壳聚糖聚乙二醇改性负离子皮革涂饰剂的制备与(3)
2.2.1 pH值
控制壳聚糖与聚乙二醇用量比例为60∶40,探讨不同pH值对壳聚糖/聚乙二醇复合材料性能的影响,结果如图4所示。
图4 pH值对壳聚糖/聚乙二醇复合材料性能的影响Fig.4 Effect of pH valueon propertiesof chitosan/polyethylene glycol compositesmaterial
随着pH值降低,纳米粒度和zeta均呈现先增大后减小的趋势,此外,pH的降低增大了粒径分布系数,粒径分布越宽。pH值越低,壳聚糖单体越容易相互聚集形成多聚集体,亲水基团内卷相互交联,表面疏水基团增多,与聚乙二醇的交联度降低。此时,体系中存在大量未交联聚乙二醇单体,因此pH值为2时纳米粒度反而较3时小,且zeta电位较低。但当pH值大于3时,随着pH值的增大,壳聚糖离子化被抑制,zeta电位降低[27]。因此,pH值为3时为最佳反应pH值。
2.2.2 壳聚糖与聚乙二醇用量
当反应pH值为2时,探讨壳聚糖与聚乙二醇用量比例对反应的影响,结果如图5所示。
图5 壳聚糖与聚乙二醇比例对壳聚糖/聚乙二醇复合材料性能的影响Fig.5 Effect of chitosan and polyethylene glycol ratioon propertiesof chitosan/polyethylene glycol composites material
不同壳聚糖含量的壳聚糖/聚乙二醇zeta电位值存在显著差异,zeta电位的变化趋势与纳米粒度一致。随着壳聚糖用量的增大,—NH2、—OH等亲水基团以氢键的形式相互缔合,纳米粒度迅速增大[28]。Zeta电位的变化与纳米粒度不尽一致,壳聚糖用量从0%提升至60%时,壳聚糖/聚乙二醇表面正电性增强,正电荷的相互排斥作用提升了壳聚糖/聚乙二醇稳定性[29]。壳聚糖用量从60%提升至80%时,纳米粒度仅增大了134 d·nm,但是zeta电位却降低了6.7 mV,这可能是静电作用的减弱提升了壳聚糖自交联度,体系稳定性降低[30]。综合考虑纳米粒度与zeta电位,选择壳聚糖与聚乙二醇用量比例为60∶40。
2.2.3 负离子材料用量
控制壳聚糖与聚乙二醇用量比例为60∶40,当pH值为3时,探讨不同负离子材料用量对改性负离子材料的影响,结果如表1和图6所示。
表1 负离子材料用量对壳聚糖/聚乙二醇改性负离子材料性能的影响Tab.1 Effect of amount of negative oxygen ion material on properties of chitosan/polyethylene glycol modified negative oxygen ion material150 200 2728 2140 0.591 0.539 4119 5326强度峰1占比/% 100 100 80.2 39.0强度峰2/d·nm - - 772.7 787.0强度峰2占比/% - - 19.8 61.0
图6 负离子材料用量对壳聚糖/聚乙二醇改性负离子材料性能的影响Fig.6 Effect of amount of negativeoxygen ion material on propertiesof chitosan/polyethyleneglycol modified negative oxygen ion material
结合表1和图6可以看出,纳米粒度随着负离子材料用量的增大而降低。当负离子材料用量小于100%时(PDI<0.5),体系中仅有一个强度峰。随着负离子材料用量的持续增大,体系中出现一个约800 d·nm的强度峰,这个强度峰与之前测试的负氧离子材料强度峰接近。出现了较小的强度峰后,体系均一程度降低,粒径分布系数增大(PDI>0.5),zeta电位下降。因此当负离子材料用量为100%时,体系zeta电位最大,纳米粒度合适。此时,负离子材料用量100%,壳聚糖用量60%,聚乙二醇用量40%。
2.3 壳聚糖/聚乙二醇改性负离子材料应用分析
2.3.1 负离子发生量
与未经改性的负离子对比,不同负离子材料固含量下壳聚糖/聚乙二醇改性负离子涂饰剂的负离子发生量如图7所示。
图7 成革负离子发生量测试结果Fig.7 Test result of generation amount of negative oxygen ion of leather
从图7中可以看出,随着负离子材料用量的增大,负离子发生量逐渐增大。与未经改性的负离子材料相比,壳聚糖/聚乙二醇还具有一定促进负离子释放的作用。改性后负离子发生量较未改性可提升5%~10%,这可能与壳聚糖、聚乙二醇含有较多的含氧官能团有关[11,12]。据环境学家研究表明,每立方厘米空气中负离子含量大于1000个是维持健康的基本需要,负离子含量越高,抗菌作用越强,人体免疫力也会越高[31,32]。从实验结果上看,当负离子材料固含量达到1.5%以上时,负离子含量可达1000个/cm3以上;当负离子材料固含量为1.8%时,即壳聚糖/聚乙二醇改性负离子材料固含量为3.6%时,负离子发生量可达2277个/cm3。
2.3.2 成革物理机械性能
壳聚糖具有优异的成膜性与物理机械性能,壳聚糖改性聚乙二醇更是一种良好的成膜剂与涂饰助剂[11,16]。因此,对不同固含量下壳聚糖/聚乙二醇改性负离子涂饰材料涂饰后成革的物理机械性能进行测试,与未加入改性材料的坯革对比,结果如表2所示。
文章来源:《电镀与涂饰》 网址: http://www.ddytszz.cn/qikandaodu/2021/0330/459.html