤维素基膜表面包覆带有正电荷的                             在 60  ℃下烘干 24 h，得到 RGC 基膜。
            壳聚糖/银纳米线涂膜，以期提高复合膜机械性能、                            1.2.3   再生纤维素/壳聚糖/银纳米线抗菌复合膜
            阻隔性能和抗菌性能的同时保持良好的透光性能。                                   (RGC/CS/AgNW)的制备
                                                                                 [8]
            本文拟以（[Bmim]Cl）为溶剂体系，通过微晶纤维                             采用溶液包覆法 制备复合膜。取适量 CS 和山
            素（MCC）溶解再生制备基膜，再用壳聚糖（CS）、                          梨醇〔m(CS)∶m(山梨醇)=1∶0.2〕，60  ℃溶解于一
            银纳米线（AgNW）共混液包覆基膜的方法制备可                            定量体积分数为 1%乙酸水溶液（HAc）中，制得淡
            降解的 RGC/CS/AgNW 复合膜，并对其性能进行测                       黄色黏稠状透明壳聚糖溶液；取适量 AgNW 均匀分
            试。以期得到在环保包装或医药等领域有应用前景                             散于壳聚糖溶液中，制得壳聚糖-银纳米线混合液；
            的复合膜，同时作为带有正电荷的基膜在层层自组                             将 RGC 湿膜浸泡于涂有壳聚糖-银纳米线混合液的
            装复合膜的构建中具有潜在的应用价值。                                 两玻璃板之间，浸泡 20 min 后取出，制得壳聚糖-
                                                               银纳米线包覆湿膜，将湿膜铺于干净的聚四氟乙烯
            1   实验部分                                           板上，自然条件下晾干，即得 RGC/CS/AgNW 抗菌
                                                               复合膜。其配方见表 1。
            1.1   试剂与仪器
                 微晶纤维素（MCC），分析纯，天津市光复精                                表 1  RGC/CS/AgNW 抗菌复合膜组分
            细化工研究所；1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[Bmim]Cl），                    Table 1    Composition of RGC/CS/AgNW antibacterial composite
                                                                      films
            工业级，林州市科能材料科技有限公司；壳聚糖
                                                                     试样           CS 添加量/g      AgNW 添加量/%
            （CS），脱乙酰度 77.5%，江苏省启东市甲壳素厂；
                                                                   RGC               —               —
            硝酸银，分析纯，上海试一化学试剂有限公司；聚
                                                                   复合膜 1              1              0.5
            乙烯吡咯烷酮，工业级，国药集团化学试剂有限公
                                                                   复合膜 2              1              1
            司；乙二醇、氯化钠、甲醇、丙酮，分析纯，天津
                                                                   复合膜 3              1              2
            市富宇精细化工有限公司。
                                                                   注：“—”表示未添加。CS 添加量为每 100 mL HAc 溶液中
                 Nicolet 6700 型傅里叶变换红外光谱仪，美国                   加入 CS 的质量；AgNW 添加量为 AgNW 质量占 CS 质量的百分数。
            Thermo Fisher Scientific 公司；D/max-2200V PC 型 X
            射线衍射仪，日本理学株式会社；JSM-7500F 型扫                        1.2.4   壳聚糖膜及再生纤维素/壳聚糖复合膜的制备
            描电子显微镜，日本电子株式会社；STA449 F3 型                            取适量 CS 和山梨醇〔m(CS)∶m(山梨醇)=1∶
            热重-差热同步分析仪，德国耐驰公司；LD-05 型电                         0.2〕，60  ℃溶解于一定量体积分数为 1%乙酸水溶
            脑测控拉力试验机，长春月明小型试验机有限责任                             液（HAc）中，制得 CS 膜液，利用刮膜器将 CS 膜
            公司；WGT-S 型透光率/雾度测定仪，上海仪电物理                         液平铺于玻璃板上成 CS 湿膜，在 60  ℃下烘干 24 h，
            光学仪器有限公司；VAC-VBS 型压差法气体渗透                          得到壳聚糖（CS）膜。再生纤维素/壳聚糖（RGC/CS）
            仪，济南兰光机电技术有限公司。                                    复合膜制备采用溶液包覆法与 RGC/CS/AgNW 抗菌
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