PVC/季铵盐-SiOx抗菌纳米复合材料的研究

摘要

21世纪，抗菌材料在健康方面所起的作用日益凸显。PVC作为用途极广的通用树脂之一，赋予PVC抗菌功能不仅拓展了其应用领域、同时也加快了其功能化进程。随着PVC制品在室内装饰及输水管道上的普遍应用，与人们的接触日益紧密。而PVC加工所需增塑剂使细菌较易在其表面附着生长，造成了疾病传播等危害。材料的抗菌特性可阻断细菌传染链，使人们的健康得到保障。 本文研究了抗菌纳米复合材料的制备与应用。主要内容包括：表面高分子季铵化的纳米SiOx抗菌颗粒(简称Q-SiOx)的制备及性能研究，PVC/Q-SiOx抗菌纳米复合材料的制备及性能研究，比较各种PVC抗菌材料性能及进行中等工业化规模试验。 Q-SiOx抗菌颗粒的制备是以纳米SiOx为载体，通过活化剂处理、高分子聚乙烯亚胺(PEI)接枝及烷基化修饰，使其表面形成高分子季铵盐。通过抗菌率测试，Q-SiOx颗粒对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌均有较强的杀灭效果(抗菌率达90％左右)。对放置超过12个月的颗粒抗菌测试后，其抗菌率基本无变化，说明通过共价接枝制备的Q-SiOx属于非缓释抗菌剂，其具备良好的抗菌长效的特点。PI荧光染色与电镜观察等微观抗菌行为研究表明，Q-SiOx颗粒的抗菌过程是通过破坏细胞膜结构来实现的，电镜照片直观地表现出细胞破坏程度的变化，展现了颗粒抗菌的微观机理。 开展了抗菌Q-SiOx在PVC材料中的应用研究。通过熔融共混挤出的方法，制备了PVC/Q-SiOx抗菌纳米复合材料。材料的抗菌效果、力学性能检测结果表明，Q-SiOx含量为1％的材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别达到89％和92％；与对照PVC材料相比，其拉伸强度和冲击强度分别提高了66.3％和124.1％；经过自然放置(>12个月)并加速老化试验后，材料的抗菌性能稳定保持，表现出良好的抗菌长效特性。通过构建模型，从分子水平推测了其抗菌与力学改性作用的机理，包括表面抗菌作用过程、颗粒结合作用及纳米力学改性效果。 基于PVC/Q-SiOx抗菌纳米复合材料的基础上进行了扩大规模试验，将Q-SiOx应用于PVC型材，母粒及管材。对产品的抗菌及力学等性能进行了评价，结果表明其抗菌效果及力学性能均表现良好。通过母粒制备的二次混合方法，不仅使产品获得了更好的力学性能，同时也获得了抗菌母粒产品。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1抗菌、抗菌剂及抗菌材料

1.2无机抗菌剂

1.3有机(高分子)抗菌剂

1.4高分子材料引入抗菌基团的方式

1.5高分子抗菌复合材料

1.6研究意义及研究内容

第二章抗菌纳米颗粒Q-SiOx的制备及性能

2.1引言

2.2材料与设备

2.3实验方法

2.4结果与讨论

2.5本章小结

第三章PVC/Q-SiOx复合抗菌材料的制备及性能

3.1引言

3.2材料与设备

3.3实验方法

3.4结果与讨论

3.5本章小结

第四章多种抗菌材料制备的中试及性能对比

4.1引言

4.2材料与设备

4.3实验方法

4.4结果与讨论

4.5本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

致 谢

主要参考文献

附录