Page 42 - 《精细化工》2022年第5期

·896· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

曲线。如图 7 所示，RGC/CS/AgNW（AgNW 添加 透光率为 89.82%，添加量 2%的复合膜 3 透光率仍
量 1%）抗菌复合膜有 275 和 325 ℃两个最大失重 能达到 89.02%，比 RGC 基膜下降了 2.3%，但雾度达
速率温度，说明在热解过程中分为两个阶段，分别 到 24.126%，主要是由于 AgNW 加入后，增加了光
为壳聚糖 - 银纳米线包覆层和基膜的分解。 线进入膜的内部后发生吸收、反射、折射和衍射现象。
RGC/CS/AgNW 抗菌复合膜较 RGC 基膜热稳定性提
高，因为复合膜中纤维素的羟基与壳聚糖分子中氨
基产生大量氢键，分解时需要更高的温度和能量去
破坏产生的氢键。另一方面由于 AgNW 的加入，在
RGC 和 CS 分子之间形成网状结构，并作为复合膜
中的交联点，控制复合膜中聚合物基体的热运动。
2.7 抗菌复合膜的力学性能分析
表 2 为膜的力学性能参数。

表 2 膜的力学性能
Table 2 Mechanical properties of films
图 8 RGC/CS/AgNW 抗菌复合膜的雾度和透光率
试样 厚度/mm 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/%
Fig. 8 Haze and light transmittance of RGC/CS/AgNW
RGC 0.0202±0.0008 106.17±3.71 5.21±0.67 antibacterial composite films
复合膜 1 0.0396±0.0017 119.12±7.24 7.74±1.01
复合膜 2 0.0488±0.0022 112.92±12.62 8.31±1.83 2.9 抗菌复合膜的阻隔性能分析
复合膜 3 0.0496±0.0037 104.48±10.17 6.00±0.59 分别对 RGC 基膜和 RGC/CS/AgNW 抗菌复合膜
进行氧气透过率测试，结果见表 3。纯 RGC 基膜的氧
如表2所示，RGC基膜的拉伸强度为(106.17±3.71) 气透过系数为(10.570±0.825)×10 cm ·cm/(cm ·s·Pa)，
–12
2
3
MPa，在 RGC 基膜表面包覆壳聚糖-银纳米线后，其 AgNW 添加量为 0.5%的 RGC/CS/AgNW 抗菌复合膜的
拉伸强度得到显著提升。当 AgNW 添加量为 0.5% 氧气透过系数降至(1.401±0.136)×10 cm ·cm/(cm ·s·Pa)，
2
3
–12
时，复合膜 1 拉伸强度达到(119.12±7.24) MPa，相 下降了 86.7%。表明在表面包覆壳聚糖-银纳米线膜
对 RGC 基膜提升了 12.2%，同时断裂伸长率也由 后，较 RGC 基膜的氧气阻隔性明显提高，主要是因
5.21%±0.67%提升到 7.74%±1.01%，提升了 48.6%， 为壳聚糖在 RGC 基膜表面形成致密涂膜，同时
主要是由于壳聚糖和纤维素具有良好的相容性，并 AgNW 与 RGC 和 CS 之间形成致密的网状结构，延
且二者之间发生氢键作用，对复合膜起到了增强效 长气体分子渗透的路径，提升对氧气的阻隔性能。
果。同时，合成的 AgNW 具有较高的机械强度，与
其他无机纤维或片状材料增强作用一样，吸收并分散 表 3 RGC/CS/AgNW 抗菌复合膜阻隔性能
Table 3 Barrier properties of RGC/CS/AgNW antibacterial
了部分应力，起到提高薄膜强度的作用。其次，AgNW composite film
与 RGC 和 CS 分子之间的强亲和力，形成的网状结
3
2
试样 氧气透过系数/[×10 – 12 cm ·cm/(cm ·s·Pa)]
构可以抑制裂纹的扩展，从而在 RGC/CS/AgNW 薄
RGC 10.570±0.825
膜中产生更均匀的强度。随着 AgNW 添加量的增加，
RGC/CS/AgNW 1.401±0.136
抗菌复合膜拉伸强度有所减小，少量的银纳米线（添
加量＜1%）对薄膜的柔韧性没有影响，但不断添加 2.10 抗菌复合膜的抑菌性能分析
银纳米线会降低复合膜的柔韧性。由于银纳米线具 银纳米线的抗菌作用机制通常包括纳米银氧化
有极高的长径比，既能较好地分散于壳聚糖溶液中， 生成银离子与细菌细胞膜相互作用，导致细胞直接
也能较好地分布于 RGC/CS/AgNW 抗菌复合膜体系 受损；银离子增强活性氧（ROS）的形成影响细菌
中，因此，AgNW 添加量为 2%的复合膜 3 依然保 细胞；纳米银及银离子吸附在细菌的细胞膜表面导
持良好的拉伸强度〔(104.48±10.17) MPa〕。 致细胞物理损伤等。采用抑菌圈法对制得的抗菌复
2.8 抗菌复合膜的光学性能分析 合膜进行抑菌性能测试，结果见表 4。
图 8 为 RGC 基膜和 RGC/CS/AgNW 抗菌复合 由表 4 可以看出，RGC 基膜不具备抑菌效果；
膜的雾度和透光率。 RGC/CS 膜由于表面包覆壳聚糖具有一定的抑菌效
如图 8 所示，随着壳聚糖和银纳米线的加入， 果，抑菌圈直径为(7.13±0.08) mm；AgNW 添加量为
复合膜的透光率降低，雾度增大，并且随银纳米线添 0.5%的 RGC/CS/AgNW 抗菌复合膜的抑菌圈直径为
加量的增加，抗菌复合膜的透光率大致呈降低趋势， (11.12±0.08) mm，对大肠杆菌具有显著的抑菌效果，
雾度呈增大趋势。AgNW 添加量为 0.5%的复合膜 1 同时抑菌性能随着 AgNW 添加量的增加而逐渐提高。