碱式次氯酸镁纳米抗菌材料的制备及其在抗菌PE薄膜中的应用

发布时间：2017-04-13 04:18

  本文关键词：碱式次氯酸镁纳米抗菌材料的制备及其在抗菌PE薄膜中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：日常生活中的普通聚乙烯（PE）薄膜，在包装食品的使用过程中，只是简单地阻隔空气中的灰尘和细菌；然而吸附在薄膜表面上的细菌会在短时间内生长和繁殖，促使细菌及其分泌物迁移到食品表面，以致食品变质。抗菌PE薄膜能够主动地抑制吸附在表面的细菌的生长和繁殖，更好地发挥食品保鲜和保障食品安全的作用。开发抗菌PE薄膜并应用于食品保鲜包装是功能包装的关键技术之一，在薄膜中添加抗菌剂是目前抗菌薄膜的主要制备方法。抗菌剂是一种具有对细菌、霉菌、真菌等多种微生物高度敏感性的化学物质，，能够抑制微生物生长和繁殖、甚至杀灭微生物。研究较多的抗菌剂，主要有nano-Ag，nano-ZnO以及nano-TiO2等贵金属元素抗菌剂，但是制备成本高，不便大量地用于制备抗菌PE薄膜；而碱式次氯酸镁（Basic magnesium hypochlorite particles BMHs），与其它无机抗菌剂相比，制备方法简单，制备成本低，具有很好的热稳定性，见光不分解，不溶于水，方便保存与运输，是一种性价比高的无机抗菌剂，所以本课题将选用一种价格低廉的无机抗菌剂BMHs制备抗菌PE薄膜，主要内容有： 1、在由OP乳化剂、环己烷、正戊醇三种物质组成的微乳体系下，以MgCl2和NaClO（10%）为原料制备了BMHs；利用激光颗粒粒径分析仪和扫描电镜（SEM）对BMHs进行表征。实验结果表明在3mLOP、3mL正戊醇、15mL环己烷、1mL0.4M MgCl2的体系中，加入1.1mLNaClO溶液（10%有效氯），在恒温20oC条件下反应5h，能够得到平均粒径为80nm左右、粒径分布均匀的、单分散性好的均匀球状BMHs。抗菌性能测试表明，BMHs抗菌片（重量为0.1g、直径为13.5mm）对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈分别为39.5mm、40.0mm；对两种细菌的最小抑菌浓度均为1250μg/ml，在此浓度下，与两种细菌分别作用8h、4h，杀菌率便达到99%，表现出很好的抗菌活性。 2、利用表面活性剂硬脂酸钠对BMHs表面进行改性，以亲油度为评价标准，对改性条件进行优化；利用接触角、傅立叶红外分析仪（FT-IR）和热重分析（TG）对改性后的BMHs进行表征。实验结果表明，BMHs获得最佳的改性效果的条件是：在浓度为0.02g/L的BMHs分散体系中，硬脂酸钠添加量为0.15g，反应温度为20oC、反应时间为5h。改性后的BMHs能够很好的分散在水油两相中的上层油相中，BMHs片的接触角为103°；FT-IR和TG分析表明，硬脂酸钠与BMHs表面发生了化学反应而吸附在粒子表面，因此改变了BMHs粉末表面特性，将其亲水表面改性成疏水表面；抗菌性能测试表明，改性后的BMHs依旧保持良好的抗菌性能。 3、以三氯乙烯为溶剂通过流延法制备抗菌PE薄膜。在实验中，改变BMHs的掺入量（0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%），讨论了不同掺入量的改性BMHs对抗菌PE薄膜的影响，研究了抗菌PE薄膜的抗菌性能以及抗菌持效性。实验结果表明，经过表面改性的BMHs，能够在抗菌PE薄膜中分布较均匀，无明显的团聚大颗粒出现，与PE树脂之间表现出良好的相容性；当改性BMHs掺入量为1%时，抗菌PE薄膜得到最佳机械性能；抗菌实验表明抗菌PE薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率都在60%以上；在空气中放置10天和在室温水中浸泡10天后，其抗菌活性几乎不受影响，说明抗菌PE薄膜具有长效的抗菌性能。
【关键词】：BMHs 微乳法 制备 抗菌性能 改性 抗菌PE薄膜
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-26
• 1.1 抗菌剂11-16
• 1.1.1 有机合成抗菌剂11-12
• 1.1.2 天然抗菌剂12-13
