CN108641126B - 一种纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合膜的制备方法 - Google Patents

一种纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合膜的制备方法，包括：将多孔碳纤维加入液态纳米蜂胶中经搅拌、超声波分散以及减压抽滤后制得纳米蜂胶负载多孔碳纤维；往天然胶乳加入硫化配合剂进行预硫化制备预硫化天然胶乳；将预硫化天然胶乳加热至75℃，加入纳米蜂胶负载多孔碳纤维搅拌均匀后即可得到纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合乳，将复合乳倒入带有边框的玻璃板上干燥成膜至膜干透，再进行真空干燥即可。本发明所制备的乳胶膜充分利用了多孔碳纤维的高强度，高模量，耐老化，耐腐蚀，吸附性强的特点及纳米蜂胶良好的生物相容性和抗菌性能，所制备的复合胶乳膜不仅力学性能优良还具有抗菌性。

Description

一种纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合膜的制备 方法
技术领域
本发明涉及一种天然胶乳抗菌复合膜的制备方法，尤其是一种纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合膜的制备方法。
背景技术
天然胶乳是从巴西三叶橡胶树中割取出的乳白色天然液体物质，具有优异的综合性能，其湿凝胶强度高、成膜性能好且易于硫化，所得制品也具有较高的强度、较长的伸长率及较小的蠕变等优良特性，因此被广泛应用于制备浸渍、压出品、模铸和海绵胶乳制品。但由于环境及天然胶乳中其它非橡胶组分对胶乳制品的影响，导致其胶乳制品耐撕裂性能、耐磨性能及耐腐蚀性能较差，使得其在应用上有所局限。随着人们生活水平的提高，对胶乳制品的要求不仅需满足高的力学强度，耐热性，耐老化还应具有抗菌性能。目前国内外关于具有抗菌性的天然胶乳复合材料的文献报道甚少，研究还未有明显突破。
多孔碳纤维是一种表面具有多孔状的新型纤维材料，具有高强度，高模量耐腐蚀及吸附力强等优异特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。将多孔碳纤维加入天然胶乳中可有效地提高胶乳的力学强度，但目前的研究中还未见到关于将多孔碳纤维加入天然胶乳中对其进行改性的相关报道。
蜂胶被誉为紫色黄金，是蜜蜂从植物花苞及树干上采集的树胶，混入其上腭腺分泌物和蜂蜡等物质而成的一种具有芳香气味的胶状固体物质。蜂胶是一种天然广谱抗菌剂，对病原真菌、细菌及病毒都有很强的抑制作用，蜂胶无毒无害，并具有多种保健作用，因此是天然的抗菌剂。但如果将粉末状的纳米蜂胶粒子直接加到天然胶乳中，过多的蜂胶粉末很容易在与天然胶乳混合的过程中凝固结块，而无法成膜。因此本发明则采用液态纳米蜂胶，这可有效地避免此现象的出现。
本发明首先将液态纳米蜂胶负载到多孔碳纤维，再将液态纳米蜂胶负载的多孔碳纤维与天然胶乳进行共混制备胶乳膜，这样负载在多孔碳纤维上的纳米蜂胶就能在天然胶乳中不断持续发挥其抗菌作用。
本发明所制备的乳胶膜充分利用了多孔碳纤维的高强度，高模量，耐老化，耐腐蚀，吸附性强的特点及纳米蜂胶良好的生物相容性和抗菌性能，所制备的复合胶乳膜不仅力学性能优良还具有抗菌性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合膜的制备方法。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合膜的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1)将多孔碳纤维加入液态纳米蜂胶中，加热搅拌均匀得到多孔碳纤维/纳米蜂胶溶液；
2)将多孔碳纤维/纳米蜂胶溶液进行超声波分散20分钟，然后将超声分散后的多孔碳纤维/纳米蜂胶溶液减压抽滤制得纳米蜂胶负载多孔碳纤维，将所得纳米蜂胶负载多孔碳纤维在60℃干燥48小时后备用；
3)将天然胶乳加入硫化配合剂进行预硫化处理制备预硫化天然胶乳；
4)将步骤3)中制备的预硫化天然胶乳加热至75℃，然后加入步骤2)中制备的纳米蜂胶负载多孔碳纤维，所得混合物继续加热搅拌3小时，即可得到纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合乳；
5)将步骤4)中制备的纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合乳倒入带有边框的玻璃板上进行干燥成膜并至膜完全干透，然后将所得的膜放入真空干燥箱中进行干燥，进行后硫化反应，即可制得所述纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合膜。
优选地，所述纳米蜂胶、天然胶乳、多孔碳纤维及硫化配合剂的含量按重量份数计算如下：
Figure BDA0001637022470000021
优选地，所述纳米蜂胶的平均尺寸为20nm-30nm。
优选地，所述天然胶乳为天然浓缩胶乳。
优选地，所述的碳纤维为微米级,直径为0.05-0.2μm，平均长度为5-20μm。
优选地，所述的硫化配合剂，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
50％硫磺分散体 2.5份
40％氧化锌分散体 3份
50％促进剂TMTD分散体 2.5份。
优选地，步骤3)中所述的硫化处理温度为25℃，预硫化时间为48小时。
优选地，步骤4)中所述的搅拌方式为电动机械搅拌。
优选地，步骤5)中所述的干燥成膜时间为72-96小时。
优选地，步骤5)中所述的后硫化反应温度为75℃，后硫化反应时间为2小时。
相对于现有的制备乳胶膜的方法，本发明的原理及增益效果如下：
(1)本发明充分利用了多孔碳纤维具有高强度，高模量耐腐蚀及吸附力强等优异特性，将其加入天然胶乳中，可有效地提高所得胶乳的力学强度。
(2)本发明利用蜂胶对病原真菌、细菌及病毒都有很强的抑制作用，将纳米蜂胶负载到多孔碳纤维，再将液态纳米蜂胶负载的多孔碳纤维与天然胶乳进行共混制备胶乳膜，这样负载在多孔碳纤维上的纳米蜂胶就能在天然胶乳中不断持续发挥其抗菌作用，有效提高胶乳的抗菌性能。
(3)本发明属于首次将液态的纳米蜂胶负载到多孔状的碳纤维中并应用到天然胶乳中，这在制备过程中不仅克服了采用蜂胶粉末很容易在与天然胶乳混合的过程中凝固结块，而无法成膜的问题；还能让负载在多孔状的碳纤维中的纳米蜂胶粒子在天然胶乳膜中持续不断地发挥其抗菌作用，这是由于负载在多孔碳纤维上的纳米蜂胶在与天然胶乳混合的过程中由于多孔碳纤维的保护作用，纳米蜂胶的抗菌成分不会被破坏。
(4)本发明的制备方法还具有简单易行，条件温和以及易于控制等优点。
具体实施方式
下面进一步结合实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，示例中具体的质量、反应时间和温度、工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
实施例：
所用试剂如无特别指出均为商品化试剂，使用前均未进行进一步纯化。
纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合膜的制备方法，具体包括如下步骤：
1.将50g多孔碳纤维加入100g液态纳米蜂胶(粒径范围20nm-30nm)中，在磁力搅拌器中在50℃加热搅拌均匀得到多孔碳纤维/纳米蜂胶溶液。再将多孔碳纤维/纳米蜂胶溶液进行超声波分散20min，超声分散后的多孔碳纤维/纳米蜂胶溶液减压抽滤制得纳米蜂胶负载多孔碳纤维，将所得纳米蜂胶负载多孔碳纤维在真空干燥箱中60℃下干燥48小时，制得所需的纳米蜂胶负载多孔碳纤维备用。
2.将1000g天然胶乳(重量以干胶计)加入8g硫化配合剂(由2.5g 50％硫磺分散体，3g 40％氧化锌分散体，2.5g 50％促进剂TMTD分散体组成)在室温下25℃
进行预硫化48小时，制备出预硫化天然胶乳。
3.将预硫化天然胶乳加热至75℃，然后加入步骤1中所制备的纳米蜂胶负载多孔碳纤维，所得混合物在电动搅拌器中加热搅拌3小时至混合均匀，即可得到纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合乳，再纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合乳倒入带有边框的玻璃板上干燥成膜72-96小时，待膜完全干透，将其放入真空干燥箱进行干燥，进行后硫化反应，后硫化反应温度为75℃，后硫化时间为2小时，即可制得纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合膜。
对所合成的乳胶膜按照GB/T528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》进行拉伸性能测试，按照GB/T531.1-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计(邵尔硬度)》进行硬度进行测试，所用仪器为：邵尔A型橡胶硬度计LX-A；按照奎因法测试抗菌率；结果表明：本发明所制备的纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合膜比纯天然胶乳相比，具有以下显著的效果：
200％定伸应力由4.67Mpa提高到5.78Mpa，
500％定伸应力由6.89Mpa提高到8.21Mpa，
拉伸强度由15.66Mpa提高到25.31Mpa，
撕裂强度由25.67Mpa提高到29.27Mpa
对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别由0％和0％提高到了75.4％和55.8％。
因此，依照本发明的制备方法所合成的纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合膜不仅力学性能优良还具有抗菌性，可广泛运用于胶乳制品中。

