松香陽(yáng)離子化改性及其抗菌性能

陳杰燕 傅雨思 符艷惠

摘要：與人頻繁或密切接觸的紙張需要有抗菌作用，生活用紙及特種紙大多采用天然纖維，易發(fā)生紙張霉變，具有抗菌性能紙張的研制得到了國(guó)內(nèi)外的廣泛重視。本研究以松香、氫氧化鈉、十六烷基三甲基溴化銨為原料合成松香陽(yáng)離子表面活性劑，通過(guò)表面噴淋方法制備抗菌紙，并檢測(cè)其抗菌性能。當(dāng)松香：氫氧化鈉：十六烷基三甲基溴化銨為1：1.1：1.1，反應(yīng)條件為：溫度80℃，時(shí)間6h；溫度為60℃，時(shí)間10h時(shí)，合成松香陽(yáng)離子表面活性劑制成的抗菌紙，對(duì)大腸桿菌具有很好的抗菌性，其中旋蒸出異丙醇的松香型表面活性劑，對(duì)大腸桿菌的抗菌效果最好。

關(guān)鍵詞：松香；陽(yáng)離子化；改性；抗菌紙

我國(guó)是松香生產(chǎn)大國(guó)，脂松香年產(chǎn)500，000t以上，居世界首位。但松香的利用在我國(guó)目前仍處于原料和初級(jí)產(chǎn)品階段，合成精細(xì)產(chǎn)品的工作尚處于起步階段。開(kāi)展松香改性的研究，開(kāi)發(fā)出符合我國(guó)市場(chǎng)需求的深加工松香產(chǎn)品就顯得十分重要，這不僅對(duì)國(guó)家和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而且對(duì)我國(guó)林業(yè)資源的合理開(kāi)發(fā)和利用以及生態(tài)環(huán)境的保護(hù)都有十分重要的意義。

與人頻繁或密切接觸的紙張需要有抗菌作用，與紡織工業(yè)類(lèi)似，生活用紙及特種紙大多采用天然纖維或合成纖維。天然纖維較易受到微生物損害。合成纖維的大分子結(jié)構(gòu)本身具有很強(qiáng)的抗微生物性能，但由于其在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)“沾染”各種助劑，這些助劑作為營(yíng)養(yǎng)源也會(huì)促進(jìn)微生物繁殖[1，2]。因此，抗菌紙的研制得到了國(guó)內(nèi)外的廣泛重視。

造紙工業(yè)應(yīng)用抗菌防霉劑已有多年歷史，但主要是使用防霉劑。據(jù)文獻(xiàn)[3-5]報(bào)道，在紙機(jī)濕部添加殺菌劑、將抗菌劑加入膠黏劑中，或?qū)o(wú)水皮膚抗菌洗滌液里的抗菌成分加入到紙巾中，使紙張具有抑菌、抗菌性能。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已有人對(duì)抗菌紙展開(kāi)初步研究[6-8]。在研究開(kāi)發(fā)抗菌紙的同時(shí)，也有研究者進(jìn)行紙張抗菌性能檢測(cè)的研究[9-11]。

本研究以松香、氫氧化鈉、十六烷基三甲基溴化銨為原料合成松香陽(yáng)離子表面活性劑，通過(guò)表面噴淋方法制備抗菌紙，并檢測(cè)其抗菌性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原料、藥品及儀器

原料及藥品：松香（廣西梧松林化集團(tuán)）；異丙醇（國(guó)藥集團(tuán)）；十六烷基三甲基溴化銨（國(guó)藥集團(tuán)）。

儀器：恒溫?fù)u床（KYC-1102C，上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；滅菌鍋（SYQ-DSX-Z80B，上海申安醫(yī)療器械廠）；單人超凈工作臺(tái)（蘇潔凈化）。

1.2 松香陽(yáng)離子化改性

稱(chēng)取5.00g松香置于三口錐形瓶中，用異丙醇作溶劑于80℃恒溫水浴中溶解后，加入氫氧化鈉，在60℃反應(yīng)一定的時(shí)間后，得到松香酸鈉，再向松香酸鈉中緩慢加入一定量十六烷基三甲基溴化銨后，在60℃恒溫水浴中反應(yīng)一定時(shí)間。反應(yīng)完畢后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)（旋蒸條件：水溫80℃；旋速50rPm；真空泵P=0.04Mpa）除去異丙醇，得到松香陽(yáng)離子表面活性劑。

