【摘要】：納米銀具有很好的抗菌性能,納米銀與紙基材料的結(jié)合是賦予紙張抗菌功能的一個(gè)重要方法,可以使得紙張?jiān)诳咕I(lǐng)域發(fā)揮新的作用。常規(guī)方法通常是將納米銀混合在涂料中然后對(duì)紙張表面進(jìn)行涂布,從而使納米銀和紙基材料結(jié)合。本文采用原位生成法,直接在紙基表面、纖維表面生成納米銀,具有操作簡(jiǎn)單、抗菌效果好等優(yōu)點(diǎn),有良好的發(fā)展前景。本研究通過液相還原法成功制備了PDA-納米銀,通過改變多巴胺和AgNO_3的比例制備了不同的PDA-納米銀液相體系。分析了多巴胺和硝酸銀的用量變化因素對(duì)納米銀體系的粒徑以及穩(wěn)定性的影響:在多巴胺過量的基礎(chǔ)上,逐漸增加硝酸銀的用量,可以使制備的納米銀體系的整體粒徑得到減小。在多巴胺濃度為600 mg/L、AgNO_3濃度為1400 mg/L、多巴胺和AgNO_3的體積比1:3的條件下,可以獲得粒徑為2-4 nm的PDA-納米銀體系。而在體積比為1:1時(shí),逐漸增加多巴胺或AgNO_3的用量,都可以使納米銀體系的Zeta電位絕對(duì)值提高,增加AgNO_3的用量顯著的提高了PDA-納米銀體系的Zeta電位以及穩(wěn)定性。本研究采用原位反應(yīng),通過多巴胺在紙基表面的聚合并進(jìn)一步將納米銀層負(fù)載于紙基表面,使得該復(fù)合紙基材料具備了區(qū)別于普通包裝紙的銀白色外觀。在600 mg/L的多巴胺濃度、1400 mg/L的AgNO_3濃度、兩者各自浸漬2 h的條件下,納米銀功能化抗菌紙的抑菌率可達(dá)100%,抗張強(qiáng)度為4.5 kN/m,滿足包裝紙的強(qiáng)度需求。隨著AgNO_3濃度的提高,納米銀功能紙的抗張強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率都逐漸降低,耐破強(qiáng)度基本不變。本研究還以竹漿為原料,在纖維表面原位生成了納米銀,并結(jié)合篩分工藝,通過對(duì)納米銀功能化纖維和普通竹纖維的混合抄造,得到了具有特殊外觀和更高識(shí)別度的抗菌紙。在多巴胺濃度600 mg/L,AgNO_3濃度1400 mg/L的條件下,纖維分別在二者浸漬6h后,抄造成的紙張具有88%的抑菌率;在同樣的濃度條件下分別浸漬12 h后,手抄片的抑菌率達(dá)到了100%。在納米銀功能化纖維1/3和1/5的質(zhì)量配比下,配比纖維長(zhǎng)度的級(jí)別對(duì)手抄片的各項(xiàng)物理性能分別產(chǎn)生了不同的影響。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O614.122;TB383.1
【圖文】：

圖 1-1 多巴胺在水溶液中的聚合反應(yīng)路線模型[50]Fig.1-1 Route model of polymerization of dopamine in aqueous solution根據(jù)圖 1-1 的反應(yīng)模型，多巴胺首先發(fā)生氧化反應(yīng)，生成多巴胺醌，然后通過 1,4-邁克爾加成發(fā)生分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)，最后經(jīng)氧化和重排生成 5,6 二羥基吲哚。該化合物與其氧化產(chǎn)物吲哚 5,6-醌可在 2,4 和 7 等位點(diǎn)處產(chǎn)生支化，生成具有不同聚合度的多種同分異構(gòu)體，主要為二聚體或其他聚體。這些低聚體通過鄰苯二酚與鄰苯醌之間的反歧化反應(yīng)，自發(fā)組裝生成具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合產(chǎn)物 PDA[51-54]。由于聚多巴胺表面含有氨基和鄰苯二酚等基團(tuán)，因而其可以對(duì)各種價(jià)態(tài)的金屬離子產(chǎn)生螯合作用，比如 Fe3+,Zn2+,Mn2+,Cu2+等[55]，這是聚多巴胺的一個(gè)重要特征。除了對(duì)金屬離子的螯合作用之外，聚多巴胺也可以對(duì)某些貴金屬離子如 Au3+、Ag+和 Pt3+進(jìn)行還原，這種還原性得益于聚多巴胺單體單元的氧化還原特征，聚多巴胺含有一定量的鄰苯二酚基團(tuán)，這些鄰苯二酚基團(tuán)可以被氧化成醌基。研究表明，正是鄰苯二酚基團(tuán)在氧化成相應(yīng)醌基的時(shí)候釋放電子，從而觸發(fā)金屬陽離子的還原過程[56]。

T.S 等[58]在 pH=8.5 的條件下，通過在 PC 板的表面進(jìn)行多巴胺的聚合了 PC 板聚多巴胺層，進(jìn)一步的，通過將該 PC 板-PDA 復(fù)合材料浸漬到 A制備出了表面附載納米銀結(jié)構(gòu)的平面材料。gqia Guo 等[59]通過多巴胺的聚合作用生成聚多巴胺，并利用 PDA 的還原u3+、Ag+、Pt4+離子成功還原為納米 Au 納米、Ag 納米和 Pt 粒子，并制備子-石墨烯復(fù)合材料。研究充分證明了聚多巴胺對(duì)多種金屬離子的還原作巴胺在制備多種金屬納米粒子中的可行性提供了參考。上面的研究得出一個(gè)結(jié)論：多巴胺（DA）首先發(fā)生氧化聚合生成聚多，然后 PDA 還原硝酸銀得到納米銀。已有研究表明，在用單寧作為還原合成金屬納米銀粒子的過程中，單寧分子中的酚羥基被相應(yīng)金屬鹽氧化單元與被還原的金屬納米粒子相互作用[60]。因此可以推斷，多巴胺通過醌相互作用。如圖 1-2 是聚多巴胺生成納米銀的反應(yīng)機(jī)理圖。

在同樣的 600 mg/L 的多巴胺（DA），1400 mg/L 的 AgNO3濃度條件下，二者體積 1:1 的體積條件下，制備出了如圖 2-1 所示的樣品。在光源的照射下，多巴胺法制備液相體系中出現(xiàn)了一條明顯的光通路，說明在多巴胺（DA）、NaOH 以及 AgNO3的合作用下，生成了一種具有丁達(dá)爾效應(yīng)的膠體溶液。從圖 2-2 液相體系的紫外可見光分光光度分析結(jié)果來看，制備出的液相體系在 420 處有很強(qiáng)的吸收峰。有關(guān)研究表明[60]，納米銀的峰在 390-440 nm，因此，可以判別相體系發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，生成了納米銀。2.1.2 透射電子顯微鏡及能譜分析結(jié)果為了進(jìn)一步確定納米銀的化學(xué)生成，以及探究納米銀在聚多巴胺環(huán)境中的生成形態(tài)聚多巴胺的狀態(tài)，通過透射電子顯微鏡（TEM）以及能譜分析法對(duì)制備的液相體系做一步的分析。圖 2-3（a）是制備的液相體系樣品的透射電子顯微鏡圖，并針對(duì)圖中圈區(qū)域做能譜分析，得到元素分布圖圖 2-3（b）~（f）。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

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本文編號(hào)：2777074