鹵胺聚合物納微米抗菌材料的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、有害微生物的大量繁殖，給人類生活帶來(lái)的各種影響，如食物的腐敗、傷口的感染、以及水體的污染等一直是人類亟待解決的重大難題。因而，近些年來(lái)，各種抗菌材料，如季銨鹽、金屬離子，光活化涂料，季鏻鹽和鹵胺等已被相繼報(bào)道。其中，鹵胺因具有強(qiáng)大和廣譜的殺菌性能而獲得了廣泛的關(guān)注。目前，鹵胺在抗菌涂料，抗菌織物，飲用水的消毒以及有害物質(zhì)降解等方面已獲得了實(shí)際應(yīng)用。本文合成了兩種不同類型的鹵胺聚合物納微米粒子，并對(duì)其性能和應(yīng)用作了進(jìn)一步的研究。
　

2、　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以乳液聚合的方式合成了以二氧化硅(SiO2)為核，聚苯乙烯(PS)為殼的納微米粒子(SiO2@PS N/MPs)，首先通過(guò)場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)對(duì)第一步合成的納微米粒子的形貌進(jìn)行了表征，以確定所制得納微米粒子粒徑最小時(shí)苯乙烯、二氧化硅和引發(fā)劑的比例。然后通過(guò)氯甲基和氧化態(tài)氯含量的測(cè)試確定最佳的氯甲基化和鹵胺前置體的接枝條件。其中，為保證納微米粒子在水中的分散性能，我們?cè)邴u胺前置體的接枝過(guò)程中添加了適量的三

3、甲胺，從而在納微米粒子的表面產(chǎn)生一些帶正電荷的季胺鹽以提高所制得納微米粒子的親水性。最后通過(guò)在稀次氯酸鈉溶液中氯化，得到了具有強(qiáng)大殺菌作用的含有二氧化硅-聚苯乙烯核殼結(jié)構(gòu)的鹵胺/季銨鹽聚合物抗菌納微米粒子(SiO2@PSC-QAS-DMC N/MPs)。使用紅外光譜(FTIR)、X-射線光電子能譜(XPS)、熱重分析(TGA)以及比表面積和孔隙分析(BET)對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征?？咕鷾y(cè)試結(jié)果表明：制備的SiO2@PSC-QAS-

4、DMC N/MPs的濃度為32.00μg/mL時(shí)，在50 min內(nèi)可以殺死濃度約為7.3×107 CFU/mL大腸桿菌；當(dāng)其濃度為40.00μg/mL時(shí)，在60 min內(nèi)可以殺死濃度約為2.7×107 CFU/mL金黃色葡萄球菌。儲(chǔ)存穩(wěn)定性及再生性實(shí)驗(yàn)表明：制備的SiO2@PSC-QAS-DMC N/MPs中的鹵胺官能團(tuán)具有優(yōu)良的儲(chǔ)存穩(wěn)定性及再生性能。⑵通過(guò)溶液聚合的方式，合成了丙烯酸(AA)和N,N-亞甲基雙丙烯酰胺共聚(MBAA)的

5、交聯(lián)聚合物納微米粒子(PAA/MBAA N/MPs)。在共聚的過(guò)程中，通過(guò)控制引發(fā)劑和單體的濃度、兩種單體的摩爾比以及反應(yīng)溫度，來(lái)調(diào)節(jié)納微米粒子的大小。然后通過(guò)交聯(lián)聚合物納微米粒子(PAA/MBAA N/MPs)在稀次氯酸鈉溶液的氯化，得到具有殺菌作用的交聯(lián)鹵胺聚合物抗菌納微米粒子(PAA/MBAA-Cl N/MPs)。通過(guò) FE-SEM、FTIR、XPS、DSC對(duì)材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，以及通過(guò)抗菌測(cè)試發(fā)現(xiàn)，制備的PAA/MBAA-Cl

6、 N/MPs表現(xiàn)出很好的殺菌功效。PAA/MBAA-Cl N/MPs的濃度為35.00μg/mL時(shí)，在60 min內(nèi)可以將濃度約為5.3×107 CFU/mL的大腸桿菌全部殺死，當(dāng)其濃度為45.00μg/mL時(shí)，在70 min內(nèi)將濃度約為8.9×106 CFU/mL金黃色葡萄球菌全部殺死。研究表明，PAA/MBAA-Cl N/MPs具有良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。⑶將PAA/MBAA-Cl N/MPs添加到聚氨酯溶液中，通過(guò)濕法成膜的方式制備了具

7、有抗菌性能的聚氨酯薄膜。FE-SEM表征顯示，PAA/MBAA-Cl N/MPs在聚氨酯薄膜中具有良好的分散性。通過(guò)對(duì)膜中氧化態(tài)氯的穩(wěn)定性測(cè)試表明，PAA/MBAA-Cl N/MPs中的鹵胺官能團(tuán)在膜中的穩(wěn)定性也很好。最后，對(duì)負(fù)載有鹵胺納微米粒子的聚氨酯薄膜進(jìn)行了抗菌性能測(cè)試，抑菌圈實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：聚氨酯薄膜中含有的PAA/MBAA-Cl N/MPs質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.0625％，0.25%，1.00%時(shí)，相對(duì)于金黃色葡萄球菌所產(chǎn)生的抑菌圈