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    海泡石負(fù)載離子液體制備高熱穩(wěn)定性抗菌劑

    2022-11-07 12:36:02
    中國(guó)粉體技術(shù) 2022年6期

    (中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所多相復(fù)雜系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京100190)

    隨著我國(guó)民眾對(duì)生物安全重要性認(rèn)識(shí)的不斷提高,抗菌材料在減少疾病和應(yīng)對(duì)突發(fā)生物污染事件中的作用被日益凸顯出來,常見的抗菌材料分為有機(jī)和無機(jī)2類。有機(jī)抗菌材料包括天然抗菌化合物及香醛類、 氯酚類、 季銨類、 咪唑類合成化合物、 乙內(nèi)酰脲類、 聚胍類、 吡啶硫酮類等[1-10],其抗菌譜廣、 起效迅速、 滅菌能力強(qiáng)大,但往往耐熱性能不佳,故很難用于塑料、粉末涂料等需要熱加工或熱固化的領(lǐng)域; 無機(jī)抗菌材料主要包括銀系抗菌材料[11-13]、 鋅系抗菌材料[14]、 銅系抗菌材料[15]和二氧化鈦類抗菌材料[16],該類抗菌材料有耐熱性好的優(yōu)點(diǎn),相比于有機(jī)抗菌劑,作用速度較慢,殺菌效能略低。在發(fā)揮有機(jī)抗菌材料高效的滅菌性能的基礎(chǔ)上,通過有機(jī)、 無機(jī)復(fù)合有望獲得兼具高效抑菌性和耐熱性的新型抗菌材料。本團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)將三氯生負(fù)載于SiO2之中獲得了耐熱性和耐溶出性能均較好的抗菌材料[2-3],然而SiO2的前驅(qū)體為昂貴的硅酸四乙酯,難以工業(yè)化制備。另外,由于三氯生具有親脂性、耐久性和生物積累性,已經(jīng)被很多國(guó)家列為限用甚至禁用抗菌劑[17]。

    咪唑類離子液體因具有獨(dú)特的抗菌活性引起了相關(guān)領(lǐng)域研究人員的廣泛關(guān)注[6,18-19],分子由強(qiáng)正電性的咪唑頭基和長(zhǎng)鏈?zhǔn)杷榛鶚?gòu)成,咪唑頭基通過靜電作用強(qiáng)烈吸附于帶負(fù)電的細(xì)菌細(xì)胞膜上,同時(shí)其長(zhǎng)鏈?zhǔn)杷榛梢源倘爰?xì)胞膜使細(xì)菌破裂死亡[19]。此外, 相比于具有類似抗菌機(jī)理的季銨鹽抗菌劑,如CTAB,離子液體咪唑頭基的雙氮五元雜環(huán)的熱穩(wěn)定性顯著優(yōu)于季銨頭基,因此咪唑類離子液體是制備高熱穩(wěn)定性抗菌劑的優(yōu)良選擇。根據(jù)本團(tuán)隊(duì)以前的研究經(jīng)驗(yàn),將有機(jī)抗菌劑與無機(jī)顆粒相復(fù)合是提高抗菌熱穩(wěn)定性的有效途徑,同時(shí)因?yàn)檫溥蝾愲x子液體和天然無機(jī)礦物材料復(fù)合的研究相對(duì)較少,所以本團(tuán)隊(duì)考慮將咪唑類離子液體和具有天然孔道的礦物材料相復(fù)合,以期獲得具有良好熱穩(wěn)定性的新型有機(jī)-無機(jī)雜化抗菌材料。海泡石是一種纖維狀多孔富鎂質(zhì)的硅酸鹽黏土礦物,具有沿著纖維徑向的豐富孔道結(jié)構(gòu),耐熱性好,價(jià)格低廉,非常適合與咪唑類離子液體相復(fù)合而提高后者的熱穩(wěn)定性。

    1 實(shí)驗(yàn)

    1.1 主要試劑材料和儀器設(shè)備

    材料:海泡石(河北省易縣海泡石開發(fā)有限公司);鹽酸(氯化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);二次去離子水(電阻為18.2 MΩ)。

    儀器設(shè)備: Nova2000e型孔徑比表面分析儀(美國(guó)Quantachrome公司); Philips PANanalytical X’ Pert Pro型X射線衍射分析儀(XRD, 荷蘭Philip公司); Netzsch Sta 499 F3型熱重分析儀(TGA, 德國(guó)耐馳公司); SU8020 型掃描電子顯微鏡(日本HITACHI公司); Nabertherm LH30/13型馬弗爐(德國(guó)納博熱公司)。

