ag亚游手机网址陕西ag亚游手机网址建设工程有限公司欢迎您!

防腐工程

新闻分类

产品分类

联系我们

陕西ag亚游手机网址建设工程有限公司

ag亚游手机网址网址:voolao.com

ag亚游手机网址电话:0917-6652108

ag亚游手机网址手机:13571723222

邮箱:18909178566@189.cn

ag亚游手机网址地址:陕西省宝鸡市陈仓区阳平火车站西


抑菌型含硅苯丙乳液的合成及性能研究

您的当前位置: 首 页 >> ag亚游手机网址 >> 行业新闻

抑菌型含硅苯丙乳液的合成及性能研究

发布日期:2019-07-01 作者: 点击:


随着工业技术的快速发展,人类生活环境也在逐渐恶化,人类健康正遭受细菌、真菌等微生物的严重危害,因而抗菌材料的研究与应用显得愈发重要{1}。国内外学者对高性能抗菌材料[2-3]展开了广泛研究,抗菌材料已成为当今研究热点之一。据文献[4-5]报道,一些具有低表面自由能的材料也可以有效阻止细菌等微生物与材料之间的相互作用,赋予材料一定的抑菌性能。本研究在苯丙乳液中引入具有低表面自由能的聚硅氧烷,聚硅氧烷的主链由Si-O-Si结构交替组成,侧链连接有机基团,兼具无机和有机化合物的特性,Si—O键之间存在d-π键和p-π键,使聚硅氧烷具有抗氧化和抗分解性能[6-7],与此同时,聚硅氧烷具有分子体积大、表面张力小和内聚能密度低等优点,这些优点使其具有优良的透气性、抗黏污性和疏水性[8-9]。因此,在苯丙乳液中引人聚硅氧烷,一方面可以赋予苯丙乳液良好的疏水性和热稳定性,另一方面使其具有一定的抑菌性能。


防腐工程


1   实验部分                  

1.1   试剂

八甲基环四硅氧烷(D4),分析纯,上海迈瑞尔化学技术有限公司;Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、Y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550),江苏晨光偶联剂有限公司;苯乙烯(St)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA),均为化学纯,提纯后使用,上海凌峰化学试剂有限公司;十二烷基硫酸钠(SDS),分析纯,上海试四赫维化工有限公司;壬基酚聚氧乙烯基醚(NP-10),分析纯,上海凌峰化学试剂有限公司;对甲苯磺酸(PTSA)、过硫酸钾(KPS),均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司。  

1.2  乙烯基聚硅氧烷改性苯丙乳液的制备      

氮气氛围下,在反应瓶中依次加人SDS和去离子水,室温下搅拌均匀,加入PTSA 继续搅拌30min.称取一定量的D4和NP-10并混合均匀,加入反应体系,升温至800C反应3h,然后降温至60C.缓慢滴加KH-570,于600C匀速搅拌30min升温至800C继续反应1h.降温至400C;滴加KPS和一半的St与丙烯酸酯混合单体(混合单体总量为St8g,BMA 9g,BA 3g,AA lg), 滴加速度控制在30min左右,升温至500C;继续滴加KPS和剩余的混合单体,滴加速度控制在Ih左右,升温至800C保温4h,降至室温,调节体系pH=7~8,即得乙烯基聚硅氧烷改性的苯丙乳液。

1.3    氨基聚硅氧烷改性苯丙乳液的制备

氮气氛围下,在反应瓶中依次加入SDS和去离子水,室温下搅拌均匀,加入PTSA继续搅拌30min。称取一定量的 D4和NP-10并混合均匀,加入反应体系,升温至800C反应3h.然后降温至600C。缓慢滴加KH-550,于600C匀速搅拌30min,升温至800C继续反应1h,降温400C滴加 KPS和 一半的St与丙烯酸脂混合单体(混合单体总量为St8g,BMA 9g. BA 3g,AA 1g),滴加速度控制在30min左右,升温至500C; 继续滴加KPS和剩余的混合体,滴加速度控制在1h左右,升温至800C保温4h,降至室温,调节体系pH=7~8,即得氨基聚硅氧烷改性的苯丙乳液。

1.4  抑菌实验

枯草芽孢杆菌菌液的配制:根据表1配制300mL牛肉膏胰蛋白胨液体培养基,经高温杀菌后接种枯草芽孢杆菌,在370C、100r/ min的气浴恒温振荡器中培养36h。

抑菌圈及牛肉膏胰蛋白胨固体培养基的制备:用制孔器将滤纸裁成直径10mm的圆片,在经过透析处理的乳液中浸泡1min,烘干成膜后待用(使用前紫外杀菌);按表1配方配制300mL牛肉膏胰蛋白胨固体培养基,高温杀菌后趁热倒人培养皿冷却待用。

