Nano-ZnO-CCA-PETG納米復(fù)合抗菌材料的制備及表征.pdf

1、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1，4-環(huán)己烷二甲醇酯(PETG)是一種新型共聚聚酯，它具有透明度高、韌性好、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，可用于食品、化妝品等的包裝，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
　　本課題組利用國(guó)內(nèi)試產(chǎn) PETG作為基體材料進(jìn)行抗菌研究。本文以 PETG為基體材料，以納米氧化鋅為抗菌劑，以葉綠素銅酸為光敏化劑，利用熔融共混法制備nano-ZnO/CCA/PETG納米復(fù)合抗菌材料；通過(guò)力學(xué)性能、抗菌性能、流變學(xué)性能以及熱學(xué)性能表征研究納米氧

2、化鋅以及葉綠素銅酸含量對(duì)復(fù)合抗菌材料性能的影響；通過(guò)傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜（FTIR）分析、水接觸角分析（WCA）以及X射線衍射分析（XRD）研究改性劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷（KH560）、乙烯基三乙氧基硅烷（A151）以及硬脂酸對(duì)納米氧化鋅的改性效果；通過(guò)利用熱分解動(dòng)力學(xué)研究復(fù)合抗菌材料的熱分解模型并預(yù)測(cè)其使用壽命。
　　研究結(jié)果表明，向基體材料中添加納米氧化鋅，隨著其含量的增

3、加，復(fù)合抗菌材料的抗菌性能不斷提高；拉伸、彎曲、抗沖擊強(qiáng)度略有變化，斷裂伸長(zhǎng)率明顯降低。總體來(lái)說(shuō)當(dāng)納米氧化鋅含量為1％時(shí)其綜合性能最佳，其中抗菌率達(dá)到75%，拉伸強(qiáng)度為59.4MPa，彎曲強(qiáng)度為73.6MPa，抗沖擊強(qiáng)度為3.4kJ/m2，斷裂伸長(zhǎng)率為152.8%。
　　在確保復(fù)合材料抗菌性能的同時(shí)為了提高其力學(xué)性能，我們對(duì)納米氧化鋅進(jìn)行了改性處理，然后將其加入基體材料中制備納米氧化鋅含量為1%的復(fù)合抗菌材料。改性納米氧化鋅的結(jié)果

4、表明，經(jīng)A151以及硬脂酸改性的納米氧化鋅疏水性能要優(yōu)于KH550、KH560改性的納米氧化鋅。并且經(jīng)A151以及硬脂酸改性的納米氧化鋅添加入基體材料中制備的復(fù)合抗菌材料的斷裂伸長(zhǎng)率與未改性添加制備的復(fù)合材料相比分別提高了47.5%、46.9%。
　　為了提高納米氧化鋅的光吸收效率，故向體系中加入CCA。研究結(jié)果表明隨著CCA含量的增加，復(fù)合抗菌材料的抗菌性能顯著提高；力學(xué)性能有所下降；儲(chǔ)能模量、損耗模量以及復(fù)數(shù)黏度都有所下降；熱

5、穩(wěn)定性能略有下降。當(dāng)CCA含量為0.5%時(shí)，復(fù)合抗菌材料的抗大腸桿菌率達(dá)到99.8%，達(dá)到國(guó)標(biāo)中對(duì)強(qiáng)抗菌材料的要求。
　　熱分解動(dòng)力學(xué)研究表明，利用1%的A151改性納米氧化鋅，0.5%的CCA及 PETG經(jīng)熔融復(fù)合制備的復(fù)合抗菌材料的熱分解過(guò)程為一步自催化反應(yīng)，動(dòng)力學(xué)模型為Bna型，反應(yīng)方程為擴(kuò)展的Prout-Tomkin方程，其反應(yīng)方程式為：dα/dt=A·exp(-E/RT)·(1-α)n·αn，其中反應(yīng)級(jí)數(shù) n=1.51，