Polypropylene-Grafted聚(环己烷)胍/改性聚乙烯单丝及其抗菌性能gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

polypropylene-grafted聚(环己烷)胍(PP-g-PHMG) /聚乙烯(PE)单丝是由熔融混合,使用PE和PP-g-PHMG旋转。PP-g-PHMG内容结构的影响,力学性能、抗菌性PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝进行了研究。与PP / PE没有嫁接PHMG相比,gydF4y2BaPP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝由于刚度增加PHMG嫁接。PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝,合金单丝的总结晶度降低;因此,gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba放松与聚合物基质的结晶区变得弱PP-g-PHMG内容增加。PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝断裂强度降低而打结强度增加了增加PP-g-PHMG内容。抗菌试验表明,PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝有明显的抑制作用gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba和gydF4y2Ba金黄色葡萄球菌gydF4y2Ba。因此,PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝有潜力使绿色、高效防污材料。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

聚乙烯是最常用的材料之一,在渔业gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。因其优良的特性,广泛用于渔网和笼子(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。渔业科学的发展,材料提出了更高的性能渔具。传统聚乙烯纤维可以不再满足现有渔业专业化的特殊需求以及需求在渔业节能减排(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba]。传统聚乙烯纤维后放置在大海海洋区域在一段时间内,它将被海洋生物覆盖,这将影响在笼子里水交替的过程中,进一步导致突然的疾病的鱼,对养殖业造成的经济损失(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba]。防污的渔网用物理或化学的方法来防止海洋生物的生长表面上的净或删除它们从表面的网。现有的防污方法包括人工清洗、机械清洗、防污涂料、金属网防污(gydF4y2Ba8gydF4y2Ba,gydF4y2Ba9gydF4y2Ba]。有一些担忧现有的方法,即去除效率,成本,和对环境的污染。因此,在当前的研究中,我们关注的是一种环保的方法,防止污染从长远来看(gydF4y2Ba10gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba12gydF4y2Ba]。为了实现防污的目标,目前,最普遍的是应用防污涂料防污方法治疗。陈等人。gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]证明准备水防污涂料将6个月。还有一些其他的方法的缺陷;例如,预防污染的效果不会持续很长时间,它将对海洋的污染,它是复杂的执行,不划算。魏(gydF4y2Ba14gydF4y2Ba]dithioamide化合物及其合成othiazolinone衍生品通过实验,研究了海洋防污应用程序性能;发现这两个化合物有明显的抑制作用在细菌和藻类。此外,它是最经济、可行的方法来处理渔网材料修改,生产绿色、高效的抑菌效果。gydF4y2Ba

胍是一种含有胍组的化合物的结构。胍是一种基础的水合物,一元有机基地相当于氢氧化钠。可以由胍胍离子和酸离子的结合。Polyguanidine盐是最广泛使用的抗菌药物(gydF4y2Ba15gydF4y2Ba,gydF4y2Ba16gydF4y2Ba]。细胞的外层膜的电负性,所以胍组与细菌细胞通过静电吸引,最终导致细胞膜破裂,杀死细菌(细度gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]。因此,胍化合物与生物活性是常用的抗菌药物。Nillola et al。gydF4y2Ba18gydF4y2Ba)改性聚乙烯醇和聚(环己烷)胍盐酸盐(PHMG)然后嫁接到聚酰胺薄膜。的亲水性gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba已经改善,表面粗糙度降低,杀菌效果也得到了增强。杨et al。gydF4y2Ba19gydF4y2Ba)用顺丁烯二酸酐和PHMG贪污熔融聚丙烯蜡(PPW-g-PHMG)获得聚丙烯与长期抗菌性能。gydF4y2Ba

在目前的研究中,PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝准备使用PP-g-PHMG期间与PE混合熔融纺丝(gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba]。PP-g-PHMG的影响内容的结构和属性PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝进行了研究。gydF4y2Ba

2。实验gydF4y2Ba

2.1。材料和准备PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝gydF4y2Ba

PE的MFI 0.9克每10分钟和密度950 kg / mgydF4y2Ba^3gydF4y2Ba是由中国石化齐鲁石油化工有限公司,中国。PP-g-PHMG PHMG的接枝率大约是10%,这是由上海涪源塑胶科技有限公司有限公司,中国。gydF4y2Ba

