松香陽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，易發生紙張霉變，具有抗菌性能紙張的研制得到了國內外的廣泛重視。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離子表面活性劑，通過表面噴淋方法制備抗菌紙，并檢測其抗菌性能。當松香：氫氧化鈉：十六烷基三甲基溴化銨為1：1.1：1.1，反應條件為：溫度80℃，時間6h；溫度為60℃，時間10h時，合成松香陽離子表面活性劑制成的抗菌紙，對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，對大腸桿菌的抗菌效果最好。

關鍵詞：松香；陽離子化；改性；抗菌紙

我國是松香生產大國，脂松香年產500，000t以上，居世界首位。但松香的利用在我國目前仍處于原料和初級產品階段，合成精細產品的工作尚處于起步階段。開展松香改性的研究，開發出符合我國市場需求的深加工松香產品就顯得十分重要，這不僅對國家和地方經濟的發展，而且對我國林業資源的合理開發和利用以及生態環境的保護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，與紡織工業類似，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構本身具有很強的抗微生物性能，但由于其在生產過程中會“沾染”各種助劑，這些助劑作為營養源也會促進微生物繁殖[1，2]。因此，抗菌紙的研制得到了國內外的廣泛重視。

造紙工業應用抗菌防霉劑已有多年歷史，但主要是使用防霉劑。據文獻[3-5]報道，在紙機濕部添加殺菌劑、將抗菌劑加入膠黏劑中，或將無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，國內已有人對抗菌紙展開初步研究[6-8]。在研究開發抗菌紙的同時，也有研究者進行紙張抗菌性能檢測的研究[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離子表面活性劑，通過表面噴淋方法制備抗菌紙，并檢測其抗菌性能。

1 實驗

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）；異丙醇（國藥集團）；十六烷基三甲基溴化銨（國藥集團）。

儀器：恒溫搖床（KYC-1102C，上海福瑪實驗設備有限公司）；滅菌鍋（SYQ-DSX-Z80B，上海申安醫療器械廠）；單人超凈工作臺（蘇潔凈化）。

1.2 松香陽離子化改性

稱取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℃反應一定的時間后，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℃恒溫水浴中反應一定時間。反應完畢后旋轉蒸發（旋蒸條件：水溫80℃；旋速50rPm；真空泵P=0.04Mpa）除去異丙醇，得到松香陽離子表面活性劑。

1.3 抗菌紙的制備

稱好一定量不同反應時間下得到的松香陽離子表面活性劑0.9g，加入10ml蒸餾水，置于80℃水浴中攪拌溶解，配成0.0594mol/L松香陽離子表面活性劑溶液，并設空白對照組。將3ml抗菌劑均勻噴灑到已經殺菌的直徑為12cm圓形濾紙上，風干后將抗菌紙剪成直徑2cm圓型試樣。

1.4 紙張抗菌性能測試

將抗菌紙試樣滅菌；測試培養細菌OD600值，使用梯度稀釋法將待測的菌懸液稀釋成濃度為106-108cfu/mL，用作實驗待測菌懸液。用吸菌管吸取100uL的細菌懸液滴注到培養基上后將其均勻耙平。將抗菌紙貼放于培養基表面上后，將培養皿密封，將其置于37℃培養箱中培養。每隔24h觀察皿內細菌生長狀況，拍照記錄、做好空白對照。觀察剪好紙張試樣周圍細菌生長情況，來評價紙張試樣的抗菌性。

2 結果與討論

松香酸鈉和十六烷基三甲基溴化銨的摩爾比為1： 1.1，在反應溫度為60℃，反應時間為10h，合成松香陽離子表面活性劑。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離子表面活性劑法制備的抗菌紙對大腸桿菌的抗菌效果，及空白試樣對大腸桿菌的抗菌效果如圖1和圖2所示。

當松香、氫氧化鈉、十六烷基三甲基溴化銨為1：1.1：1，反應條件為：溫度80℃，時間6h；溫度為60℃，時間10h，用合成的松香陽離子表面活性劑制成的抗菌紙，隨著時間的增加，抗菌紙試樣對大腸桿菌的抗菌圈逐漸縮小，抗菌性能持續120h，空白試驗72小時后全部被大腸桿菌覆蓋。因此，松香陽離子表面活性劑對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 結論

3.1合成松香陽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，當溫度80℃時，反應時間為6h；當溫度為60℃時，反應時間為10h，

3.2 用合成的松香陽離子表面活性劑制備的抗菌紙，對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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作者簡介：陳杰燕（1994.6-），女，壯族，廣西梧州人，廣西梧州學院2016級本科生，研究方向：林產化學加工工程。

基金項目：廣西自治區級大學生創新創業訓練項目（編號：201711354108）；梧州學院校級開放實驗室創新性實驗項目（編號：2017018、2017022）；“梧州學院中青年骨干教師培養計劃”基金資助。