Claims (1)

1.一种纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合膜的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1)将多孔碳纤维加入液态纳米蜂胶中，加热搅拌均匀得到多孔碳纤维/纳米蜂胶溶液；所述纳米蜂胶的平均尺寸为20nm-30nm；
2)将多孔碳纤维/纳米蜂胶溶液进行超声波分散20分钟，然后将超声分散后的多孔碳纤维/纳米蜂胶溶液减压抽滤制得纳米蜂胶负载多孔碳纤维，将所得纳米蜂胶负载多孔碳纤维在60℃干燥48小时后备用；所述的碳纤维为微米级,直径为0.05-0.2μm，平均长度为5-20μm；
3)将天然胶乳加入硫化配合剂进行预硫化处理制备预硫化天然胶乳，所述天然胶乳为天然浓缩胶乳；所述的硫化处理温度为25℃，预硫化时间为48小时；所述的硫化配合剂，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
50％硫磺分散体2.5份
40％氧化锌分散体3份
50％促进剂TMTD分散体2.5份；
4)将步骤3)中制备的预硫化天然胶乳加热至75℃，然后加入步骤2)中制备的纳米蜂胶负载多孔碳纤维，所得混合物继续加热搅拌3小时，即可得到纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合乳；所述的搅拌方式为电动机械搅拌；
5)将步骤4)中制备的纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合乳倒入带有边框的玻璃板上进行干燥成膜并至膜完全干透，然后将所得的膜放入真空干燥箱中进行干燥，进行后硫化反应，即可制得所述纳米蜂胶负载多孔碳纤维/天然胶乳抗菌复合膜；其中，所述的干燥成膜时间为72-96小时；所述的后硫化反应温度为75℃，后硫化反应时间为2小时；
所述纳米蜂胶、天然胶乳、多孔碳纤维及硫化配合剂的含量按重量份数计算如下：
Figure FDA0002710928600000011
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