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作为阳离子抗菌剂之一的聚六亚甲基盐酸胍(PHGC),具有良好的抗菌性能,并且具有较低的细胞毒性、对皮肤无刺激、无致畸性和致癌性等的优点,被广泛应用在水处理系统、造纸行业、纺织行业、以及医疗卫生行业的抗感染类药物中。然而聚胍盐的分子量一般为2000左右,水溶性较好、极性高、粘度大、与材料相容性不好、耐加工性能较差,因此限制了其在塑料和纤维领域的应用。 利用PHGC本身含有的端胺基活性基团,和含有可反应基团的高分子基体进行反应,通过共价键的方式将聚胍盐抗菌剂固定到高分子基体中,得到侧链型的胍基高分子抗菌材料,解决由于聚胍盐的水溶性导致其在水环境中不断流失的问题,同时提高其耐加工性能和热稳定性能,拓宽其在抗菌材料领域中的应用范围。本文采用三种PHGC的改性方法,将PHGC作为侧链接枝在了高分子基体中,具体如下: (1)本文通过甲基丙烯酸缩水甘油脂(GMA)与另一乙烯基单体进行自由基共聚,采用无皂乳液聚合的方法,得到含有环氧活性基团的高分子纳米颗粒,然后将聚六亚甲基胍盐的胺基与环氧键反应得到抗菌纳米微球。根据需要抗菌处理的不同高分子基体种类来选择与GMA共聚的乙烯基单体。本文选用了苯乙烯作为GMA的共聚单体。通过傅立叶红外光谱(FTIR),核磁氢谱(1HNMR),X射线光电子能谱分析(XPS),扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对合成的抗菌纳米微球的结构、形貌进行表征。通过紫外分光光度计法分析不同反应条件下抗菌纳米微球中PHGC的接枝效率。并对抗菌纳米颗粒进行抗菌性能测试,然后将其与高分子基体共混并热压成型,测定抗菌高分子材料的抗菌性和抗菌剂的析出性能。结果表明,在60℃苯酚催化作用下PHGC的接枝率可以达到26.1%;FTIR、1HNMR和XPS结果表明PHGC以共价键的形式接枝在了微球的表面;SEM、TEM图则表明得到的抗菌纳米颗粒的粒径较接枝前的大,接枝后平均粒径在200 nm左右;接枝率为18.3%的抗菌纳米微球乳液对大肠杆菌的最小抑菌浓度(MIC)可以达到200 ppm,并且乳液的抗菌动力学结果表明,在10 min内MIC浓度下乳液抗菌率可以达到99%以上;抗菌纳米微球与高分子基体共混后材料的抗菌率也可达到99%以上。 (2)通过高温熔融接枝的方式,将马来酸酐(MA)接枝在PHGC上,得到含有双键的功能型MA-PHGC,通过FTIR和1HNMR分析其结构组成,结果表明,得到的产物为含有酰亚胺基团和酰胺基团的共混物,同时含有双键基团。将制备的MA-PHGC接枝产物和PP或LDPE通过哈克密炼机进行熔融共混,利用双键聚合或与高分子主链的自由基接枝形式将PHGC固定在高分子基体中,得到非释放型的抗菌高分子材料。对其析出实验前后的抗菌性能进行了测试,结果表明MA-PHGC添加量为1.0%的时候,析出实验前后的抗菌率都在99%以上。 (3)选用聚苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)作为PHGC的改性高分子基体,利用SMA中酸酐键和PHGC中的胺基进行反应,得到含有酰亚胺基团的抗菌母粒(SMA-PHGC),该抗菌母粒和PP、PE、PS、PA、PC等高分子基体具有良好的相容性,能够通过熔融加工的方式对高分子材料进行抗菌处理。FTIR和抽提实验表明,得到的SMA-PHGC抗菌母粒是SMA-PHGC接枝产物和PHGC的共混物。SMA-PHGC抗菌母粒能够提高其改性的高密度聚乙烯(HDPE)的拉伸性能,对其断裂伸长率和拉伸模量的影响较小,能够满足HDPE的实际应用。同时抗菌性能结果表明经过SMA-PHGC抗菌母粒改性后的HDPE、PP、PS、PA6抗菌率经过析出实验后反而增加,在PHGC绝对含量为1%的时候抗菌率达到99%以上,而纯PHGC改性的高分子基体经过析出实验后抗菌率大大降低。