    1.2 方法

    1.2.1 樣品制備

    海泡石粉末在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的稀鹽酸中,液固質(zhì)量比為1∶6的條件下酸洗后離心洗滌,在溫度為90 ℃條件下烘干,備用。離子液體(十四烷基-3-甲基咪唑溴鹽)按照文獻(xiàn)[20]合成,文中命名為IL。

    取烘干后的海泡石2 g, 稱取不同質(zhì)量的IL溶于水中, 溶液體積控制為2.2 mL, 將溶有IL的溶液和海泡石粉末混合, 按照文獻(xiàn)[21]的方法進(jìn)行干法浸漬,實(shí)驗(yàn)中IL的負(fù)載量選擇0.1、 0.2、 0.3、 0.4、 0.5、 0.7、 0.9 g等7個(gè)水平,分別對(duì)應(yīng)IL的負(fù)載質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.8%、 9.1%、 13.0%、 16.7%、 20.0%、 25.9%、 31.0%, 7個(gè)樣品分別命名為sep-IL-1—sep-IL-7, 不負(fù)載IL的空白海泡石樣品命名為sep-IL-0。 由于IL溶解度的限制, sep-IL-5—sep-IL-7樣品中IL需要在熱水中溶解,負(fù)載結(jié)束后各樣品在溫度為90 ℃的條件下烘干過夜,研磨后封存?zhèn)溆谩悠返哪蜔嵝阅茉隈R弗爐中檢測(cè),實(shí)驗(yàn)中灼燒溫度選擇250、 300、 350 ℃ 3個(gè)水平,首先將長(zhǎng)方形瓷舟在馬弗爐中灼燒1 h,保證瓷舟溫度完全達(dá)到灼燒溫度,然后立刻打開馬弗爐爐門,將0.1 g負(fù)載有IL的海泡石樣品放入瓷舟中,然后關(guān)閉爐門,開始計(jì)時(shí),灼燒過程持續(xù)1 h,而后取出瓷舟,將灼燒樣品保存于自封袋中預(yù)備檢測(cè)其抑菌性能。

    1.2.2 樣品分析

    采用比表面分析儀測(cè)定海泡石樣品的比表面積和孔分布信息; 采用X射線衍射分析儀分析樣品的X射線衍射圖(測(cè)試條件: Cu Kα輻射, Ni濾波, 管電壓為40 kV, 管電流為30 mA, 波長(zhǎng)為0.154 18 nm, 2θ=5°~90°, 步長(zhǎng)為0.02°); 采用熱重分析儀表征樣品的加熱失質(zhì)量情況, 升溫速率為5 ℃/min, 氣氛為空氣; 采用掃描電子顯微鏡在加速電壓為15 kV、 電流為10 mA條件下觀察樣品顆粒形貌, 并采用能譜掃描的方法分析其表面元素組成。 需要測(cè)試抗菌性能的粉末樣品取10 mg,在壓力為14 MPa下壓片, 樣片直徑5.5 mm, 每個(gè)樣品壓制2個(gè)平行樣片, 采用革蘭氏陽(yáng)性芽孢桿菌和革蘭氏陰性大腸桿菌為測(cè)試菌種, 通過抑菌圈法研究抗菌能力, 芽孢桿菌的菌液濃度每毫升細(xì)菌群落數(shù)為108, 大腸桿菌的菌液濃度每毫升細(xì)菌群落數(shù)為109, 依照中國(guó)人民共和國(guó)衛(wèi)生部《消毒技術(shù)規(guī)范(2017版)》[22]的方法進(jìn)行抑菌環(huán)測(cè)試。