PP-g-PHMG和PE添加到预混料,然后混合融化,用单螺杆挤出机挤压。系统采用熔融纺丝喷丝头通过0.8毫米直径。螺杆温度为240°C - 270°C。单螺杆比例是1:32,螺杆速度是22米/分钟。PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝生产由三级画。水浴温度为98°C,和拉伸倍数为8.5,单丝不断旋转。合金单丝的直径大约是0.2毫米,特克斯和线密度大约是35.7 - -40.3。重量的比率PP-g-PHMG PE是0 wt %, 10 wt % 20 wt %, 30 wt %, 40 wt %。相应地,PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝被命名为PE, PP-g-PHMG / PE-10 PP-g-PHMG / PE-20 PP-g-PHMG / PE-30,分别和PP-g-PHMG / PE-40。控制集团,PP / PE-10合金单丝(组成90 wt % PE和10 wt % PP)没有嫁接PHMG准备以同样的方式。gydF4y2Ba

2.2。描述gydF4y2Ba

单丝的微观结构是用扫描电子显微镜(SEM)研究(6360年洛杉矶,JEOL有限公司、日本)运营的加速电压15千伏。与液态氮样品淬火,表面的部分是喷金,用导电胶固定。gydF4y2Ba

动态力学分析(DMA)是用于拉伸模式(242 c、Netzsch仪器、德国)在1赫兹的频率和振幅的30gydF4y2BaμgydF4y2Ba对所有样本。最初的样品从环境温度冷却到−180°C,然后举行这个温度为10分钟。然后,样本加热到150°C的升温速率3°C /分钟。gydF4y2Ba

因此,损耗因子,gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba表示为gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba储能模量和吗gydF4y2Ba损耗角正切模量。gydF4y2Ba是最基本的动态粘弹性材料的属性。gydF4y2Ba

差示扫描量热法(DSC)是应用于调查的融化和结晶行为单丝使用DSC热分析仪(204 f1, Netzsch仪器,德国)。样本扫描在加热和冷却的速度10°C / min在氮气氛中。结晶度(gydF4y2Ba )gydF4y2Ba通过总焓计算方法,根据以下表达式:gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba是观察到的熔化热价值观和gydF4y2Ba的比焓融化100%结晶聚合物。的gydF4y2Ba值为287 J / g用于体育,和gydF4y2Ba值为190 J / g用于PP (gydF4y2Ba21gydF4y2Ba,gydF4y2Ba22gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

使用电子拉力试验机研究了拉伸性能(英斯特朗仪器,4466年,美国)200毫米/分钟的速度在500毫米长标本根据环境条件下SC / T 5005 - 2014。样品采用拉伸模式,采用s形夹距离。结果是至少10个样本的平均值。gydF4y2Ba

那些时光光谱仪红外光谱光谱测量使用Nicolet(美国的那些时光仪器,560年,Nicolet)。纤维样品进行扫描和额外的固体探测器利用衰减全反射系统。样本应用和扫描32倍4厘米的一项决议gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba。得到了它们的红外光谱谱范围在4000 - 500厘米gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

的声速取向测试测量声速取向测试仪(SCY-III、学校的材料、东华大学、中国)。以速度值(gydF4y2Ba ),gydF4y2Ba速度方向因子(gydF4y2Ba )gydF4y2Ba的样本是由下列公式计算:gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba与随机取向聚乙烯的声速值(1.65公里/秒)和gydF4y2Ba是样品的声速(公里/秒)。gydF4y2Ba

的抗菌测试PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝具有不同内容用抑菌圈法测定。gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba被选为革兰氏阴性细菌和的代表吗gydF4y2Ba金黄色葡萄球菌gydF4y2Ba革兰氏阳性细菌的代表。细菌的解决方案是梯度稀释0.9%生理盐水,和100年gydF4y2BaμgydF4y2BaL均匀涂布在脑心浸液(BHI)固体琼脂板。gydF4y2Ba

然后,下面的步骤是:gydF4y2Ba(我)gydF4y2Ba用无菌钳剪样本gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba把样品表面的固体板涂有细菌的解决方案gydF4y2Ba(3)gydF4y2Ba把样品放在一个30°C孵化器和孵化24小时gydF4y2Ba(iv)gydF4y2Ba抑菌圈时更明显,拍照并记录结果gydF4y2Ba

3所示。结果与讨论gydF4y2Ba

3.1。微观结构gydF4y2Ba

PP-g-PHMG色散的SEM图像的视觉评估矩阵,如图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。体育展览一个齐次阶段(图gydF4y2Ba1(一)gydF4y2Ba)。然而,PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝显示明显的相分离(数据gydF4y2Ba1 (b)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba1 (c)gydF4y2Ba)。这也可以看出,人民党以颗粒形式存在于PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝矩阵。相比PE、PP具有较高粘度相同的温度下,结果在一个漫射PP域。这类似于等规聚丙烯/高密度聚乙烯混合的结果报道穆et al。gydF4y2Ba23gydF4y2Ba),发现分散相的域的大小取决于粘度差异两个阶段。从图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,你可以估计,PP粒子显示直径1 - 10的范围gydF4y2BaμgydF4y2Ba米,使用SEM图像的定量测量结果一致和纳米测量器软件。gydF4y2Ba

