壳聚糖交联冠醚-纳米银分子组装抗菌材料的研究

摘要

皮革制品因其优良的卫生性能、舒适的手感、自然美丽的外观和高雅的品位而深受人们喜爱。但由于皮革及其制品是皮胶原蛋白的加工产品，其中含有真菌生长繁殖所必需的氮、碳、氧、氢及矿物质等营养物质，空气中的霉菌孢子一旦落于皮革之上，即可获得丰富的营养，在一定的温度、湿度及pH条件下极易生长繁殖。同时，皮革生产过程中使用的加脂剂、涂饰剂及脱脂软化工艺中所用酶制剂的残留物等，亦均有利于霉菌的寄生。霉变使皮革发出难闻的气味，失去光泽，老化，甚至使皮革粒面霉变、脆裂，不仅影响皮革的外观，而且显著降低皮革的物理机械性能，严重影响其销售和使用性能。本论文利用资源丰富的壳聚糖和对金属离子及零价金属均有良好吸附性能的冠醚合成了二苯并-18-C-6冠醚交联壳聚糖(CTSG)作为纳米银制备过程中的吸附剂和保护剂，初步探讨了以纳米银为抗菌主体的冠醚交联壳聚糖载纳米银的复合物(ACTSG)的防霉性能。以期开发一种可在皮革生产中直接应用的新型防霉剂。 论文主要包括三个部分，第一部分首先利用苯甲醛与壳聚糖的氨基反应制得Schiff碱壳聚糖，实现对C<，2>位上氨基的保护；合成了二苯并-18-C-6冠醚和4,4’-二溴二苯并-18-C-6冠醚，并以4,4’-二溴二苯并-18-C-6冠醚为交联剂，使之与Schiff壳聚糖分子中C<,6>位上的羟基发生横向交联形成网络状结构，此网络状结构中嵌有一定的冠醚单元；最后在酸性条件下脱去Schiff碱保护基团，保留了壳聚糖上的氨基，制得兼有壳聚糖和冠醚双重结构和特性的二苯并-18-C-6冠醚交联壳聚糖(CTSG)。通过红外光谱(FT—IR)，差示扫描量热仪(DSC)、和质谱(MS)确证了这一系列产物的结构。合成的CTSG结构中含有大量的氨基和羟基，从而其具有良好的水溶性，符合实验设想，以此作为 制备纳米银的保护剂。第二部分主要优化了纳米银的制备条件，研究了水合肼/硝酸银的摩尔比、CTSG用量、温度及水合肼和硝酸银浓度对纳米银粒径的影响。研究表明：在40℃时，水合肼/硝酸银(浓度为0.1mol/l)摩尔比为6:1，CTSG用量为0.4g时得到粒径约为30～40nm的纳米银颗粒。温度升高有利于加快反应速度，但CTSG防止颗粒团聚的作用相对于升高温度增加粒子碰撞聚集的机会有所减小，以40℃和60℃为宜，粒径最小；在保持摩尔比不变的情况下，水合肼和硝 酸银浓度的增加会使纳米银颗粒粒径增大。试验发现CTSG做为一种新的吸附剂和保护剂能有效阻止银颗粒晶粒的长大和团聚，并能使反应体系稳定存在。得到CTSG与纳米银的复合物ACTSG。 第三部分主要通过测定最低抑菌浓度MIC值和抑菌圈评价了纳米银防霉剂ACTSG的防霉性能，其对四种霉菌(常现青霉、绳状青霉、产黄青霉、土曲霉)的MIC值分别为20mg/l，5mg/l，10mg/l，10mg/l；浓度为350mg/l的纳米银防霉剂溶液对四种霉菌的抑菌圈直径分别为32.56mm，一，◎，33.86mm，对绳状青霉的抑菌效果最好。应用试验中，以加脂革为试样，当ACTSG的使用量达蓝皮重的5％或8％，可达到1级防霉效果，在合格范围之内。 以上研究表明：合成的CTSG能有效阻止银颗粒晶粒的长大和团聚，并使反应体系稳定存在。同时，防霉试验也显示出良好的效果。预期这种将纳米材料组装到具有一定特性的改性大分子材料上的方法将为开发具有高效广谱抗菌 活性、安全无毒、稳定性高、分散性好的新型皮革防霉材料提供一种新思路。

目录

文摘

英文文摘

1引言

2冠醚光联壳聚糖的合成及表征

3纳米银的制备与表征

4纳米银防霉剂的防霉性能评价

5结论

参考文献

附录

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