    2 結(jié)果和討論

    2.1 海泡石樣品的比表面分析

    (a)吸附等溫線

    (b)孔徑分布曲線(DFT方法)圖1 空白海泡石(預(yù)處理前后)和sep-IL-7的孔結(jié)構(gòu)分析結(jié)果

    對(duì)空白海泡石樣品sep-IL-0和樣品sep-IL-7進(jìn)行了低溫氮吸附分析以表征孔結(jié)構(gòu)信息, 結(jié)果如圖1所示。 樣品sep-IL-0分別在不預(yù)處理的情況下和抽真空、 溫度為200 ℃、 預(yù)處理2 h的情況下進(jìn)行分析, 因?yàn)闃悠穝ep-IL-7負(fù)載有IL, 在不預(yù)處理的情況下進(jìn)行分析(以免IL逸出污染設(shè)備)所得結(jié)果如圖1(a)所示。 可知sep-IL-0在預(yù)處理和不預(yù)處理2種情況下吸附等溫線的形狀比較類似, 但預(yù)處理后的樣品在整個(gè)相對(duì)壓力范圍內(nèi)吸附量均更高, 而樣品sep-IL-7的吸附等溫線僅在相對(duì)壓力較大(p/p0=0.8~1.0)時(shí)有較微弱吸附。 利用密度泛函理論(density function theory, DFT)方法分析樣品的孔分布如圖1(b)所示。 由圖可知, 對(duì)于sep-IL-0而言, 在大于2 nm的孔徑范圍內(nèi)樣品是否前處理幾乎不影響其孔分布曲線形狀, 但是預(yù)處理使sep-IL-0在1.6 nm附近的孔容大大增加, 經(jīng)過預(yù)處理的海泡石樣品的BET比表面積為238.7 m2/g, 而未經(jīng)脫水前處理的樣品的BET比表面積僅為114.8 m2/g, 說明空白海泡石具有大量孔徑為1.6 nm左右的微細(xì)親水孔道, 這些孔道極易吸收空氣中的水分而導(dǎo)致其孔容和比表面積顯著減小。 由圖1(b)中樣品sep-IL-7的孔分布曲線可知, 負(fù)載IL后樣品孔徑為1.6 nm附近的微孔完全消失, 甚至孔徑為8 nm以下的孔道完全消失, 在大于8 nm的范圍內(nèi)的孔道的孔容有所減小, 樣品的BET比表面積降低至20.1 m2/g, 說明在負(fù)載過程中IL成功進(jìn)入海泡石的微孔孔道中, 甚至將其完全填充, 導(dǎo)致負(fù)載樣品失去了全部的微孔和一部分介孔, 比表面積也劇烈減小, 可以推斷: 由于IL分子和海泡石微孔(介孔)壁面具有強(qiáng)烈的相互作用, IL分子很可能優(yōu)先填充海泡石的微孔并鋪展在孔道內(nèi)壁面上, 因此海泡石是IL的優(yōu)良負(fù)載材料, 二者之間的強(qiáng)相互作用很可能為材料帶來更好的熱穩(wěn)定性。

    2.2 負(fù)載IL海泡石的XRD分析

    將不同IL負(fù)載量的海泡石樣品以及純IL進(jìn)行了XRD分析,結(jié)果如圖2所示。由圖可知,樣品sep-IL-0由海泡石和少量滑石組成, 其他各負(fù)載IL的樣品均表現(xiàn)出和sep-IL-0相同的XRD衍射峰,純IL的XRD衍射峰在各樣品中均沒有出現(xiàn),原因很可能是因?yàn)镮L的分子經(jīng)負(fù)載后完全鋪展并粘附于海泡石微觀孔道內(nèi)壁,已經(jīng)不再象純離子液體一樣在室溫下發(fā)生成鹽結(jié)晶過程,因此即使IL負(fù)載量為31%的樣品sep-IL-7依然沒有表現(xiàn)出室溫下純離子液體的XRD衍射峰。在IL的負(fù)載過程中,IL以溶液的形式進(jìn)入海泡石孔道,在隨后的烘干過程中,孔道內(nèi)的IL并沒有因?yàn)樗置摮l(fā)生自身的結(jié)晶,原因可能在于酸洗后的海泡石孔道內(nèi)表面存在大量活性硅酸表面,在中性條件下表現(xiàn)出負(fù)電性,很容易與IL正電性的咪唑頭基發(fā)生靜電結(jié)合,再次證明海泡石是咪唑類離子液體的優(yōu)良負(fù)載材料。由于IL在水中的溶解度限制,因此實(shí)驗(yàn)沒有嘗試更高的IL負(fù)載量。鑒于各樣品中IL都在海泡石樣品中均勻分散,后面的測(cè)試重點(diǎn)關(guān)注IL負(fù)載量較高的樣品。

