CN111019157A - 一种抗菌型酪素基zif-8复合乳液及其制备方法 - Google Patents

一种抗菌型酪素基zif-8复合乳液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗菌型酪素基ZIF‑8复合乳液及其制备方法，该制备方法为：称取干酪素，加入到质量分数为1%‑3%的碱性溶液中，50~70℃水浴搅拌，加热0.5‑2.5h得到酪素溶解液；然后将质量分数为10%‑30%的己内酰胺溶液加入酪素溶解液中，在相同条件下继续搅拌0.5‑2.5h，得到改性酪素乳液；取质量比0.1%‑2%的ZIF‑8粉末倒入，调控乳液pH在8‑10范围，同时磁力搅拌并超声，重复4‑6次，制备出酪素/ZIF‑8复合乳液。本发明将ZIF‑8与酪素乳液进行复合，获得抗菌型酪素基ZIF‑8复合乳液，将该乳液应用于皮革涂饰，有望赋予皮革优异的抗菌性能，扩宽酪素、ZIF‑8材料的应用。

Description

一种抗菌型酪素基ZIF-8复合乳液及其制备方法
技术领域
本发明属于有机/无机功能型复合材料领域，具体涉及一种抗菌型酪素基ZIF-8复合乳液及其制备方法。
背景技术
酪素作为天然蛋白质，由于具有较好的粘合力、耐熨烫、耐打光、耐高温且能保持皮革特有的卫生性能等特性，自19世纪20年代起，酪素作为成膜剂在皮革涂饰材料中一直占据主导地位。然而，单纯的酪素存在成膜硬脆，不耐湿摩擦且延伸性小，易泛黄、生霉、易散光、裂浆等缺点，必须对其进行改性。发明人所在课题组前期利用无机纳米粒子对酪素改性，将无机纳米粒子ZnO以原位聚合的方式引入酪素乳液中。结果发现：纳米ZnO的存在可赋予涂层良好的抗菌性[Wang Y, Ma J, Xu Q, et al. Fabrication of antibacterialcasein-based ZnO nanocomposite for flexible coatings[J]. Materials & Design,2017, 113:240-245.]。但是通过原位聚合法将无机纳米粒子引入酪素乳液的过程复杂，同时无机纳米粒子与乳液之间的相容性是制备过程中需要重点解决的问题。
金属-有机骨架(MOFs)由金属离子和有机配体复合而成的多孔材料，由于MOFs材料中含有有机配体，这使得MOFs材料与有机物复合时相容性比无机纳米材料的相容性较优。此外，MOFs还表现出比有机聚合物更高的热稳定性，同时保持一定程度的机械灵活性，这在很大程度上是无机材料所无法达到的。从应用的角度来看，正是这种混合性质和它们的永久孔隙性导致了它们最吸引人的一些特性。此外，部分金属有机骨架化合物结合了无机抗菌剂金属阳离子 (Zn2+，Ag+，Cu2+等)和有机抗菌结构(壬二酸等)从而表现出良好且持续的抗菌性[杨强, 张美云, 宋顺喜. 金属有机骨架化合物及其在特种纸中的潜在应用[J]. 中国造纸, 2016, 35(7):64-69.]。ZIF-8是MOFs材料中的一种，它是由无机抗菌剂Zn2+和有机配体2-甲基咪唑配位制备而得。将酪素与ZIF-8复合制备酪素基ZIF-8复合乳液，有望赋予体系良好的抗菌性能。
发明内容
本发明提供一种抗菌型酪素基ZIF-8复合乳液及其制备方法，主要赋予酪素乳液良好的抗菌性，对于扩宽酪素和ZIF-8的应用领域具有重要意义。
本发明的技术方案如下：
一种抗菌型酪素基ZIF-8复合乳液的制备方法，称取干酪素，加入到质量分数为1%-3%的碱性溶液中，50~70℃水浴搅拌，加热0.5-2.5h得到酪素溶解液；然后将质量分数为10%-30%的己内酰胺溶液加入酪素溶解液中，在相同条件下继续搅拌0.5-2.5h，得到改性酪素乳液；取质量比0.1%-2%的ZIF-8粉末倒入，调控乳液pH在8-10范围，同时磁力搅拌并超声，重复4-6次，制备出酪素/ZIF-8复合乳液。
具体步骤如下：
步骤一、酪素乳液的制备：
配置质量分数为1%-3%的碱性溶液75-225g，称取8.3-24.9g干酪素，加入到碱性溶液中，水浴温度50~70℃，搅拌速度为100-400r/min，加热0.5-2.5h得到酪素溶解液；然后将质量分数为10%-30%的己内酰胺溶液18-54g加入酪素溶解液中，在相同条件下继续搅拌0.5-2.5h，得到改性酪素乳液；
步骤二、酪素基ZIF-8复合乳液的制备：
称取10g步骤一中制备的改性酪素乳液，取0.01-0.2g的ZIF-8粉末，将其倒入改性酪素乳液中，调控乳液pH在8-10范围，同时磁力搅拌20-30min，超声40-30min，重复4-6次，制得抗菌型酪素基ZIF-8复合乳液。
根据权利要求1或2所述的抗菌型酪素基ZIF-8复合乳液及其制备方法，其特征在于：
步骤二中，所述ZIF-8粉末的制备方法为：
称取六水合硝酸锌，加入到蒸馏水中，磁力搅拌使其溶解；称取的2-甲基咪唑，加入到蒸馏水中，磁力搅拌使其溶解；将六水合硝酸锌溶液倒入搅拌中的2-甲基咪唑溶液中，二者共混搅拌5-30min，离心洗涤干燥，得到ZIF-8白色粉末。
