抗菌型Nano-Ag/NR复合材料的研究

【摘要】近年来,纳米银(Nano-Ag)的物理制备和化学制备已得到大力发展,但却因为物理法的高成本及化学法的环境污染性迫使研究者寻找更简便、安全、环保的制备方法,所以生物制备Nano-Ag的方法应运而生。天然橡胶具有合成橡胶无可比拟的综合性能,但是应用于医疗卫生用品和日常生活用品中的橡胶材料时,还要求它在使用过程中具有一定的卫生环保性能和抑菌特性,所以改善天然橡胶复合材料(NRC)抗菌性能的研究成为了越来越热的话题。本研究是用芦荟提取液作为保护剂来生物法制备Nano-Ag粒子,将制得的纳米银粒子添加到天然胶乳中,制备抗菌型Nano-Ag改性天然橡胶复合材料(Nano-Ag/NRC)。本文以水作为提取剂,利用超声清洗机、超声细胞粉碎仪、微波仪的超声波或微波的空化效应、热效应等来提取芦荟叶片中的生物大分子化合物,并将其作为保护剂来生物制备Nano-Ag粒子。本研究运用紫外可见光(UV-visi)光谱分析了AgNO3浓度、水合肼浓度、芦荟提取液用量和反应温度以及芦荟液的处理方法对制备出的Nano-Ag粒子的影响；运用X射线粉末衍射图谱(XRD)表征了Nano-Ag的晶格结构,并对粒子的粒度进行计算；运用透射电子显微镜(TEM)表征了芦荟液处理方法对Nano-Ag的粒径大小和聚集情况的影响；运用激光粒度仪(Zetasizer)测试了不同芦荟液处理方法对Nano-Ag的粒径分布的影响；运用抑菌圈法表征了Nano-Ag对细菌(金黄色葡萄球菌、大肠杆菌)的抗菌性能,并对其抗菌机理进行了分析。本文运用乳液共混法,将上述Nano-Ag粒子分散到天然橡胶基体(NR)中,制备具有一定抗菌性能的Nano-Ag/NRC.运用抑菌圈法测试了Nano-Ag粒子的用量和芦荟液处理方法对复合材料的抗菌性能的影响；运用拉力试验机测试了Nano-Ag/NRC的物理机械性能；运用扫描电子显微镜(SEM)表征了Nano-Ag粒子的用量和芦荟液处理方法对Nano-Ag/NRC拉伸断面粗糙程度的影响；运用热重分析(TG/DTG)表征了Nano-Ag粒子改性前后复合材料的热降解性能的变化；运用动态力学分析仪(DMA)测试了不同方法提取芦荟液所制备的Nano-Ag粒子改性天然橡胶复合材料的损耗因子tanδ和储能模量E’随温度T的变化关系；最后采用溶胀法表征了Nano-Ag粒子的添加量和芦荟液处理方法对Nano-Ag/NRC的耐溶剂性能的影响。Nano-Ag的制备分析结果表明：用“超声法”处理芦荟液,当AgNO3浓度为1.0mM、水合肼浓度为10.0mM、芦荟提取液添加量为10.0mL并在室温下反应时,所得到的Nano-Ag溶胶的颜色较佳(亮黄色),紫外吸收峰较好(峰高、峰形和峰位)；得到的Nano-Ag晶格结构呈面心立方型,颗粒大多呈圆球状,粒子的单分散性较好,分布较均匀,粒径约为20nm；对金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coli)均有一定的抗菌性能。Nano-Ag/NRC的测试结果表明：当用“超声法”对芦荟液进行提取、处理,制备得到的Nano-Ag的用量达到4.85×10-4g时,改性后的Nano-Ag/NRC对供试菌株E.coli和S.aureus具有优异的抑制作用；“超声法”处理芦荟液制备的Nano-Ag的用量为3.23×10-4g时,改性后复合材料的力学性能较好：拉伸强度为24.01MPa,撕裂强度为42.2kN/m,100%和300%定伸应力和断裂伸长率较未改性复合材料没有明显改变,此时复合材料的断面针孔最少,表面最光滑；Nano-Ag改性后复合材料的热降解性能有一定程度的提高,“超声法”处理芦荟液制备的Nano-Ag改性复合材料的力学损耗tanδ最低,储能模量E’最大,耐溶剂性能优异。
【作者】张永强；
【导师】薛行华；
【作者基本信息】海南大学，材料学，2014，硕士
【关键词】芦荟液；生物合成Nano-Ag；天然橡胶复合材料；抗菌性；性能；

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