    2.3 負(fù)載IL海泡石的熱重分析

    為了表征各個(gè)樣品的熱穩(wěn)定性,對(duì)純IL和各樣品sep-IL-3—7進(jìn)行了空氣氣氛下的熱重分析,其分析結(jié)果如圖3所示。從分析結(jié)果可知,純IL在溫度為50~250 ℃緩慢失質(zhì)量,這是因?yàn)镮L吸附的水分在加熱條件下不斷失去,IL在溫度為200 ℃開始快速分解揮發(fā),在溫度為300 ℃幾乎徹底分解完畢,這是因?yàn)槠溆袡C(jī)分子在空氣條件下氧化、 分解甚至閃燃導(dǎo)致的劇烈失質(zhì)量。 空白海泡石在50~650 ℃的溫度范圍內(nèi)不斷緩慢失質(zhì)量,這源于其豐富的孔道內(nèi)的吸附水和結(jié)合水不斷因加熱而釋放排出,導(dǎo)致平緩的失質(zhì)量曲線。負(fù)載IL的各樣品的顯著失質(zhì)量溫度在250 ℃左右,在溫度為350 ℃時(shí)各樣品才進(jìn)入相對(duì)平緩的失質(zhì)量狀態(tài),因此可以推斷,海泡石中負(fù)載的IL的熱分解溫度有所提高,根據(jù)該熱重結(jié)果,在樣品熱穩(wěn)定分析時(shí)選擇250、 300和350 ℃ 3個(gè)灼燒溫度。

    圖2 不同離子液體負(fù)載量下海泡石樣品的XRD衍射譜圖Fig.2 XRD patterns of sepiolite samples with various ionic liquid doping amount

    負(fù)載IL的海泡石樣品在50~200 ℃溫度范圍的失質(zhì)量小于純海泡石和純離子液體的,其原因很可能在于IL的親水咪唑頭基和海泡石孔道內(nèi)壁緊密結(jié)合,其另一側(cè)的疏水烷基長(zhǎng)鏈減小了海泡石孔道對(duì)空氣中水分子的吸附,因此負(fù)載IL的海泡石各樣品在50~200 ℃的溫度范圍內(nèi)的脫水失質(zhì)量有所減弱,這也一定程度上證明了IL分子與海泡石孔道內(nèi)壁的硅酸位點(diǎn)的結(jié)合較為牢固。

    圖3 不同離子液體負(fù)載量下海泡石樣品的熱重分析Fig.3 Thermogravimetric analysis results of sepiolite samples with various ionic liquid doping amount

    2.4 負(fù)載IL海泡石的掃描電鏡和能譜分析

    對(duì)沒有負(fù)載IL的海泡石樣品sep-IL-0和IL負(fù)載最大的樣品sep-IL-7進(jìn)行了掃描電子顯微鏡分析,結(jié)果如圖4所示。由測(cè)試結(jié)果可知,空白海泡石樣品sep-IL-0和sep-IL-7的顆粒形貌相同,均為長(zhǎng)度為0.8~1 μm、 直徑為50~100 nm的棒狀或纖維狀顆粒,形狀符合常見的海泡石棒束狀的樣式,可知IL的添加沒有改變海泡石的形貌,說明IL分子易于在海泡石顆粒表面或其內(nèi)部孔道壁面上鋪展,所以海泡石的顆粒形狀不變,同時(shí)負(fù)載樣品中沒有IL顆粒單獨(dú)存在。

