PET表面溶胶-凝胶SiO2-AgCl抗菌薄膜制备及性能研究

摘要

在材料表面制备抗菌薄膜以使材料获得抗菌性能，对改善人们生活卫生健康状况具有重大的意义。本论文以正硅酸乙酯(TEOS)和硝酸银(AgNO3)为主要原料，采用溶胶-凝胶分步水解法，引入有机γ-氯丙基三乙氧基硅烷(CPTES)和分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，通过浸渍提拉在聚酯(PET)表面成功制备了厚度均匀、具有良好透光率、膜基结合力、耐水性、耐磨损性及抗菌性的SiO2-AgCl复合薄膜。并研究了镀膜过程中分散剂种类、CPTES添加量、基体预处理、膜层数、溶胶陈化时间、复合溶胶配比、热处理时间等参数对薄膜性能的影响。
　　采用扫描电镜(SEM)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线能谱仪(EDS)分别分析了薄膜表面形貌、成分及结构；采用接触角测量仪测量薄膜表面接触角；用轴向拉伸试验、机械折叠试验和摩擦磨损试验评价薄膜的膜基结合力及耐磨性；通过浸泡试验评价薄膜溶解率与溶胀度进而反映薄膜耐水性；最后采用贴膜法评估薄膜抗大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的性能。
　　EDS测试表明，SiO2-AgCl薄膜的主要组成元素为C、O、Si、Ag，并且其原子百分比符合溶胶配比；FTIR与XPS检测结果表明，加入硅烷偶联剂CPTES使SiO2-AgCl复合溶胶硅氧网络结构在水解缩合反应过程中发生Si-OH基团缩合为Si-O-Si基团的反应，从而提高了薄膜的耐水性、疏水性及膜基结合力。
　　通过研究分散剂种类、硅烷偶联剂CPTES添加量、基体预处理、膜层数、溶胶陈化时间、复合溶胶配比、热处理时间等参数对薄膜性能的影响，表明分散剂PVP可提高薄膜透明度和疏水性；当nCPTES:nTEOS=1时薄膜具有良好透光率、疏水性、耐水性及膜基结合力，继续增大nCPTES:nTEOS时耐磨性能提高，但其他性能无明显变化；膜层数增加可获得优良疏水性与耐磨性能的薄膜；陈化时间延长，膜基结合力逐渐提高；复合溶胶配比中AgCl溶胶增加可提高薄膜透光率，但疏水性能下降；热处理8小时后可获得较高膜基结合力。
　　抗菌检测结果表明，所有SiO2-AgCl复合薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均达到99％以上，改变膜层数、溶胶陈化时间、热处理时间等工艺参数对薄膜抗菌性能无显著影响，通过时效处理与浸泡处理证明当薄膜中银含量满足VAgCl:VSiO2≥0.5时薄膜具有耐候性与耐水性。因此保证薄膜中的含银量是具有持久抗菌作用的必要前提。

目录

PET表面溶胶-凝胶SiO2-AgCl抗菌薄膜制备及性能研究

PREPARATION AND SURFACE PROPERTIES OF ANTIBACTERIAL FILM CONTAINING SiO2-AgCl ON PET BY SOL-GEL

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 抗菌剂的分类及作用机理

1.3抗菌薄膜的制备方法

1.4 抗菌薄膜研究现状

1.5 抗菌薄膜研究现状

1.6 本课题研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1 实验材料

2.2 实验设备

2.3 实验步骤

2.4实验参数

2.5 SiO2-AgCl复合薄膜的表征方法

第3章 溶胶成分对SiO2-AgCl复合薄膜性能的影响

3.1 分散剂种类对SiO2-AgCl复合薄膜化学键及性能的影响

3.2 硅烷偶联剂添加量对SiO2-AgCl复合薄膜化学键及性能影响

3.3 本章小结

第4章 SiO2-AgCl复合薄膜性能影响因素的研究

4.1 镀膜工艺参数对薄膜疏水性能的影响

4.2 镀膜工艺参数对SiO2-AgCl复合薄膜透光率的影响

4.3 镀膜工艺参数对膜基结合力的影响

4.4 镀膜工艺参数对耐磨损性能的影响

4.5 本章小结

第5章 SiO2-AgCl复合薄膜抗菌性能研究

5.1 表面成分分析

5.2 抗菌性能的影响因素

5.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

致 谢