纸制品是人们生产和生活中不可或缺的产品,很多种纸品都需要具有抗菌性能。而目前对具有抗菌性能的纸品研究还处于初期,同时具有抗菌功能的纸制品还需要在使用中具有一定的强度性能,尤其是湿强度性能,所以研究一种新型的适用于造纸工业的抗菌剂成为重要的研究课题。本论文将围绕这一问题开展,主要针对抗菌剂的合成和表征、抗菌剂的聚电解质自组装、抗菌剂的抗菌作用及其增强协同作用和抗菌机理进行了较为系统的研究。 本文首先合成了胍盐类、环糊精类和壳聚糖类三种造纸用抗菌剂,并对它们的分子结构和性质进行了表征。通过分子设计,合成了分子链上同时带有胍盐基团和吖丁啶鎓基团的胍盐类抗菌剂,使其能同时起到抗菌和提高湿强度的协同作用；通过对环糊精阳离子化并与小分子抗菌剂复合,以及对壳聚糖进行阳离子衍生化反应,形成了环糊精类和壳聚糖类抗菌剂。通过对反应产物的核磁共振谱和红外光谱的分析可知,通过本文中的合成方法成功制备了具有预期结构的各类抗菌剂。 本文对胍盐类抗菌剂与阴离子聚电解质的自组装过程和影响因素进行了研究。结果表明,根据不同的阴阳离子电荷的比例以及盐浓度的影响,聚电解质复合物具有不同的结构和尺寸,表现出不同的稳定性。同时,聚电解质复合物LBL膜表面形貌中的复合物粒子随自组装的过程进行而有所不同；LBL膜厚度与膜层数基本为线性关系。对胍盐类抗菌剂在纤维素纤维表面的吸附研究表明,长链的CMC可以在胍盐类抗菌剂之间形成架桥作用,使更多的胍盐类抗菌剂通过与CMC形成聚电解质复合物而间接地吸附在纤维表面。 胍盐类抗菌剂和壳聚糖类抗菌剂通过与阴离子聚电解质复合后,可以同时起到抗菌和增强的协同作用,本文对这两类抗菌剂的作用进行了较为系统的研究。胍盐类抗菌剂的最低抑菌浓度值都随着HMDA含量的提高而提高。阴离子聚电解质的分子量、聚电解质复合物的比例、加入量和接触时间都对纸页的抗菌性能有重要的影响。胍盐类抗菌剂胍盐类抗菌剂与羧甲基纤维素钠形成聚电解质复合物后加入纸页中可以显著提高纸页的干强度和湿强度,随着HMDA单体含量的增加,纸页的湿强度总体上呈现下降的趋势。对壳聚糖抗菌剂的抗菌性和增强性的协同作用研究表明,阳离子化的壳聚糖的最低抑菌浓度值与分子量有关；阳离子化壳聚糖与CMC形成复合物后则对抗菌性能有所降低。将阳离子化壳聚糖和羧甲基纤维素钠组成聚电解质复合物后加入纸页中可以大幅提高纸页的各项强度性能。本文所合成的造纸用抗菌剂都为带有正电荷的分子,它们一般先通过静电作用吸附到细菌细胞膜表面,然后再通过各种不同的抗菌机理将细菌杀灭。本文主要通过原子力显微镜、激光共焦显微镜和UV吸收法对胍盐类抗菌剂和环糊精类抗菌剂的抗菌机理进行了研究。研究表明,带有正电荷的胍盐类抗菌剂,可以引起细菌细胞膜的破坏,使大分子的有机物质流出细胞膜,从而导致细菌死亡；而环糊精类抗菌剂则在细菌表面形成聚集体,通过抑制细菌的新陈代谢而杀灭细菌,它并没有引起细菌细胞膜的破坏。