    (a)sep-IL-0

    (b)sep-IL-7圖4 樣品sep-IL-0和sep-IL-7的SEM圖像

    對(duì)樣品sep-IL-7進(jìn)行了能譜分析,結(jié)果如圖5所示。對(duì)sep-IL-7進(jìn)行能譜掃描的顆粒形貌如圖5(a)所示。 由圖可知,視野中sep-IL-7為一簇棒束狀海泡石顆粒無規(guī)堆積而成的團(tuán)粒。針對(duì)該團(tuán)粒的能譜掃描結(jié)果如圖5(b)—(f)所示,分別對(duì)應(yīng)于Mg、 O、 Si、 N和Br 5個(gè)元素的掃描結(jié)果,由于海泡石為纖維狀的硅酸鎂顆粒,因此其元素掃描結(jié)果中Mg、 O、 Si 3種元素的強(qiáng)度很高,而且非常均勻,然而掃描結(jié)果中N元素的分布非常稀散(見圖5(e)), 同時(shí)Br元素的分布明顯多于N元素(見圖5(f)), N和Br的分布都很均勻,沒有局部富集和缺失的現(xiàn)象發(fā)生;從表面元素含量的結(jié)果可知:N元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.004%,而Br元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.68%。從IL的分子結(jié)構(gòu)來看,每個(gè)分子含有2個(gè)N原子和1個(gè)Br原子,考慮到Br和N的原子量差異,表面質(zhì)量占比為2.68%的Br原子對(duì)應(yīng)的N原子質(zhì)量占比應(yīng)該為0.94%。IL負(fù)載于海泡石內(nèi)時(shí)N元素實(shí)際的能譜掃描豐度結(jié)果明顯低于Br元素豐度下N元素相應(yīng)的結(jié)果,原因很可能在于IL的2個(gè)N原子均在顯正電的咪唑環(huán)上,該正電的咪唑環(huán)和海泡石顯負(fù)電的硅酸表面結(jié)合強(qiáng)烈,導(dǎo)致IL分子的咪唑環(huán)傾向于鉆進(jìn)海泡石平行于c軸(平行于海泡石纖維軸向的晶軸)的孔道內(nèi)部,因此暴露在顆粒表面的N原子較少。同時(shí),IL的Br-因?yàn)槭艿焦杷岜砻娴撵o電推斥而傾向于留在孔道外,很可能與孔道中置換出的Mg2+相結(jié)合,所以樣品的表面元素中Br元素的相對(duì)含量明顯高于N元素的。以上分析結(jié)果證實(shí),IL分子易于受靜電引力的作用而自發(fā)進(jìn)入海泡石孔內(nèi)部,并形成均勻的分散狀態(tài),這和XRD分析得到的結(jié)論相一致。這些均勻分散在海泡石孔道內(nèi)部的IL分子很可能因?yàn)榕c海泡石硅酸表面的緊密結(jié)合而獲得更好的熱穩(wěn)定性。至于離子液體分子如何能在海泡石狹長(zhǎng)的微孔中運(yùn)行以至將整個(gè)孔道填滿,筆者認(rèn)為文獻(xiàn)[23]的研究給出了合理的解釋:海泡石纖維不僅在平行c軸的方向上存在狹長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)性微孔,同時(shí)在垂直纖維方向也存在大量短程的微孔,這些微孔將海泡石眾多平行于纖維方向的結(jié)構(gòu)性微孔互相連接,形成了巨大的空間網(wǎng)絡(luò)孔道結(jié)構(gòu),因此,離子液體分子并非只能在海泡石平行纖維方向的微孔中一維擴(kuò)散,而很可能同時(shí)借助那些垂直纖維方向的短程微孔在海泡石內(nèi)部巨大的空間網(wǎng)絡(luò)孔道結(jié)構(gòu)中傳輸,最終填滿了海泡石所有的微孔。

    (a)選區(qū)照片(電子圖像)

    (b)Mg(Kα1-2)

    (c)O(Kα1)

    (d)Si(Kα1)

    (e)N(Kα1-2)