乳液抑菌性测试:将培养的枯草芽孢杆菌菌液稀释至一定倍数后,移取0.1mL菌液至固体培养基并均匀涂布,将抑菌圈放置其中,于370C生化培养箱培养24h后观察抑菌情况。

1.5   分析与表征

利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR, Nico-let460型,美国热电尼高力仪器公司)分析改性前后苯丙乳胶膜的组成。利用动态光散射仪(ZEN3600型,英国马尔文仪器有限公司)对稀释后的乳液进行粒径及其分布测试,测量范围一般在0.1~1000nm。利用热重分析仪(TG, SDT-Q600型,美国Perkin Elmer公司)对苯丙乳胶膜的热稳定性进行测试,升温速率100C/min,温度40~750°C。乳胶膜经液氮冷冻断面后喷金处理,利用扫描电子显微镜(SEM,S3400型,日本电子株式会社)对其形貌进行观察与分析。选用上海工微所科技有限公司的枯草芽孢杆菌对改性前后乳液的抑菌性进行测试。利用接触角测量仪(JC2000DI型,英国马尔文仪器有限公司)对改性前后苯丙乳胶膜的接触角及表面自由能进行测试。

根据水与甲酰胺接触角数据,利用Fowkes公式计算改性前后乳胶膜表面自由能。

2     结果与讨论


2.1 FT-IR 分析

图1为D4及其开环、封端后所制聚硅氧烷的FT-IR谱图。从单体D4的FT-IR谱图(见曲线a)可知:图中曲线a为单体D4,1262cm-1、810cm-1 处为环状单体中-Si-CH3的伸缩振动峰;1074cm-1处为环状单体中-Si-O-Si-的伸缩振动峰。曲线b为D4开环后得到的羟基聚硅氧烷。相比于曲线a,曲线b在3446cm-1处出现了新的吸收峰,这是一OH的特征吸收峰,说明单体进行了开环反应;1254cm-1、1221cm-1处是D4开环后呈线性结构中-Si-CH3的伸缩振动峰;1088cm-1、1038cm-1处是D4开环后呈线性结构中一Si-O-Si- 的伸缩振动峰。曲线c是经过KH-570封端获得的乙烯基聚硅氧烷。相比于曲线b,曲线c在1720cm-1处出现了新的吸收峰,这是酯基-C=O的特征吸收峰,说明KH-570已成功封端在聚硅氧烷大单体上。曲线d是经过KH-550封端获得的氨基聚硅氧烷,3300cm-1左右是N-H的特征吸收峰,与曲线b相比,1084cm-1和1018cm-1处的一Si-O-Si-峰面积明显增大,说明KH-550成功封端在聚硅氧烷大单体上。

为改性前后苯丙乳液的FT-IR谱图。纯苯丙乳液FT-IR谱图(见曲线a)看出:在1601cm-1、1400~1500cm-1附近出现了苯环的骨架振动吸收峰,说明共聚物中含St;1726cm -1处是酯基C=O的吸收峰,说明共聚物中含丙烯酸酯; 1629cm-1和1635cm-1处没有出现C=C 的特征吸收峰,说明St和丙烯酸酯单体几乎全部参与了反应。曲线b为乙烯基聚硅氧烷(D4质量分数5%)改性的苯丙乳液,811cm-1 处为-si(CH3)2结构中S—C的申缩振动峰。与曲线a相比,811cm-1、1064cm-1 这两处的峰面积增大,说明乙烯基聚硅氧烷成功与苯丙乳液进行了共聚反应。曲线c为氨基聚硅氧烷(D4质量分数5%)改性的苯丙乳液,814cm-1处为-Si(CH3)2 结构中Si--C的伸缩振动峰,1124cm-1、1157cm-'处为一Si-0-Si一的伸缩振动峰。与曲线a相比,1124cm-1、1157cm-1这两处的峰面积增大,并且在1561cm-1处出现了酰胺基的特征吸收峰,3365cm-1附近出现了N--H的特征吸收峰,说明氨基聚硅氧烷成功参与了苯丙乳液的聚合反应。

2.2    乳液粒径及其分布分析

图3为改性前后苯丙乳液的粒径分布图。由图可以看出:纯苯丙乳液粒径为92.36nm,多分散系数(PDI)为0.268;用乙烯基聚硅氧烷(D4质量分数5%)改性的苯丙乳液粒径为63.13nm, PDI为0.094;用氨基聚硅氧烷(D4质量分数5%)改性的苯丙乳液粒径为133.4nm,PDI为0.057。由此可见,聚硅氧烷改性的苯丙乳液粒径分布较均匀,乳胶粒分布趋于单分散性。这是由于硅烷偶联剂在封端端羟基聚硅氧烷时发生不完全水解,当与苯丙乳液共聚反应时发生进-步水解、自缩聚反应,形成交联体系,当加入混合单体进行聚合反应时,混合单体会