1.3 抗菌紙的制備

稱(chēng)好一定量不同反應(yīng)時(shí)間下得到的松香陽(yáng)離子表面活性劑0.9g，加入10ml蒸餾水，置于80℃水浴中攪拌溶解，配成0.0594mol/L松香陽(yáng)離子表面活性劑溶液，并設(shè)空白對(duì)照組。將3ml抗菌劑均勻噴灑到已經(jīng)殺菌的直徑為12cm圓形濾紙上，風(fēng)干后將抗菌紙剪成直徑2cm圓型試樣。

1.4 紙張抗菌性能測(cè)試

將抗菌紙?jiān)嚇訙缇?；測(cè)試培養(yǎng)細(xì)菌OD600值，使用梯度稀釋法將待測(cè)的菌懸液稀釋成濃度為106-108cfu/mL，用作實(shí)驗(yàn)待測(cè)菌懸液。用吸菌管吸取100uL的細(xì)菌懸液滴注到培養(yǎng)基上后將其均勻耙平。將抗菌紙貼放于培養(yǎng)基表面上后，將培養(yǎng)皿密封，將其置于37℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每隔24h觀察皿內(nèi)細(xì)菌生長(zhǎng)狀況，拍照記錄、做好空白對(duì)照。觀察剪好紙張?jiān)嚇又車(chē)?xì)菌生長(zhǎng)情況，來(lái)評(píng)價(jià)紙張?jiān)嚇拥目咕浴?/p>

2 結(jié)果與討論

松香酸鈉和十六烷基三甲基溴化銨的摩爾比為1： 1.1，在反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間為10h，合成松香陽(yáng)離子表面活性劑。第1組是不旋蒸出異丙醇并直接施膠噴灑；第2組是旋蒸出異丙醇并用蒸餾水配制成0.0594mol/L；第3組是蒸出異丙醇并用龍頭水配制成0.0594mol/L；第4組是不蒸餾異丙醇并用蒸餾水配制成0.0594mol/L。采用直接噴淋松香陽(yáng)離子表面活性劑法制備的抗菌紙對(duì)大腸桿菌的抗菌效果，及空白試樣對(duì)大腸桿菌的抗菌效果如圖1和圖2所示。

當(dāng)松香、氫氧化鈉、十六烷基三甲基溴化銨為1：1.1：1，反應(yīng)條件為：溫度80℃，時(shí)間6h；溫度為60℃，時(shí)間10h，用合成的松香陽(yáng)離子表面活性劑制成的抗菌紙，隨著時(shí)間的增加，抗菌紙?jiān)嚇訉?duì)大腸桿菌的抗菌圈逐漸縮小，抗菌性能持續(xù)120h，空白試驗(yàn)72小時(shí)后全部被大腸桿菌覆蓋。因此，松香陽(yáng)離子表面活性劑對(duì)大腸菌具有良好的抗菌性能，第2組旋蒸出異丙醇的松香型表面活性劑、以蒸餾水做溶劑抗菌性最好。

3 結(jié)論

3.1合成松香陽(yáng)離子表面活性劑的條件為：松香：氫氧化鈉：十六烷基三甲基溴化銨為1： 1.1： 1.1，當(dāng)溫度80℃時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為6h；當(dāng)溫度為60℃時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為10h，

3.2 用合成的松香陽(yáng)離子表面活性劑制備的抗菌紙，對(duì)大腸菌具有良好的抗菌性能。

3.3旋蒸出異丙醇的松香型表面活性劑，以蒸餾水做溶劑制備的抗菌紙的抗菌性最好。

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作者簡(jiǎn)介：陳杰燕（1994.6-），女，壯族，廣西梧州人，廣西梧州學(xué)院2016級(jí)本科生，研究方向：林產(chǎn)化學(xué)加工工程。

基金項(xiàng)目：廣西自治區(qū)級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（編號(hào)：201711354108）；梧州學(xué)院校級(jí)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（編號(hào)：2017018、2017022）；“梧州學(xué)院中青年骨干教師培養(yǎng)計(jì)劃”基金資助。