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胍类低聚物具有高效、低毒且广谱的杀菌效果,可应用于众多领域。本文研究了胍盐低聚物的合成、结构及影响抗菌活性的因素并将其键合到聚合物基体上,拓展胍盐低聚物的应用领域。
首先,以不同碳链长度的二胺与盐酸胍熔融缩聚,合成四种胍盐低聚物。红外和核磁的结果显示,四种低聚物具有相同的官能团结构。电喷雾离子飞行质谱的结果进一步表明,二胺和盐酸胍的缩聚反应产物都存在3类主要的线型产物,以及4类由此衍生的支化和环化产物,其结构上具有一致性。然而,它们的表面张力随重复单元碳链长度的增加而减小,即疏水性增强。对抗菌活性(MIC)与溶血活性(HC50)的测试表明,疏水性越强,抗菌性能越好,同时溶血性和细胞毒性也就越大。根据各胍盐低聚物HC50/MIC比值,可提供不同抗菌场合的选择性。热失重(TG/DTG)结果显示各低聚物的分解温度都大于350℃,可作为添加剂用于塑料、纤维等基体树脂中。
进一步,通过改变己二胺和盐酸胍的摩尔比,控制反应时间和温度,分步合成分子量分布较窄,结构组分较单一的胍盐低聚物。以连续稀释法测试各步产物对三种微生物的最低抑菌浓度(MIC),结果表明:PHMG的平均分子量越高,抗菌活性越好;三种线型结构对抗菌活性的贡献相同。
最后,用马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯等修饰PHMG,使其端基带有活性双键,进一步接枝在聚丙烯链上。另外,将PHMG与马来酸酐改性的聚丙烯和聚丙烯腊反应,同样制备得到抗菌母粒(PP-g-PHMG和PPw-g-PHMG),再与PP共混制得抗菌材料。测试了PHMG的接枝率、材料表面能随时间及PHMG浓度的变化,发现PPw-g-PHMG向材料表面迁移的能力大于PP-g-PHMG;聚乙二醇改性的PHMG,向表面迁移的能力进一步增强。PHMG键合至PP后,热稳定性得到了提高。用抑菌圈法表征材料的抗菌活性,当PHMG的添加量在1%以上时,对革兰氏阴性和阳性菌的抑菌圈直径均大于14mm,是一类性能良好的抗菌材料。