溶胀扩散到交联体系内部,从而使单体对聚合物的溶胀能力减弱,粒径分布更加均一。

2.3    接触角及表面自由能分析

表2为D4含量不同的乙烯基聚硅氧烷改性的苯丙乳液接触角及表面自由能。表3为D4含量不同的氨基聚硅氧烷改性的苯丙乳液接触角及表面自由能。结合表2和表3可以看出,随着D4  用量的增加,乳胶膜的疏水性明显提高,乳液的表面自由能呈减小趋势。这是因为硅氧烷之间的交联作用在薄膜表面形成致密疏水层,可以防止水分子穿透薄膜,从而提高了乳胶膜的耐水性;同时,硅氧烷表面张力比丙烯酸酯低,分子运动能力较强,成膜后易迁移至薄膜表面,从而使乳胶膜疏水性得到提高。用乙烯基聚硅氧烷改性的苯丙乳胶膜的疏水性明显优于氨基聚硅氧烷改性的苯丙乳胶膜,这主要是因为聚硅氧烷中氨基基团具有吸水性,使得氨基聚硅氧烷改性的苯丙胶膜的疏水性能不明显。

2.4     TG分析

图4为改性前后苯丙乳液的TG曲线图。由图可以看出:纯苯丙乳液在3360C左右出现第2次热失重,450°C左右失重结束;用乙烯基聚硅氧烷和氨基聚硅氧烷改性的苯丙乳液的第2次热失重温度以及结束温度均明显高于纯苯丙乳液,说明改性后乳胶膜的热稳定性明显提高。原因主要是聚硅氧烷链段中Si--O---Si键能较大,容易迁移到聚合物表面起到屏蔽作用。另外,聚硅氧烷与苯丙乳液共聚物存在交联结构,使得链段活动能力下降,从而提高了聚合物的热稳定性。

2.5  SEM分析

为苯丙乳胶膜及乙烯基聚硅氧烷改性的苯丙乳胶膜SEM图。图5(a)为放大10000倍的纯苯丙乳胶膜,图5(b)、图5(c)分别为放大倍数不同的乙烯基聚硅氧烷改性的苯丙乳胶膜。对比图5(a)和图5(b)可以看出,乙烯基聚硅氧烷与苯丙乳液之间存在两相分离结构。图5(b)中颜色较亮的为分散相的乙烯基聚硅氧烷。从图5(c)可以看出较亮的小点为乙烯基聚硅氧烷,颜色较深的为苯丙乳液,这说明乙烯基聚硅氧烷与苯丙乳液之间存在相分离现象。

2.6      抑菌性分析

为改性前后苯丙乳液的抑菌效果,表4为采用D4含量不同的聚硅氧烷改性的苯丙乳液抑菌圈数据。结合图6和表4可知,纯苯丙乳胶膜周围长满了细菌,即不具有抑菌性;用封端基团不同的聚硅氧烷改性的苯丙乳胶膜周围出现明显的抑菌圈,可以看出加入聚硅氧烷后,苯丙乳液具有抑菌性。这是因为聚硅氧烷的表面自由能低,可以有效阻止细菌与乳胶膜之间的作用,从而使乳胶膜具有一-定的抑菌性能。对比2种聚硅氧烷改性的乳液抑菌效果可知,用氨基聚硅氧烷改性的苯丙乳液的抑菌性优于用乙烯基聚硅氧烷改性的苯丙乳液(见表3),这是由于氨基聚硅氧烷与苯丙乳液共聚反应形成了类似于季铵盐的结构,使得抑菌效果显著。

3  结论

利用不同类型聚硅氧烷成功改性了苯丙乳液,改性后的苯丙乳液粒径分布更加均一,苯丙乳胶膜表面自由能降低、疏水性提高,苯丙乳液的热稳定性得到提高。抑菌实验结果表明,聚硅氧烷的引入使得苯丙乳液表面自由能降低,有效的阻止了细菌与材料之间的作用,使得苯丙乳液具有一定的抑菌性能。

本文网址:http://voolao.com/news/495.html

关键词:防腐工程

最近浏览:

热推产品  |  主营区域: 宝鸡 西安 咸阳 汉中 铜川 商洛 渭南 榆林 安康
在线客服
分享 一键分享
欢迎给我们留言
请在此输入留言内容,我们会尽快与您联系。
姓名
联系人
电话
座机/手机号码