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随着时代的进步和民生的发展,人们对环境卫生与食品安全的要求不断提高。抗菌材料能预防并大幅降低病原菌交叉感染,阻碍疾病传播,因此受到了人们极大的关注。近年来,各种新型抗菌剂及抗菌材料先后涌现出来,在医药、食品、卫生用品以及日用化工等领域得到了广泛应用。
本文分别制备了纳米氧化锌(ZnO)和改性蒙脱石(MMT)两种新型抗菌剂;以X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸脱附、热重-微分热重(TG-DTG)及傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等表征方法考察了制备工艺对样品理化性能的影响;以大肠杆菌(E.coli DH-5α)为测试菌,考察了两种抗菌剂各自抗菌性能及其复合抗菌效应。主要结果如下:
1.纳米ZnO的制备采用微波辅助法,以醋酸锌和氢氧化钠为原料,四丁基氢氧化铵等季铵碱水溶液为反应体系,所得样品形貌包括球状、片状、长条状以及多脚状等。形貌分析结果表明:季铵碱浓度越高,NaOH浓度越高,或者Zn(OH)42-浓度越低,所得粒径越小;其中,季铵碱起到屏蔽晶面、结构导向以及促进微波能量吸收的作用。牛津杯法抑菌圈试验结果表明:粒径越小,抑菌性能越好。振荡法试验结果表明:ZnO粒径大小相近时,多脚状形貌样品具有更好的杀菌性能;各纳米级棒脚越细长,其构成的多脚状ZnO颗粒的杀菌活性越高。
2.改性MMT的制备采用热改性,酸改性,热、酸综合改性,以及壳聚糖盐酸盐(CSHC)、壳聚糖季铵盐(CSQA)、壳聚寡糖(CSOS)与羧甲基壳聚糖(CSCM)四种壳聚糖衍生物改性等。其中,500℃热改性后再经4 mol/L盐酸改性所得样品负载CSHC后有明显的插层效果。牛津杯法抑菌圈试验结果表明:酸改性MMT及CSQA改性MMT具有抑菌活性,但其抑菌持久性差。振荡法试验结果表明:酸改性MMT以及酸改性后负载CSHC、CSQA与CSOS所得改性MMT均具有很好的杀菌性能。分析表明,各改性MMT抗菌性能分别来自H+及季铵阳离子的溶出抗菌作用、MMT的吸附抗菌作用以及CSHC等壳聚糖衍生物的接触抗菌作用等。
3.初步考察了纳米ZnO与改性MMT机械混合样的复合抗菌性能。振荡法试验结果表明:MMT原样与ZnO组合样的杀菌效果不及单一ZnO;500℃热改性后再经4 mol/L盐酸改性所得改性MMT,杀菌性能较好,但其与ZnO组合样的杀菌效果与单一ZnO相差不大;先500℃热改性再经4 mol/L盐酸改性后负载CSCM所得改性MMT,几乎无杀菌性能,但其与ZnO组合样的杀菌效果却明显比单一ZnO好,体现了较好的复合效应。分析表明,改性MMT与纳米ZnO复合使用时,除了自身的抗菌作用外,其溶胀性、悬浮性、吸附性、酸性及抗菌活性成分等的不同会抵消或协同纳米ZnO的杀菌作用,从而影响组合物的复合抗菌性能。