PVDF和堿處理PVDF對納米銀分散穩定性的研究

摘 要：膜污染是限制膜發展的重要因素，細菌在膜表面及內部的生長導致的膜污染問題也非常嚴重，納米銀對大腸桿菌、淋球菌、沙眼衣原體等數十種致病微生物都有強烈的抑制和殺滅作用，且不會產生耐藥性，將納米銀運用到PVDF膜上，制備出聚偏氟乙烯-納米銀抗菌膜，解決微生物導致的膜污染，因此我們研究了用硝酸銀制備納米銀的條件及溶質和硝酸銀質量增加對納米銀生成穩定性的影響。

關鍵詞：堿處理PVDF；納米銀；穩定性

中圖分類號：TB333 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 20-0000-01

膜污染影響因素很多，主要有膜的性質、操作條件和微生物特性。微生物特性主要指污泥濃度，溶解性微生物代謝及細菌繁衍，細菌在膜上的生長及其代謝產物都會導致膜孔的堵塞。納米銀抗菌效果比較好、抗菌效果范圍廣且安全無毒，已經在食品衛生、環境保護等領域得到廣泛應用，尤其在水凈化領域也得到廣泛應用，Jiang Yuan[1]將納米銀放到PVDF納米纖維上，發現有良好的抗菌效果。Jain等[2]將納米銀加入聚氨酯泡沫體中，把含大腸桿菌的水通過該泡沫體后，細菌全部被殺死，Gong等[3]制備了Ag和Fe3O4的復合納米顆粒，該復合納米顆粒不僅具備了Fe3O4的超順磁性而且具備了Ag的強殺菌性，不僅可以有效殺死了細菌，而且可利用磁場將處理產物從水中清除，這樣既不僅可以有效地避免對環境造成污染，又可循環使用，由于納米銀有如此優良的性質，其制備方法也得到關注。

一、實驗部分

（一）實驗原料及設備。PVDF（天津瑞思精細化工廠），氫氧化鈉（天津北方化學試劑廠），硝酸銀（天津化學試劑廠），純凈水（天津膜天膜公司），紫外分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）

（二）實驗步驟。（1）PVDF堿處理。60℃下，將5克PVDF粉末慢慢加入磁子攪拌的100毫升的氫氧化鈉溶液中（5mol/L），分別攪拌一小時和兩小時，然后過濾，用純凈水洗滌，并在60℃下用真空干燥箱干燥。（2）納米銀制備的研究。60℃下，將PVDF，堿處理的PVDF溶解在DMF中，完全溶解后，加入硝酸銀，開始計時，用紫外分光光度計測試2，4，6小時溶液的吸光度。第一組：固定銀的含量，固含量1%，PVDF：Ag（m：m=14：1）和堿處理pvdf：Ag（m：m=14：1），加入等量DMF，還有一組只有DMF和等量銀。第二組：研究固含量（15%，5%，1%）的溶液，堿處理PVDF：Ag（m：m=14：1）和PVDF：Ag（m：m=14：1）兩組。

