在scCO2中嵌入氯胺季铵盐聚硅氧烷杀菌剂改性PET纤维的研究

摘要

材料表面的抗菌改性是能够大大扩展材料在医疗、服装等日常领域的应用。卤胺和季铵盐由于价格低、杀菌范围广、来源丰富等优点，成为最为常用的杀菌基团。季铵盐利用正电荷吸引并穿入带负电的病菌细胞壁，杀菌时不消耗、稳定性好、但是杀菌效率较低、且对革兰氏阴性菌不敏感。卤胺通过释放带正电的卤离子氧化病菌细胞内的受体，杀菌效率高、易消耗但可再生、不易引起抗药性。同时含有卤胺和季铵盐双官能团的杀菌基团，不仅在机理上互补，而且由于季铵盐增加了杀菌基团的水溶性，通过正电荷吸引病菌，能使卤胺充分接触和灭杀细菌。组合卤胺和季铵盐，发挥其协同作用，在保持各自原有的优良性能的同时，有望增加杀菌范围和效率。
　　本论文首先合成含有氯胺和季铵盐双官能的聚硅氧烷杀菌剂，利用5,5?二甲基海因与3?溴?1?氯丙烷发生亲核取代反应，生成3?(3?氯代丙基)?5,5?二甲基海因(CPDMH)的氯胺前驱体；其次，聚甲基含氢硅油(PMHS)与丙烯酸二甲胺基乙酯发生硅氢化加成反应，引入叔胺结构；氯胺前驱体(CPDMH)与叔胺发生季铵盐化反应，合成一种含有海因环侧基季铵盐的聚硅氧烷；最后，用次氯酸叔丁酯对海因环进行氯化反应，生成含有氯胺季铵盐聚硅氧烷杀菌剂。本论文考察温度、醇封剂等因素对反应的影响，采用红外光谱(FT?IR)、X射线光电子能谱(XPS)、核磁共振氢谱(1HNMR)等仪器检测各产物的生成，并计算相应的产率。
　　聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维有强度高、质轻、化学性质稳定等优良特性，在医疗、服装等领域有着广泛的应用。本论文采用PET纤维作为模板，把新合成的氯胺季铵盐双官能聚硅氧烷杀菌剂在50oC，28MPa的超临界二氧化碳（scCO2）中，渗入到PET纤维表层。通过SEM和XPS对聚硅氧烷杀菌剂涂层进行表征。通过重量法计算，在PET纤维表面形成一个70nm的涂层。本论文采用AATCC1996标准的杀菌方法，表明该涂层能有效杀死金葡萄球菌和大肠杆菌，而没有涂层的PET纤维明显不具备杀菌效果。PET纤维上的涂层经过反复水洗、储存以及紫外线照射等测试，表现出耐洗涤、耐储存、活性氯可再充、杀菌效率高等优点。超临界二氧化（scCO2）浸渍方法使用二氧化碳作溶剂，避免强酸、强碱、有毒的试剂。这种方法不需要用共价键将基材与杀菌剂结合，因此可应用于任何成分的基材。
　　本论文合成新的具有高效杀菌效果的氯胺季铵盐双官能团聚硅氧烷杀菌剂，通过超临界渗入改性PET，为其他化学基材提供一种简单的、实用的和环境友好型的改性方法。

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摘要

Abstract

Contents

1 绪论

1.1 引言

1.2 杀菌剂的研究现状

1.3 杀菌改性方法的研究现状

1.4 课题选择

2 氯胺季铵盐双官能聚硅氧烷杀菌剂的合成

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 氯胺前驱体3?(3?氯丙基)?5,5?二甲基海因(CPDMH)的合成

2.4 次氯酸叔丁酯的制备

2.5 氯胺季铵盐双官能聚硅氧烷的合成

2.6 结果与讨论

2.7 小结

3 PET 纤维的超临界CO2 改性

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 对PET 纤维进行改性及表征

3.4 结果与讨论

3.5 小结

4 抗菌涂层的抗菌活性测试及其洗涤、储存稳定性

4.1 引言

4.2 实验菌种、原料及设备

4.3 氯胺季铵盐聚硅氧烷杀菌剂涂层抗菌测试

4.4 氯胺季铵盐聚硅氧烷杀菌剂涂层稳定性测试

4.5 结果与讨论

4.6 小结

5 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的学术成果