    (f)Br(Lα1-2)圖5 樣品sep-IL-7的SEM-EDX能譜分析結(jié)果

    2.5 負(fù)載IL海泡石不同溫度灼燒后抗菌性能分析

    (a)sep-IL-5未燒

    (b)sep-IL-6未燒

    (c)sep-IL-7未燒

    (d)sep-IL-5 250 ℃灼燒

    (e)sep-IL-5 300 ℃灼燒

    (f)sep-IL-5 350 ℃灼燒

    (g)sep-IL-6 250 ℃灼燒

    (h)sep-IL-6 300 ℃灼燒

    (i)sep-IL-6 350 ℃灼燒

    (j)sep-IL-7 250 ℃灼燒

    (k)sep-IL-7 300 ℃灼燒

    (l)sep-IL-7 350 ℃灼燒

    根據(jù)前面的XRD分析可知,所有樣品中離子液體分子均在海泡石中實(shí)現(xiàn)了均勻分散,故選擇負(fù)載量最高的3個(gè)樣品sep-IL-5—sep-IL-7進(jìn)行灼燒前、后的抗菌性能分析,分別以芽孢桿菌和大腸桿菌為測(cè)試菌株、采用抑菌環(huán)的方法研究了sep-IL-5—sep-IL-7樣品分別在溫度為250、 300和350 ℃條件下灼燒后的抗菌性能。針對(duì)芽孢桿菌的抑菌環(huán)測(cè)試結(jié)果如圖6所示。sep-IL-5—sep-IL-7樣品在未經(jīng)灼燒時(shí)均表現(xiàn)出顯著的抗菌能力,隨著IL的負(fù)載量增大,其抑菌環(huán)的尺寸略微增大,說明3個(gè)樣品中IL的溶出速度差別不大,原因很可能是IL負(fù)載于海泡石的微細(xì)孔道中,二者之間存在較強(qiáng)的靜電作用,因此IL在溶出過程中緩慢釋放, 即使IL的負(fù)載量不同, 其溶出而導(dǎo)致的抑菌環(huán)的大小差別不大。 sep-IL-5—sep-IL-7樣品經(jīng)過灼燒后的抑菌效果如圖6(d)—(l)所示, 3個(gè)樣品在溫度為250 ℃的條件下灼燒1 h后保留了大部分的抗菌能力, 其中樣品sep-IL-7的抗菌能力最強(qiáng), 因其IL負(fù)載量較大, 由純IL的熱重分析可知,溫度為250 ℃下IL已經(jīng)開始了劇烈分解,而負(fù)載于海泡石中的IL能在溫度為250 ℃下灼燒1 h后保持大部分抗菌能力, 說明海泡石顯著提高了IL的熱穩(wěn)定性; 3個(gè)樣品在溫度為300 ℃下灼燒后抑菌環(huán)尺寸有所下降, 但都保留了可辨識(shí)的抑菌能力, 純IL的熱重分析可知溫度為300 ℃下IL已經(jīng)分解完畢, 而負(fù)載于海泡石中的IL能在溫度為300 ℃下灼燒1 h后保持一定的抑菌能力, 再次說明海泡石提高了IL的熱穩(wěn)定性; 3個(gè)樣品在溫度為350 ℃灼燒后均碳化變黑并完全失去了抑菌能力, 說明即使在溫度為350 ℃的條件下灼燒1 h后海泡石中的IL分子沒有完全熱分解,但對(duì)其抑菌性能有益的咪唑環(huán)已經(jīng)分解殆盡,因此樣品不再具有任何抑菌性能。

    (a)sep-IL-5未燒

    (b)sep-IL-6未燒

    (c)sep-IL-7未燒

    (d)sep-IL-5 250 ℃灼燒

    (e)sep-IL-5 300 ℃灼燒

    (f)sep-IL-5 350 ℃灼燒

    (g)sep-IL-6 250 ℃灼燒

    (h)sep-IL-6 300 ℃灼燒

    (i)sep-IL-6 350 ℃灼燒

    (j)sep-IL-7 250 ℃灼燒

    (k)sep-IL-7 300 ℃灼燒

    (l)sep-IL-7 350 ℃灼燒圖7 樣品sep-IL-5—sep-IL-7在不同溫度下灼燒后對(duì)大腸桿菌的抑菌環(huán)分析結(jié)果

    以大腸桿菌為目標(biāo)菌株的抑菌性能測(cè)試結(jié)果如圖7所示。測(cè)試結(jié)果和使用芽孢桿菌的測(cè)試結(jié)果非常類似:sep-IL-5—sep-IL-7樣品在未經(jīng)灼燒時(shí)均表現(xiàn)出良好的抑菌性能,各樣品在溫度為250 ℃條件下灼燒1 h后抑菌性能略有下降,而在溫度為300 ℃條件下灼燒1 h后各樣品仍殘留微弱的抑菌能力,在溫度為350 ℃條件下灼燒1 h后各樣品均喪失抑菌能力。之所以在溫度為300 ℃條件下灼燒后樣品抑菌圈相比芽孢桿菌的情況下更小,是因?yàn)樵摐y(cè)試時(shí)使用的菌液濃度較高(每毫升細(xì)菌群落數(shù)為109)。從上述結(jié)果可知,樣品對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌均具有抑制和殺滅能力。

    3 結(jié)論

    1)咪唑類離子液體的分子很容易自發(fā)進(jìn)入海泡石沿c軸的孔道內(nèi)部并發(fā)生鋪展,即使在IL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31%的高負(fù)載量下材料依然不顯示離子液體的X射線衍射峰,原因很可能在于其正電性的咪唑頭基和海泡石孔道內(nèi)壁顯負(fù)電的硅酸表面發(fā)生強(qiáng)相互作用, 從而使咪唑分子獲得了更好的分散均勻性和熱穩(wěn)定性。

    2)從耐熱性能的研究可知,負(fù)載于海泡石孔道內(nèi)的離子液體在空氣中溫度為300 ℃條件下灼燒1 h后仍能保留一定的抗菌性能, 大大拓展了有機(jī)抗菌劑的耐熱溫度范圍, 有望應(yīng)用在燒烤爐、 烤箱等電器的外層耐熱涂料中, 使其獲得持久的抗菌能力。 由目前的研究結(jié)果推測(cè)咪唑類離子液體和海泡石之間的強(qiáng)靜電作用很可能賦予材料一定的耐溶出性和緩釋效果, 這將在下一步的工作中進(jìn)行研究。

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