所述六水合硝酸锌与2-甲基咪唑的物质的量的比为1：55~70。
按上述的制备方法制得的抗菌型酪素基ZIF-8复合乳液。
本发明具备以下优点：
本发明将ZIF-8引入改性酪素乳液中，可赋予酪素乳液良好的抗菌性；由于ZIF-8含有有机配体，与无机纳米粒子相比，ZIF-8与酪素乳液的相容性更优，本发明的技术方案进一步扩宽了酪素和ZIF-8的应用领域。
附图说明
图1是实施例2所制备的ZIF-8的X射线衍射图谱。
图2是实施例2所制备的酪素基ZIF-8复合乳液的的X射线衍射图谱。
图3是实施例2所制备的酪素基ZIF-8复合乳液的抗菌性结果。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式包括但不限于以下实施例表示的范围。
实施例1：
步骤一、ZIF-8材料的制备：
配置金属离子溶液：称取2.34g六水合硝酸锌，加入到12g的蒸馏水中，磁力搅拌使其溶解；
配置有机配体溶液：称取36.124g的2-甲基咪唑，加入到120g的蒸馏水中，磁力搅拌使其溶解；
将金属离子溶液倒入搅拌中的有机配体溶液中，二者共混搅拌5min，离心洗涤干燥，得到白色粉末。
步骤二、酪素乳液的制备：
配置质量分数为1%的碱性溶液75g，称取8.3g干酪素，加入到三口烧瓶中，水浴温度50℃，搅拌速度为300r/min,加热2h得到酪素溶解液；然后将溶解好的质量分数为15%的己内酰胺溶液18g加入酪素溶解液中，在相同条件下继续搅拌2h，得到改性酪素乳液。
步骤三：酪素基ZIF-8复合乳液的制备
称取10g步骤一中制备的改性酪素乳液，取0.01g的ZIF-8粉末，将其倒入改性酪素乳液中，通过磁力搅拌20min，超声40min，往复4次，制备出酪素/ZIF-8复合乳液。
实施例2：
步骤一、ZIF-8材料的制备：
配置金属离子溶液：称取2.45g六水合硝酸锌，加入到16g的蒸馏水中，磁力搅拌使其溶解；
配置有机配体溶液：称取45.40g的2-甲基咪唑，加入到160g的蒸馏水中，磁力搅拌使其溶解；
将金属离子溶液倒入搅拌中的有机配体溶液中，二者共混搅拌30min，离心洗涤干燥，得到白色粉末。
步骤二、酪素乳液的制备：
配置质量分数为2%的碱性溶液225g，称取24.9g干酪素，加入到三口烧瓶中，水浴温度70℃，搅拌速度为400r/min,加热2.5h得到酪素溶解液；然后将溶解好的质量分数为30%的己内酰胺溶液54g加入酪素溶解液中，在相同条件下继续搅拌.5h，得到改性酪素乳液。
步骤三：酪素基ZIF-8复合乳液的制备
称取10g步骤一中制备的改性酪素乳液，取0.2g的ZIF-8粉末，将其倒入改性酪素乳液中，通过磁力搅拌30min，超声30min，往复6次，制备出酪素/ZIF-8复合乳液。
实施例3：
步骤一、ZIF-8材料的制备：
配置金属离子溶液：称取2.95g六水合硝酸锌，加入到20g的蒸馏水中，磁力搅拌使其溶解；
配置有机配体溶液：称取40.40g的2-甲基咪唑，加入到200g的蒸馏水中，磁力搅拌使其溶解；
将金属离子溶液倒入搅拌中的有机配体溶液中，二者共混搅拌15min，离心洗涤干燥，得到白色粉末。
步骤二、酪素乳液的制备：
配置质量分数为2%的碱性溶液75g，称取8.3g干酪素，加入到三口烧瓶中，水浴温度60℃，搅拌速度为300r/min,加热2h得到酪素溶解液；然后将溶解好的质量分数为10%%的己内酰胺溶液18g加入酪素溶解液中，在相同条件下继续搅拌0.5h，得到改性酪素乳液。
步骤三：酪素基ZIF-8复合乳液的制备
称取10g步骤一中制备的改性酪素乳液，按0.1g的ZIF-8粉末，将其倒入改性酪素乳液中，通过磁力搅拌25min，超声35min，往复5次，制备出酪素/ZIF-8复合乳液。
参见图1，图1为实施例2所制备的ZIF-8的X射线衍射图谱（XRD图）。图1中，编号1为ZIF-8的模拟标准XRD峰，编号2为制备ZIF-8的XRD峰，通过XRD对比可知，制备的ZIF-8与标准ZIF-8材料出峰位置相比，所有的出峰位置几乎一致，这证明制备得到的材料为ZIF-8。
参见图2，图2为实施例2所制备的酪素基ZIF-8复合乳液的的X射线衍射图谱（XRD图）。图2中，编号1为ZIF-8的标准峰，编号2为酪素乳液的XRD峰，编号3为制得的酪素基ZIF-8复合乳液的XRD峰。通过XRD的出峰位置对比可知，酪素基ZIF-8复合乳液与ZIF-8材料相比，所有的出峰位置几乎一致，这证明制备得到的乳液为酪素基ZIF-8复合乳液。
参见图3，图3为实施例3所制备的复合乳液与酪素乳液的抗菌性结果。图3中，样品1为酪素乳液浸渍的样品的抗菌效果，样品2为酪素基ZIF-8复合乳液浸渍的样品的抗菌效果。通过抑菌圈对比可知，样品2中有抑菌圈出现，证明在酪素乳液中引入ZIF-8可赋予涂层明显的抗菌性。

