论文部分内容阅读
近几十年来,由细菌感染引发的疾病事件,严重威胁着人类的健康和安全。为了控制细菌感染引起的传染病的广泛传播,抗菌材料因其可以有效抑制微生物的生长而引起了人们广泛的研究兴趣。其中,卤胺抗菌聚合物以其有效的广谱杀菌性、长期稳定性、可再生性和对人类环境安全性而被广泛地研究。本文合成了一种卤胺聚合物纳米粒子和一种非环状卤胺前置体聚合物,制备了一种非环状卤胺接枝棉纤维材料。主要内容如下:通过5,5-二甲基海因与溴丙烯反应成功合成了3-烯丙基-5,5-二甲基海因(ADMH),并通过核磁和红外对其结构进行了表征。通过ADMH和丙烯酸(AA)在溶液中的聚合反应合成了卤胺前置体聚合物纳米粒子[P(ADMH-AA)NPs],然后通过简单的氯化反应合成了卤胺聚合物纳米粒子[P(ADMH-Cl-AA)NPs]。合成的P(ADMH-Cl-AA)NPs的粒径可以通过调节引发剂和ADMH的量来控制,平均粒径在22-736 nm之间。不同粒径的P(ADMH-Cl-AA)NPs的氧化态氯含量在0.23-6.08%之间。通过FTIR和XPS对P(ADMH-Cl-AA)NPs的化学结构和组成进行了分析,通过场发射电镜和粒径分析仪对P(ADMH-Cl-AA)NPs的形貌和粒径分布进行了分析。紫外光照射下稳定性试验结果表明:粒径小的P(ADMH-ClAA)NPs的卤胺官能团在紫外光照射下的稳定性优于粒径大的P(ADMH-Cl-AA)NPs的卤胺官能团稳定性。P(ADMH-Cl-AA)NPs中卤胺官能团再生性和储存稳定性实验结果表明:所有不同粒径的P(ADMH-Cl-AA)NPs的卤胺官能团均展现出了良好的再生性和储存稳定性。抗菌测试结果表明:所有不同粒径的P(ADMHCl-AA)NPs对大肠杆菌和金黄葡萄球菌均展现了优异的杀菌性能。平均粒径为22 nm的P(ADMH-Cl-AA)NPs对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的最低杀菌浓度分别为在64ppm和128 ppm;平均粒径为375 nm的P(ADMH-Cl-AA)NPs对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的最低杀菌浓度为20 ppm;平均粒径为736 nm的P(ADMHCl-AA)NPs对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的最低杀菌浓度为4 ppm。当P(ADMHCl-AA)NPs含有相同的氧化态氯含量时,粒径小的P(ADMH-Cl-AA)NPs的杀菌速度快于粒径大的P(ADMH-Cl-AA)NPs。平均粒径为22 nm的P(ADMH-Cl-AA)NPs在1分钟的接触时间内几乎杀死全部的大肠杆菌,在5分钟的接触时间内杀死全部的金黄葡萄球菌;平均粒径为375 nm的P(ADMH-Cl-AA)NPs在10分钟的接触时间内杀死全部的大肠杆菌和金黄葡萄球菌;平均粒径为736 nm的P(ADMH-Cl-AA)NPs在15分钟的接触时间内杀死全部的大肠杆菌和金黄葡萄球菌。丙烯酸(AA)与N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)通过溶液聚合得到含有非环状卤胺前置体官能团的混聚物P(AA-MBAA),然后在室温条件下使用1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化将其接枝到棉纤维的表面上,从而得到非环状卤胺前置体接枝棉纤维P(AAMBAA)-cotton,最后在次氯酸钠溶液中氯化得到非环状卤胺接枝棉纤维P(AAMBAA-Cl)-cotton。通过FE-SEM和XPS对制备的P(AA-MBAA)-cotton的结构进行了表征。抗菌性能测试结果表明制备的P(AA-MBAA-Cl)-cotton可以在30分钟内将浓度为5.78×107 CFU/mL的金黄葡萄球菌和浓度为7.58×108 CFU/mL的大肠杆菌全部杀死。另外,拉伸强度测试表明:棉纤维在接枝和氯化后几乎保持了原来的拉伸强度,说明接枝和氯化过程没有破坏棉纤维的结构。