• 1.1.3 无机抗菌剂13-15
• 1.1.4 有机-无机复合抗菌剂15-16
• 1.2 抗菌剂的抗菌性能评价16-17
• 1.2.1 抗菌概念16
• 1.2.2 抑菌圈法16
• 1.2.3 营养肉汤稀释法16
• 1.2.4 振荡烧瓶试验16-17
• 1.3 抗菌材料17-19
• 1.3.1 抗菌塑料薄膜17-18
• 1.3.2 抗菌塑料薄膜的制备方法18-19
• 1.4 无机抗菌剂的表面改性19-22
• 1.4.1 偶联剂19-21
• 1.4.1.1 硅烷偶联剂20
• 1.4.1.2 钛酸酯偶联剂20-21
• 1.4.1.3 铝酸酯偶联剂21
• 1.4.2 表面活性剂21-22
• 1.5 碱式次氯酸镁22-25
• 1.5.1 碱式次氯酸镁的制备22-24
• 1.5.2 碱式次氯酸镁的抗菌性能及其机理24
• 1.5.3 碱式次氯酸镁的应用24-25
• 1.6 本课题的研究目的及其研究内容25-26
• 第二章 微乳法制备 BMHs 及其抗菌性能的研究26-39
• 2.1 引言26-27
• 2.2 实验耗材和试验方法27-31
• 2.2.1 实验试剂与仪器27-28
• 2.2.2 实验前准备28-29
• 2.2.2.1 微乳液体系的稳定性28
• 2.2.2.2 MgCl_2与NaClO 反应比28-29
• 2.2.2.3 培养基配置29
• 2.2.2.4 菌悬液配置29
• 2.2.3 实验方法29-31
• 2.2.3.1 BMHs 的制备29-30
• 2.2.3.2 抗菌悬液配置30
• 2.2.3.3 液体稀释法30
• 2.2.3.4 振荡培养法30
• 2.2.3.5 抑菌圈实验30-31
• 2.2.3.6 SEM 检测31
• 2.3 结果与讨论31-38
• 2.3.0 微乳液体系的稳定性31
• 2.3.1 MgCl_2与NaClO 反应比31-32
• 2.3.2 有机溶剂环己烷的体积32-33
• 2.3.3 反应物浓度对 BMHs 的影响33-34
• 2.3.4 温度对 BMHs 的影响34-35
• 2.3.5 抑菌圈35
• 2.3.6 BMHs 的 MBC 测试35-36
• 2.3.7 接触时间对 BMH 杀菌性能的影响36-37
• 2.3.8 机理探讨37-38
• 2.4 本章总结38-39
• 第三章 碱式次氯酸镁的表面改性及其在抗菌 PE 薄膜中应用39-53
• 3.1 引言39
• 3.2 实验原料与仪器39-43
• 3.2.1 实验试剂与仪器39-40
• 3.2.2 实验方法40-43
• 3.2.2.1 培养基配置40-41
• 3.2.2.2 BMHs 湿法改性41
• 3.2.2.3 亲油度的测定方法：41
• 3.2.2.4 沉降实验41
• 3.2.2.5 接触角测试41
• 3.2.2.6 抑菌圈实验41
• 3.2.2.7 PE 抗菌薄膜的制备41-42
• 3.2.2.8 BMHs/PE 薄膜的机械性能测试42
• 3.2.2.9 PE 抗菌薄膜的抑菌率测试42-43
• 3.3 结果与讨论43-52
• 3.3.1 不同改性剂对 BMHs 改性的效果43
• 3.3.2 硬脂酸钠添加量对亲油度的影响43-44
• 3.3.3 反应温度对亲油度的影响44-45
• 3.3.4 反应时间对亲油度的影响45
• 3.3.5 改性 BMH 的亲油性45-46
• 3.3.6 改性 BMH 的红外分析46-47
• 3.3.7 改性 BMHs 的热重分析47-48
• 3.3.8 改性 BMHs 的抑菌圈48
• 3.3.9 BMHs 在抗菌 PE 薄膜中分散48-49
• 3.3.10 抗菌 PE 薄膜的热分析49-50
• 3.3.11 抗菌 PE 薄膜的机械性能50-51
• 3.3.12 抗菌 PE 薄膜的抗菌性能51-52
• 3.4 总结52-53
• 第四章 总结与展望53-55
• 4.1 结论53-54
• 4.2 展望54-55
• 参考文献55-64
• 攻读学位期间主要的研究成果64-65
• 致谢65

【参考文献】

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本文编号：302788