【摘 要】
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近年来,羧甲基纤维素（CMC）因为其优异的生物相容性、生物降解性、生物安全性以及成膜稳定性等,在食品包装、医药和涂料生产等方面都获得到了广泛的应用。然而由于CMC缺少生物抗菌活性,限制了其应用范围。对CMC进行化学改性和修饰,不仅可以赋予其抗菌特性,还可以改善其机械性能。咪唑鎓盐作为一种新兴的离子液体,具有高稳定性、优异的抗菌活性以及与生物质材料良好的相容性,因此在抗菌包装领域具有较大的应用前景。
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近年来,羧甲基纤维素（CMC）因为其优异的生物相容性、生物降解性、生物安全性以及成膜稳定性等,在食品包装、医药和涂料生产等方面都获得到了广泛的应用。然而由于CMC缺少生物抗菌活性,限制了其应用范围。对CMC进行化学改性和修饰,不仅可以赋予其抗菌特性,还可以改善其机械性能。咪唑鎓盐作为一种新兴的离子液体,具有高稳定性、优异的抗菌活性以及与生物质材料良好的相容性,因此在抗菌包装领域具有较大的应用前景。基于以上研究背景,本论文以羧甲基纤维素为原料,开展羧甲基纤维素基抗菌材料的制备与性能调控,主要研究内容及结果如下:（1）采用封闭体系合成法制备不同烷基链长度的咪唑鎓盐（AIM）并探究其抗菌性能。当烷基链长度为12时,咪唑鎓盐的抗菌活性最优,对大肠杆菌（E.coli）和金黄色葡萄球菌（S.aureus）的抑菌直径分别为3.90 cm和3.82 cm。此外,通过溶液浇铸法制备了含有1-烯丙基-3-十二烷基咪唑鎓盐（AIMC12）的AIMSC薄膜。发现CMC与淀粉（SR）的比例对复合薄膜的机械性能和透湿性能影响较大。当CMC和SR的比例为1:1时,复合材料的拉伸强度最大为4.5 MPa,断裂伸长率为111.6%,杨氏模量为1.4 GPa,透湿量为589g/m2/day。复合薄膜对E.coli和S.aureus均表现出优异的抗菌活性,AIMSC-1-1复合薄膜对E.coli和S.aureus的抑菌直径最大分别为3.50 cm和3.02 cm。（2）固定CMC和SR的添加比例（1:1）,改变AIMC12的含量,制备AIMC12/SR/CMC（AIMSC）复合薄膜,发现随着AIMC12含量的增加,AIMSC复合薄膜的抗菌性、热稳定性、力学性能、阻湿性均增强。当AIMC12的含量为0.7～0.9 mmol时,各项性能指标达到最佳,其中AIMC12-7对E.coli和S.aureus具有最佳抑菌活性,抑制直径分别达到了 4.20 cm和4.15 cm。（3）采用封闭体系法合成1,3-二烯丙基咪唑鎓盐（DIm）,再经过硫醇烯光聚合反应,合成带有不同电荷量的咪唑鎓盐复合溶液,最后通过溶液浇铸法与SR/CMC复合制备AIMC12/DIm/SR/CMC（ADSC）抗菌复合薄膜。结果表明,ADSC复合薄膜的抗菌活性与表面电荷量呈正相关,其中表面电荷最高的ADSC-01薄膜对E.coli和S.aureus的抑菌直径分别为3.20 cm和3.00 cm,水接触角为67°,并展示出良好的热稳定性。本文基于羧甲基纤维素独特的网络结构,结合SR良好的机械特性制备了 AIMSC和ADSC复合抗菌薄膜。通过研究影响复合薄膜力学、抗菌等性能的因素,优化制备工艺,弥补了传统抗菌材料稳定性及抗菌持久性不佳等不足,在食品包装生产和存储领域中有着潜在的应用价值。
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