【摘要】：納米纖維素具有優(yōu)良的機(jī)械性能、表面性質(zhì)以及生物相容性,在醫(yī)療衛(wèi)生、食品包裝、造紙等行業(yè)應(yīng)用廣泛。細(xì)菌纖維素(BC)是一種生物合成的天然纖維素,其直徑一般在幾十個納米左右,并且不含有半纖維素、木素等其他雜質(zhì),是一種理想的制備納米纖維素的原料。本研究旨在從BC顆粒中分離出纖維素納米纖絲,賦予其抑菌活性,并應(yīng)用于衛(wèi)生用品的表層材料,從而推動功能化衛(wèi)生用品的研究和發(fā)展。首先,探究了 BC的結(jié)晶結(jié)構(gòu),采用疏解、超聲以及納米磨處理來分散BC顆粒,并用不同的方法對分散效果進(jìn)行評價。結(jié)果表明,BC是纖維素I結(jié)構(gòu),結(jié)晶度為73.38%;當(dāng)疏解25000 r后,再在振幅60%的條件下超聲處理20 min或納米磨處理,BC分散液細(xì)膩連續(xù),分散度較高,抽濾成膜的勻度較好。評價分散效果時,目視觀察法和分散度法簡便、直觀,而Zeta電位法、電荷密度法和濁度法可以量化結(jié)果。纖維形態(tài)和形貌分析結(jié)果顯示,超聲和納米磨對纖維都兼有剝離和切斷的作用,但是超聲的切斷作用要大于剝離作用,而納米磨正好相反。其次,通過席夫堿反應(yīng)將殼聚糖接枝到BC上,再經(jīng)過超聲分散得到纖維素納米纖絲(BC-CS)。結(jié)果表明,氧化時用0.15mol/L的高碘酸鈉在50℃下反應(yīng)2h,可以獲得最大的殼聚糖接枝量12.38%,FT-IR和SEM證明了該反應(yīng)的發(fā)生。分散性和穩(wěn)定性實(shí)驗表明,與BC和OBC相比,BC-CS分散液更加均勻,并且具有較好的酸穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性。SEM和TEM圖像中也可以觀察到BC-CS纖維分散成了單根纖維并均勻分布。抑菌實(shí)驗發(fā)現(xiàn)BC-CS具有一定的抑菌活性,并且殼聚糖含量越高,抑菌性能越好。最后,將BC-CS分散液噴涂到丙綸無紡布上,來單面親水改性無紡布,并組裝成衛(wèi)生用品。結(jié)果表明,當(dāng)噴涂液的濃度為0.44%,采用層層沉積的噴涂方式噴涂5層時,復(fù)合無紡布的綜合性能最好。SEM圖像顯示BC纖維交織纏繞在PP纖維表面,將其聯(lián)結(jié)在一起。EDS分層圖像中氧元素和氮元素的出現(xiàn)進(jìn)一步證實(shí)了 BC-CS成功與PP無紡布復(fù)合。此外,紅外分析說明BC-CS纖維與無紡布之間僅僅依靠物理作用復(fù)合,并沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。組裝成的衛(wèi)生用品具有良好的吸水、防回滲以及抑菌性能。
【圖文】：

Ａ．Ｊ．Ｂｒｏｗｎ在１８８６年首次報道。他發(fā)現(xiàn)在氧氣和葡萄糖存在的條件下，靜態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)木逡逑醋桿菌會產(chǎn)生纖維素，為了區(qū)別它與植物纖維素，稱其為“細(xì)菌纖維素”或“微生物纖逡逑維素”邋［１］。ＢＣ具有和植物纖維素相似的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，如圖１－１所示，是由Ｄ－逡逑吡喃葡萄糖單元通過Ｐ－ｌ，４－糖苷鍵連接而成的直鏈多糖，，其結(jié)構(gòu)中相鄰的葡聚糖鏈之間逡逑可以形成極強(qiáng)的分子鏈內(nèi)與分子鏈間的氫鍵，因此ＢＣ結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，很難溶解在常規(guī)逡逑溶劑中［２］。在微觀上，ＢＣ具有典型的纖維素Ｉ型晶體結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶度可以達(dá)到９０％以上。逡逑單根ＢＣ纖維的直徑在２０？１００邋ｎｍ，纖維之間相互纏繞形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)［３］。在宏觀結(jié)構(gòu)上，逡逑ＢＣ與植物纖維素有所不同，在聚合時不摻雜植物纖維中含有的半纖維素和木素等組分逡逑［４］0逡逑Ｐ（１邋－４）－ｌｉｎｋｅｄ邋Ｄ－ｇｌｕｃｏｓｅ邋ｕｎｉｔｓ逡逑圖１－１邋ＢＣ的３Ｄ結(jié)構(gòu)示意圖［５］逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｅ邋３－Ｄ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｓｋｅｔｃｈ邋ｏｆ邋ＢＣ逡逑ＢＣ的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)決定了它具有獨(dú)特的理化性質(zhì)：（１）ＢＣ是１００％的纖維素，逡逑其純度和結(jié)晶度非常高，較高的結(jié)晶度可以提高物質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度，但是同時也會使柔軟逡逑性、伸長率和化學(xué)反應(yīng)能力等降低［６］。（２）高抗張強(qiáng)度和楊氏模量。經(jīng)干燥熱壓處理后

圖１－２邋ＣＳ的結(jié)構(gòu)式逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ邋ｆｏｒｍｕｌａ邋ｏｆ邋ＣＳ逡逑構(gòu)中，具有活性的氨基（ｃ２）和輕基基團(tuán)（ｃ３和ｃ６），３和（：６上的羥基，易于對其進(jìn)行分子修飾。在酸性條件可以與ＩＴ結(jié)合，使其呈現(xiàn)出電正性［４２］。ＣＳ優(yōu)異的成膜容性以及可降解性使其在水處理、醫(yī)療衛(wèi)生、紡織等方面，ＣＳ對金屬離子的吸附能力主要是因為分子鏈上的位點(diǎn)［４３］。Ｎｅｇｍ等［４４］研究了邋ＣＳ及其衍生物對工業(yè)廢水對ＣＳ進(jìn)行甘氨酸和氯乙酸改性，通過原子吸收光譜法性條件下對工業(yè)廢水中銅（ＩＩ）和鈷（ＩＩ）離子的吸附發(fā)現(xiàn)改性ＣＳ的吸附效率低于原ＣＳ，歸因于取代基與Ｃ導(dǎo)致其可利用的活性基團(tuán)（－ＯＨ、－ＮＨ２）減少，進(jìn)而使證實(shí)了邋ＣＳ吸附金屬離子的機(jī)理。逡逑
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ352.79;TS195.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2691190