PE的傅立叶变换红外光谱和PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝如图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。PP-g-PHMG,观察到明显的峰值在1640厘米gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba是由于PHMG胍组(gydF4y2Ba24gydF4y2Ba]。另一个明显的高峰是1463点附近,721厘米gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba,对应于ch的伸缩振动gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和- - - - - - (CHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)gydF4y2Ba_ngydF4y2Ba——体育。和观察到的重要的峰值在1378厘米gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba,对应于ch的伸缩振动gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba页。强大的吸收峰附近观察到2916厘米gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba和2848厘米gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba,这可能是分配给碳氢键的PE的对称伸缩振动。此外,PP-g-PHMG分子链增长导致减少2916厘米gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba和2848厘米gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba。与PE PP-g-PHMG混合后,PE和PP-g-PHMG所有出现的峰值,这结果是一样的,魏等的研究(gydF4y2Ba24gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

声波速度方向测试的结果反映了分子链的取向的样本。图gydF4y2Ba3gydF4y2Ba声速取向测试的结果显示PP-g-PHMG /聚乙烯单丝PP-g-PHMG不同内容。它可以发现所有的gydF4y2Ba的PP-g-PHMG /聚乙烯单丝高于聚乙烯单丝。这是因为聚乙烯分子链的缠结程度摔倒时,通过引入PP-g-PHMG,这使得它更容易进行方向沿着拉伸方向拉伸过程中(gydF4y2Ba25gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

3.2。结晶gydF4y2Ba

合金单丝的DSC升温曲线如图gydF4y2Ba4(一)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba4 (b)gydF4y2Ba,依赖PP-g-PHMG内容计算gydF4y2Ba并计算总gydF4y2Ba用数据gydF4y2Ba4 (c)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba4 (d)gydF4y2Ba。结果中描述表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。可以看出,混合单丝显示两个融化电热反映两个结晶阶段。熔点(gydF4y2Ba )gydF4y2BaPE和PP 138°C和164°C,分别。与PP / PE-10没有PHMG相比,gydF4y2BaPP-g-PHMG的PE /聚乙烯单丝增加了5.3°C,由于极性基团的引入PHMG分子的主链中减少了PE链的灵活性。因此,熵减少和融化gydF4y2Ba转向高温。此外,gydF4y2BaPP高峰值几乎没有变化。的合金的单丝gydF4y2BaTgydF4y2Ba_米gydF4y2BaPE和PP增加和融化的峰值与增加PP-g-PHMG内容变得狭窄。PHMG增加内部旋转的位阻,分子链的刚性也PHMG内容的增加,从而减少熔化熵增加gydF4y2Ba值(gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。然而,穆等人报道,混合没有影响gydF4y2BaPP、HDPE和显示两个聚合物是高度非混相的混合是不相容的gydF4y2Ba23gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

PP-g-PHMG内容的增加,结晶度的聚乙烯合金单丝减少而为合金单丝聚丙烯结晶度的增加。PP-g-PHMG内容是40 wt %时,结晶度的聚乙烯合金单丝减少了29.06%,而与聚乙烯单丝。PP的结晶度增加,由于增加的内容页,这是与李等人的研究结果一致。的研究(gydF4y2Ba27gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

总结晶度包括阶段。gydF4y2Ba度的总和的计算crystallinith纯组件:gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba在哪里gydF4y2Ba和gydF4y2Ba度的PE和PP的结晶度,分别和gydF4y2Ba是体育的重量分数(gydF4y2Ba28gydF4y2Ba]。此外,总结晶度PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝显示一个下降的趋势随着PP-g-PHMG内容。这可能是由于分子链引入PHMG后变得更加不规则,导致总结晶度下降。gydF4y2Ba

3.3。粘弹性性质gydF4y2Ba

PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝的粘弹性性质是由动态力学分析研究。图gydF4y2Ba5(一个)gydF4y2Ba显示的动态力学性能对温度的依赖关系PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝。添加PP-g-PHMG减少了gydF4y2BaPP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝,反映了低弹性模量的PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝。gydF4y2Ba

