论文部分内容阅读
近年来,随着人们生活水平的提高,抑制乃至消灭有害细菌已成为一项与人类健康息息相关的重要课题,从而兴起了一股研究开发抗菌剂以及抗菌材料的热潮。银系抗菌材料属于无机抗菌剂,具有低毒、耐热、抗菌持久和抗菌性广等优点,广泛应用于生物医学等领域。纳米纤维素作为一种新型纳米材料具有很多其他功能材料所无法比拟的优越性,如高强度、比表面积大、可降解、生物相容性高及可再生等特性。将纳米纤维素作为基材,可以与纳米银粒子复合得到纳米纤维素抗菌材料。利用纳米纤维素制备抗菌复合材料的研究引起越来越多的重视。本论文首先以纳米纤维素（CNC）为原料,对其进行高碘酸钠氧化,制得双醛纳米纤维素（DANC）。然后利用DANC作为还原剂及基体材料还原硝酸银溶液制备纳米银粒子,得到纳米纤维素-银复合物;利用DANC还原硝酸银,然后与含氨基的高分子化合物—聚乙烯胺及壳聚糖交联,制备得到纳米纤维素-聚乙烯胺-银（NC-PVAm-Ag）及纳米纤维素-壳聚糖-银（NC-CS-Ag）抗菌凝胶。首先,采用硫酸水解法制备CNC,对CNC进行高碘酸盐氧化,在C2-C3位上引入醛基得到双醛纳米纤维素;利用双醛纳米纤维素与硝酸银溶液反应,银离子与醛基反应被还原成银单质,得到纳米纤维素-银材料（NC-Ag-NPs）;通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X-射线衍射分析仪（XRD）、热重分析（TGA）、透射电镜（TEM）等对其结构进行表征,利用原子吸收光谱（AAS）测定复合物中的银含量,并以革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌为研究对象考察其抗菌效果。结果表明,双醛纳米纤维素作为还原剂和体系稳定剂,可以与硝酸银发生反应,并生成单质银。在反应时间相同的情况下,随着pH的增大,银的转化率及在复合物中的含量逐渐增大。在pH相同的情况下,随着反应时间的增加,银含量及转化率逐渐增加;X-射线衍射（XRD）结果显示,在2θ角为38.0°、44.4°、64.6°、77.6°处有四个特征峰,分别和Ag（111）、Ag（200）、Ag（220）、Ag（311）晶面衍射峰相对应,证实了AgNO3能够与含双醛的纳米纤维素反应生成单质银。透射电子显微镜照片中可以看到生成的纳米银依附于纤维素的纳米网络结构中,几乎覆盖整个纤维素表面。本实验采用抑菌圈法测定复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能。不同条件下制备的纳米纤维素-银材料均表现出了抑菌性。将得到的纳米纤维素-银材料作为浆内添加剂添加到纸页中制得抗菌纸,并对其抗菌性能、抗张指数、撕裂指数及透气度进行检测。结果表明,向纸浆中加入纳米纤维素-银复合物可以提高纸页的抗张指数和撕裂指数,但会降低纸页透气度。添加纳米纤维素-银材料的纸张表现出较强的抗菌效果。在双醛纳米纤维素中加入硝酸银溶液,生成纳米银粒子,然后与聚乙烯胺交联,制备得到纳米纤维素-聚乙烯胺-银凝胶;利用FT-IR、XRD、TGA、SEM-EDAX对产物结构进行表征,考察其银含量、表面形貌、纳米银粒径和结晶结构等;实验结果均可以证明DANC上的醛基成功还原了硝酸银得到纳米银粒子。并探讨了pH对凝胶Zeta电位和润胀率的影响。发现纳米纤维素-聚乙烯胺-银凝胶为两性化合物,其等电点约为pH 5.9。银凝胶置于pH为6的溶液中时,其润胀率最小,仅为600%。pH为11时,其润胀率达到1100%。以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为研究对象,对纳米纤维素-聚乙烯胺-银凝胶的抗菌效果进行了研究。当附载上纳米银粒子,凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都表现出了较强的抑菌性。最后,利用DANC、AgNO3及壳聚糖制备得到纳米纤维素-壳聚糖-银复合凝胶。并利用FT-IR、XRD、TGA、SEM-EDAX对产物进行表征。结果表明,改变壳聚糖用量可以制备出不同比例用量的纳米纤维素-壳聚糖-银复合凝胶。然后以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为研究对象,对纳米银材料的抗菌效果进行了研究。结果表明,随着壳聚糖加入量的提高不利于银纳米粒子的形成。凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都表现出了较强的抑菌性。纳米纤维素与壳聚糖的反应比例为1:1时,得到的凝胶具有较强的抗菌性能。