Claims (5)

1.一种抗菌型酪素基ZIF-8复合乳液的制备方法，其特征在于：
称取干酪素，加入到质量分数为1%-3%的碱性溶液中，50~70℃水浴搅拌，加热0.5-2.5h得到酪素溶解液；然后将质量分数为10%-30%的己内酰胺溶液加入酪素溶解液中，在相同条件下继续搅拌0.5-2.5h，得到改性酪素乳液；取质量比0.1%-2%的ZIF-8粉末倒入，调控乳液pH在8-10范围，同时磁力搅拌并超声，重复4-6次，制备出酪素/ZIF-8复合乳液。
2.根据权利要求1所述的抗菌型酪素基ZIF-8复合乳液的制备方法，其特征在于：
具体步骤如下：
步骤一、酪素乳液的制备：
配置质量分数为1%-3%的碱性溶液75-225g，称取8.3-24.9g干酪素，加入到碱性溶液中，水浴温度50~70℃，搅拌速度为100-400r/min，加热0.5-2.5h得到酪素溶解液；然后将质量分数为10%-30%的己内酰胺溶液18-54g加入酪素溶解液中，在相同条件下继续搅拌0.5-2.5h，得到改性酪素乳液；
步骤二、酪素基ZIF-8复合乳液的制备：
称取10g步骤一中制备的改性酪素乳液，取0.01-0.2g的ZIF-8粉末，将其倒入改性酪素乳液中，调控乳液pH在8-10范围，同时磁力搅拌20-30min，超声40-30min，重复4-6次，制得抗菌型酪素基ZIF-8复合乳液。
3.根据权利要求1或2所述的抗菌型酪素基ZIF-8复合乳液的制备方法，其特征在于：
步骤二中，所述ZIF-8粉末的制备方法为：
称取六水合硝酸锌，加入到蒸馏水中，磁力搅拌使其溶解；称取的2-甲基咪唑，加入到蒸馏水中，磁力搅拌使其溶解；将六水合硝酸锌溶液倒入搅拌中的2-甲基咪唑溶液中，二者共混搅拌5-30min，离心洗涤干燥，得到ZIF-8白色粉末。
4.根据权利要求3所述的抗菌型酪素基ZIF-8复合乳液的制备方法，其特征在于：
所述六水合硝酸锌与2-甲基咪唑的物质的量的比为1：55~70。
5.如权利要求1-4所述的制备方法制得的抗菌型酪素基ZIF-8复合乳液。
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