二、結論與分析

（一）PVDF和堿處理PVDF對納米銀分散穩定性的影響。（1）物質相同、時間不同。納米銀表面等離子體效應可以用紫外吸收光譜來表征，并且團聚尺度與紫外光譜吸光度有一定關系，即吸光度越大，穩定性越好；曲線呈正態分布，顆粒尺寸較均一[4]。經研究發現，在DMF體系中，2h，4h，6h曲線上在290nm都出現吸收峰，這是由于納米銀的聚集造成的，另外在660nm出現吸收峰，是由于納米銀尺寸變大造成的，并且隨著時間的延長，峰越強，說明隨著時間的延長，納米銀趨向于向大尺寸發展。此外吸收峰也不是正態分布，說明只有DMF時，顆粒尺寸不均一，這都是由于團聚和納米銀尺寸的變化造成的。而在PVDF和堿處理體系中在290nm和660nm均沒有出現吸收峰，說明當溶劑中存有PVDF和堿處理的PVDF時，納米銀顆粒能夠很好的分布，并且不容易團聚，也不容易向大尺寸發展。在PVDF體系中，隨著時間的增加，吸收越來越強，堿處理PVDF中吸收峰的強度隨著時間的增加而降低，而在只有DMF體系中的吸收峰的強度盡管隨著時間的增加而增加，但增加的幅度少，幾乎沒變。（2）時間相同，物質不同。將DMF、純PVDF及堿處理PVDF體系中不同銀含量相同時間的紫外吸光度比較發現發現，在只有還原劑的溶液中，硝酸銀被還原成的納米銀的吸光度高度很低，在2h時，納米銀的吸光度在有純PVDF的溶液中小于在含有堿處理的PVDF中，在4h時，納米銀在兩溶液的吸光度幾乎相近，但在6h的時候，在純PVDF溶液的吸光度大于在堿溶液中，這可能是由于分子結構和溶液粘度不同而造成的，在硝酸銀被DMF還原初期，生成的納米銀比較少，低粘度的溶液有利于納米銀的分散，而且堿處理的PVDF中含有雙鍵和銀原子形成共軛鍵，有利于納米銀的穩定性分布，但是隨著納米銀生成量的增加，低粘度的溶液不再有足夠的能力穩定納米銀的穩定分布，但是強烈的機械攪拌使得高粘度的溶液有利于納米銀的分布。

（二）溶質和硝酸銀質量增加對納米銀生成穩定性的影響。（1）純PVDF對納米銀生成穩定性影響。15%的PVDF溶液中出現聚集態，而且納米銀的吸收峰比較低，1%和5%相比盡管吸收峰高度相差不大，但是出現先高后低，這主要是考慮粘度對他們的影響，由于15%的粘度比較大，不利于納米銀的分散，導致聚集。而1%和5%相比，5%的粘度稍微大點，開始的時候，納米銀數目少，溶液粘度越低，越有利于納米銀的分散，但是時間增加，納米銀的數目增多，適量的粘度有利于納米銀的穩定，因而有利于納米銀的生成。（2）堿處理PVDF對納米銀生成穩定性影響。固含量為15%的溶液中納米銀的濃度超過測試范圍，堿處理的PVDF與純的PVDF相比，在制備納米銀中，堿處理的PVDF有助于納米銀的生成，并且通過5%的2h的結果發現，其生成的納米銀不容易聚集。認為堿處理后的PVDF的粘度有所減低，因而有利于納米銀的分散，使其不容易聚集。對于1%的，可以看做是只是有DMF還原的結果，其在2h達到高峰，兩小時后逐漸下降，并且在6h變灰。其產生納米銀的速度比以前速度有所提高，是由溶液的粘度造成的，粘度降低，有利于反應進行，并且沒有聚集態，是由堿處理后的PVDF生成的雙鍵導致的。

三、結束語

溶液濃度相對較低有利于納米銀的分散，而且堿處理的PVDF更有利于納米銀的分散和生成，主要是由于雙鍵與銀原子發生共軛，納米銀的最佳生成時間與物質有關，為以后制備聚偏氟乙烯-納米銀膜提供依據。

參考文獻：

[1]Jiang Yuan，Jia Geng，Zhicai Xing.Electrospinning of Antibacterial Poly（vinylidene fluoride） Nanofibers Containing Silver Nanoparticles[J].Journal of Applied Polymer Science，2010（116）：668-672.

[2]Prashant Jain，T.Pradeep.Potential of Silver Nanoparticle-Coated Polyurethane Foam As an Antibacterial Water Filter[J].Biotechnology and Bioengineering，2005（90）：59-63.

[3]王蕊，唐建國，周厚強.納米銀的分散穩定性和光譜性質研究[J].金屬功能材料，2010（17）：17-21.

[作者簡介]劉麗娜（1986.01），女，教師，助教，研究生，碩士，研究方向：高分子材料。