酪素基MOFs微胶囊皮革涂饰材料的设计、合成及其长效抗菌/阻燃机制
批准号:
22078185
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
徐群娜
依托单位:
学科分类:
生物质转化与轻工制造
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐群娜
中文摘要
酪素作为皮革涂饰材料在制革工业中一直占有极其重要的地位。然而,传统的该类材料不耐微生物侵蚀,成膜硬脆且功能性不足,难以满足高端市场包括民用和军工等领域对皮革及其制品的高品质需求。针对以上问题,基于申请人多年从事酪蛋白改性与功能化机制的研究基础,本项目提出:采用微胶囊技术,将酪素、MOFs、纳米Al(OH)3和抗菌剂等有机结合,构筑具有透气、阻燃及长效抗菌等性能的绿色化皮革涂饰材料。通过己内酰胺改性酪素调控涂层柔韧性;利用MOFs孔道结构及酪素固有成膜不致密性增强涂层透气性;依靠纳米Al(OH)3壳层赋予涂层阻燃性;通过优化MOFs组成并有效包覆抗菌剂,实现涂层长效抗菌,并进一步构筑功能皮革表面。本项目拟揭示合成参数对微胶囊的结构调控机制;建立微胶囊结构、涂膜结构与涂层性能之间的相关性。截至目前本项目所含研究内容鲜见报道。本研究将为新型特种皮革涂饰材料和相关领域的功能涂层材料开发提供新思路。
英文摘要
As a kind of leather finishing materials, casein plays an important role in leather-making industry. However, in most cases, traditional casein leather finishing materials can hardly meet the demand for greening and high quality leather products especially in civil and military fields. The applicant has been engaged in the modification and functionalization of natural products such as casein and its application in leather finishing. In order to solve the above problems, this project proposes to use microcapsule technology to combine casein, MOFs and nanometer Al(OH)3 with antimicrobial agents to craft a green leather finishing material with breathability, flame retardant and long-lasting antibacterial properties. Flexibility of the coating is controlled by caprolactam modification of casein. The porous structure of MOFs and the inherent membrane formation of casein are used to give good air permeability to the coating; Relying on the shell layer nanometer Al(OH)3 to achieve flame retardant property; Through screening and optimization of MOFs ligands, as well as effectively covering antimicrobial agents, long-term antibacterial coating was to be achieved, and the functional leather surface was further constructed. The structure control mechanism of composite microcapsules with synthetic parameters is to be revealed. The correlation between microcapsule structure, coating structure and its properties will be established. Up to now, there are few reports on this research field. This research will provide new ideas for the development of new special leather finishing materials and functional coating materials in related fields.
酪素在制革工业中一直占有极其重要的地位。然而,其不耐微生物侵蚀,功能性不足,难以满足高端市场对皮革及其制品的品质需求。本项目重点围绕酪素基阻燃/抗菌材料的功能化设计及其在皮革涂饰中的应用规律展开研究。.首先,基于模板法构筑酪素基MOFs复合材料,深入探讨了复合体系对涂层微结构和抗菌等性能的影响规律:获得具有六边形规整结构(200 nm,1128 m²/g,2.70 nm)的CA-CPL@ZIF-8复合材料。当该材料以0.8%负载量复合时,其对金黄色葡萄球菌产生10 mm抑菌圈,抗菌效果明显。进一步引入硅油(SO)构建的SO@CA-CPL@ZIF-8体系,通过结构重构形成菱形十二面体形貌,赋予材料pH响应疏水特性和自修复功能。.进一步,基于微胶囊法制备酪素基聚磷酸铵(APP@CA-CPL)复合材料,分别通过一步法和两步法实现阻燃皮革涂层的构筑:APP@CA-CPL为较为规整的球形结构,热稳定性高(600℃下质量仅损失47.2%),阻燃性能优异。将其应用于皮革涂饰,THR和pHRR分别降低50.23%和63.18%,LOI为32.26%;采用层层组装法构筑抗菌-阻燃型酪素基复合乳液,结果显示:含涂层的革样燃烧过程中pHRR和THR分别降低42.31%、40.97%;且壳聚糖的引入提高了皮革的抗菌性能。.与此同时,通过引入二元层状纳米阻燃材料,通过调控组分、形貌及表面特性,分别构筑层状LDH、层状水滑石-石墨烯(LDH-rGO)、类花状模板生长LDH(Temp@LDH)和类花状模板生长LDH-rGO(Temp@LDH-rGO),并引入酪素基体,生物质模板的存在确保了无机阻燃剂与高分子基体间的良好相容性。当Temp@LDH-rGO含量为3%时,涂饰皮革的LOI提升至28.1%;随着其用量增加,涂饰皮革的HRR,THR和SPR逐渐降低,说明该复合涂层材料具有较为优异的阻燃和抑烟效果。.此外,项目还拓展研究了酪素基离子凝胶的阻燃特性,进一步探索了离子液体与酪素基质的相互作用及其对材料热稳定性和阻燃性能的影响规律。.相关研究成果为酪素的功能化改性提供了理论依据,同时为阻燃/抗菌皮革涂饰材料的设计开发提供了新的研究思路,有望助力皮革行业高质量发展。
柔性皮革衬底表面构筑高粘附酪蛋白基导电水凝胶涂层及界面作用研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:徐群娜
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依托单位:
基于界面模板聚合的长效防霉/自清洁双功能酪素基纳米杂化微胶囊皮革涂饰材料
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批准号:21504049
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2015
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负责人:徐群娜
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依托单位:
国内基金
海外基金