納米纖維素抗菌材料的制備及應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高，抑制乃至消滅有害細(xì)菌已成為一項(xiàng)與人類(lèi)健康息息相關(guān)的重要課題，從而興起了一股研究開(kāi)發(fā)抗菌劑以及抗菌材料的熱潮。銀系抗菌材料屬于無(wú)機(jī)抗菌劑，具有低毒、耐熱、抗菌持久和抗菌性廣等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。納米纖維素作為一種新型納米材料具有很多其他功能材料所無(wú)法比擬的優(yōu)越性，如高強(qiáng)度、比表面積大、可降解、生物相容性高及可再生等特性。將納米纖維素作為基材，可以與納米銀粒子復(fù)合得到納米纖維素抗菌材料。利用納米纖

2、維素制備抗菌復(fù)合材料的研究引起越來(lái)越多的重視。本文首先以納米纖維素(CNC)為原料，對(duì)其進(jìn)行高碘酸鈉氧化，制得雙醛納米纖維素(DANC)。然后利用DANC作為還原劑及基體材料還原硝酸銀溶液制備納米銀粒子，得到納米纖維素-銀復(fù)合物；利用DANC還原硝酸銀，然后與含氨基的高分子化合物—聚乙烯胺及殼聚糖交聯(lián)，制備得到納米纖維素-聚乙烯胺-銀(NC-PVAm-Ag)及納米纖維素-殼聚糖-銀(NC-CS-Ag)抗菌凝膠。
　　本研究主要內(nèi)容

3、包括：⑴采用硫酸水解法制備CNC，對(duì)CNC進(jìn)行高碘酸鹽氧化，在C2-C3位上引入醛基得到雙醛納米纖維素；利用雙醛納米纖維素與硝酸銀溶液反應(yīng)，銀離子與醛基反應(yīng)被還原成銀單質(zhì)，得到納米纖維素-銀材料(NC-Ag-NPs)；通過(guò)傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、X-射線(xiàn)衍射分析儀(XRD)、熱重分析(TGA)、透射電鏡(TEM)等對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，利用原子吸收光譜（AAS）測(cè)定復(fù)合物中的銀含量，并以革蘭氏陰性大腸桿菌和革蘭氏陽(yáng)性金黃色葡萄球菌

4、為研究對(duì)象考察其抗菌效果。結(jié)果表明，雙醛納米纖維素作為還原劑和體系穩(wěn)定劑，可以與硝酸銀發(fā)生反應(yīng)，并生成單質(zhì)銀。在反應(yīng)時(shí)間相同的情況下，隨著pH的增大，銀的轉(zhuǎn)化率及在復(fù)合物中的含量逐漸增大。在pH相同的情況下，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，銀含量及轉(zhuǎn)化率逐漸增加；X-射線(xiàn)衍射（XRD）結(jié)果顯示，在2θ角為38.0°、44.4°、64.6°、77.6°處有四個(gè)特征峰，分別和Ag(111)、Ag(200)、Ag(220)、Ag(311)晶面衍射峰相對(duì)應(yīng)

5、，證實(shí)了AgNO3能夠與含雙醛的納米纖維素反應(yīng)生成單質(zhì)銀。透射電子顯微鏡照片中可以看到生成的納米銀依附于纖維素的納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，幾乎覆蓋整個(gè)纖維素表面。本實(shí)驗(yàn)采用抑菌圈法測(cè)定復(fù)合材料對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌性能。不同條件下制備的納米纖維素-銀材料均表現(xiàn)出了抑菌性。將得到的納米纖維素-銀材料作為漿內(nèi)添加劑添加到紙頁(yè)中制得抗菌紙，并對(duì)其抗菌性能、抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)及透氣度進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，向紙漿中加入納米纖維素-銀復(fù)合物可以提高紙

6、頁(yè)的抗張指數(shù)和撕裂指數(shù)，但會(huì)降低紙頁(yè)透氣度。添加納米纖維素-銀材料的紙張表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗菌效果。⑵在雙醛納米纖維素中加入硝酸銀溶液，生成納米銀粒子，然后與聚乙烯胺交聯(lián)，制備得到納米纖維素-聚乙烯胺-銀凝膠；利用FT-IR、XRD、TGA、SEM-EDAX對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，考察其銀含量、表面形貌、納米銀粒徑和結(jié)晶結(jié)構(gòu)等；實(shí)驗(yàn)結(jié)果均可以證明DANC上的醛基成功還原了硝酸銀得到納米銀粒子。并探討了pH對(duì)凝膠Zeta電位和潤(rùn)脹率的影響。發(fā)現(xiàn)納米

7、纖維素-聚乙烯胺-銀凝膠為兩性化合物，其等電點(diǎn)約為pH5.9。銀凝膠置于pH為6的溶液中時(shí)，其潤(rùn)脹率最小，僅為600％。pH為11時(shí)，其潤(rùn)脹率達(dá)到1100%。以大腸桿菌和金黃色葡萄球菌為研究對(duì)象，對(duì)納米纖維素-聚乙烯胺-銀凝膠的抗菌效果進(jìn)行了研究。當(dāng)附載上納米銀粒子，凝膠對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都表現(xiàn)出了較強(qiáng)的抑菌性。⑶利用DANC、AgNO3及殼聚糖制備得到納米纖維素-殼聚糖-銀復(fù)合凝膠。并利用FT-IR、XRD、TGA、SEM-E