聚六亚甲基胍改性膨润土与在乳液聚合中的应用

摘要

聚六亚甲基胍(PHMG)是一种新型的阳离子聚合物,它在一定的条件下,由己二胺与盐酸胍发生缩聚反应而成。PHMG为半透明淡黄色固体,极易溶于水,而且无刺激性气味。PHMG是一种高效广谱杀菌剂,能杀灭多种细菌,杀菌率可达到100％。碱性白土是本课题组开发的新型膨润土,碱性白土表面与层间有着大量的氢氧根。可以利用多种有机物对碱性白土进行改性,制备出多功能的有机膨润土。
　　本文利用PHMG对碱性白土进行改性,由于PHMG分子链末端有着活泼的氢原子,氢原子与碱性白土中的氢氧根通过氢键结合在一起,使得碱性白土负载上胍基官能团,从而制备出具有抗菌性的膨润土。采用单因素的方法探索制备抗菌土的工艺条件,考察了反应时间、反应温度,PHMG量对于抗菌土有机含量的影响。然后利用红外光谱射线、扫描电镜、热重、X射线等技术对抗菌土结构进行表征,并且检测了抗菌土的抗菌性。分析结果表明:5.0 g碱性白土,加入50 mL蒸馏水,再加入3.0 g的PHMG,连续搅拌反应5 h是最佳的反应工艺条件。最优抗菌土的有机烧失量可达23%;抗菌土对大肠杆菌作用24 h,杀菌效率可达到99%。
　　然后将抗菌土应用于淀粉/PVA薄膜,以改善复合薄膜的综合性能。抗菌土与淀粉、PVA三者通过交联能形成空间网状结构,可以提高复合薄膜力学性能,从而制备出既具有良好力学性能,又具有着抗菌性能的新型可降解复合薄膜。通过实验证明:单因素的条件下,淀粉与PVA干基质量比为6:4、交联剂甲醛量为总质量1.5%、增塑剂甘油添加量为总质量1.5%、抗菌土为干基总量的2%时,对复合薄膜的力学性能有一定程度提高,为制备可降解型含一定抗菌性的复合薄膜提供了重要意义的参考。本文采用抑菌圈的方法对复合薄膜抗菌性进行分析,结果显示添加抗菌土的薄膜出现了明显的抑菌圈,直径约为8 mm,未添加抗菌土的薄膜并没有出现抑菌圈,从而说明复合薄膜具有一定的抗菌性。
　　同时,本文对PHMG在乳液中的应用进行了初步的探索,PHMG首先与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)进行开环加成反应,得到具有胍基官能团的大单体,再与苯乙烯进行乳液聚合反应,制备具有抗菌性的乳液。采用单因素的方法考察了乳化剂量、引发剂添加量、反应温度、苯乙烯与大单体比例等条件,对乳液乳胶粒子的平均粒径的影响。实验结果表明:单因素的条件下,乳化剂量为8%,引发剂添加量为0.5%,反应温度为60℃,苯乙烯与大单体比例为2,制备的乳液中的乳胶粒子平均粒径较小,乳液性能较好。并且考察了乳液的最小抑菌浓度,实验结果表明,制备的乳液具有明显的抗菌性。抗菌乳液的制备拓宽了PHMG的应用领域,为抗菌性能乳液的制备及应用提供了新方向。

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第一章 绪论

1.1 研究的目的和意义

1.2 研究内容

1.3 本研究实验的创新点

第二章 文献综述

2.1 聚六亚甲基胍（PHMG）概述

2.2 膨润土概述

2.3 碱性白土的制备以及应用

2.4 淀粉的概述

2.5 聚乙烯醇概述

2.6 苯乙烯概述

2.7 乳液聚合概述

第三章 抗菌土的制备

3.1 实验原理

3.2 实验前期准备工作

3.3 实验材料与设备

3.4 实验方法

3.5 结构与性能表征

3.6 结果与讨论

3.7 本章小结

第四章 抗菌土在淀粉/PVA薄膜中的应用

4.1 实验原理

4.2 实验材料与仪器设备

4.3 试验方法

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

第五章 PHMG在乳液中的应用

5.1 实验原理

5.2 实验材料与设备

5.3 功能化大单体的制备

5.4 抗菌聚合物的探索

5.5 乳液性能的检测

5.6 乳液最小抑菌浓度的检测

5.7 结果与讨论

5.8 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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