如数据所示gydF4y2Ba5 (b)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba5 (c)gydF4y2Ba两个弛豫过程中观察到的测试温度范围为PE和PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝。放松低温过渡gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba放松,这与PE的无定形的阶段(gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba]。引入PHMG之后,gydF4y2BaPP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝移动到更高的温度与PP / PE-10相比,从-134.8°C到-128.2°C。这是由于分子链的灵活性下降,随机链运动所需的能量变得更高。在一个积极的温度叫做放松过渡gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba放松,这对应于受限制的运动链段结晶区附近(gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba]。DSC结果表明,聚乙烯的结晶度降低添加PHMG之后,这表明晶体中分子运动区域的数量减少,导致下降的高度gydF4y2Ba高峰。此外,PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝更高gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba转变温度比PE (80°C),导致其良好的机械性能,在低温范围(0 ~ 50°C)。的gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba转变温度的合金单丝显著不同的工作温度,温度依赖机械性能相对较低;这些发现已被证明在我们先前的研究。PHMG内容的增加,的价值gydF4y2Ba为gydF4y2Ba峰值明显降低(图gydF4y2Ba5 (c)gydF4y2Ba)。PP-g-PHMG含量高导致一小部分的结晶区nanoalloys,正如前面观察到由DSC。降低分数的结晶区,gydF4y2Ba也降低了。gydF4y2Ba

3.4。机械性能gydF4y2Ba

PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝的力学性能在图所示gydF4y2Ba6gydF4y2Ba。这似乎显示出下降趋势的强度PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝通过增加PP-g-PHMG内容。这是与DMA相一致的结果。然而,打结强度增加而日益PP-g-PHMG内容。以PP-g-PHMG / PE-40为例,打结强度增加了42%,相比之下,PE。结晶度和取向是影响机械性能的两个重要因素。尽管取向的程度有所增加,接枝PHMG减少的总结晶度显著PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝,导致分子链的下降规律和削弱了分子间作用力;这是两个因素的共同作用的结果。正如上面所讨论的,PP-g-PHMG段均匀分布在整个连续PE阶段;添加PP-g-PHMG减少球粒的大小通过占据interspherulite地区(gydF4y2Ba23gydF4y2Ba),从而导致增强的韧性。曹和乔gydF4y2Ba32gydF4y2Ba]研究了影响不同内容的HDPE为PP的力学性能混合合金的力学性能,发现混合系统略优于单一的材料。因此,添加适量的PP-g-PHMG PE可以改善其打结强度。gydF4y2Ba

3.5。抗菌测试gydF4y2Ba

PP-g-PHMG展品良好的抗菌性。在前面的工作中,发现PP-g-PHMG具有较高的抗菌活动对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌(gydF4y2Ba33gydF4y2Ba,gydF4y2Ba34gydF4y2Ba]。在这项研究中,如图gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,我们选择gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba和gydF4y2Ba金黄色葡萄球菌gydF4y2Ba随着测试细菌调查PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝的抗菌性。结果表明,不同浓度的PP-g-PHMG年代有不同的抑制度gydF4y2Bataphylococcus球菌gydF4y2Ba和gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba。没有明显的抑菌区体育和PP-g-PHMG / PE-10单丝;然而,一个明显的抑菌区20 wt %, 30 wt %,观察40 wt %,抑菌区范围逐渐扩大。原因可能是10 wt %的内容PP-g-PHMG太低和抗菌效果不显著。相比之下,纯PE材料没有明显的抑菌圈。这些结果表明,PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝(的内容gydF4y2Ba )gydF4y2Ba有良好的抗菌活性。此外,我们发现PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝通常是更积极的反对gydF4y2Ba金黄色葡萄球菌gydF4y2Ba比反对gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba。这种现象是由于他们不同的细胞结构。正如我们所知,SgydF4y2Bataphylococcus球菌gydF4y2Ba只有一个松散的细胞壁,而gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba有一个在细胞壁外膜结构。外膜能够作为一个额外的障碍阻止入侵PHMG [gydF4y2Ba35gydF4y2Ba,gydF4y2Ba36gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

4所示。结论gydF4y2Ba

PP-g-PHMG内容结构的影响,力学性能、抗菌性PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝进行了研究。gydF4y2Ba

页以颗粒形式存在于PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝矩阵。PP-g-PHMG内容的增加,结晶度的聚乙烯合金单丝和PP的结晶度降低合金单丝增加。然而,总结晶度下降,打结强度增加。这可能是由于分子链变得更加不规则PHMG介绍后,导致增强的韧性。的gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba放松与聚合物基质的结晶区变得弱PP-g-PHMG内容的增加,这表明一个小比例的结晶区。gydF4y2Ba

此外,PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝(的内容gydF4y2Ba )gydF4y2Ba表现出良好的抗菌活性。我们发现PP-g-PHMG /聚乙烯合金单丝通常是更积极的反对gydF4y2Ba金黄色葡萄球菌gydF4y2Ba比反对gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

数据可用性gydF4y2Ba

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。gydF4y2Ba

的利益冲突gydF4y2Ba

作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

这项研究是由中国国家自然科学基金资助(31972844和31972844),工业和信息化部高科技船舶研究项目(工程开发的半潜式农业设备),专项科研基金中央非营利机构(东海渔业研究所、中国水产科学院)(2019 t04),和泰山人才领导人才项目(2018 rpnt - tsyc - 001)。gydF4y2Ba

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