抗菌型聚丙烯酸酯乳液的合成及性能研究

摘要

阳离子型丙烯酸酯共聚物乳液，其特点是通过加入阳离子型乳化剂使乳液带正电荷，因而对负电荷可以起到良好的平衡作用，在很多方面具有阴离子或非离子型乳液不可比拟的功能，同时聚丙烯酸酯乳液具有良好的稳定性、耐水性和耐老化性且生产成本较低;聚六亚甲基盐酸胍(PHGH)具有优异的抗菌性能，但因其分子量低，在使用过程中易流失造成抗菌效果不持久，因而限制了在抗菌应用领域的发展。为了拓展聚六亚甲基盐酸胍的应用领域，本文将聚六亚甲基胍盐通过预乳化半连续核壳乳液聚合的方法成功引入到高分子聚合物上，制备出对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌具有优异抗菌性能的聚丙烯酸酯乳液。　　本文首先马来酸酐(MA)键合到PHGH上得到带不饱和双键的功能性阳离子抗菌单体M-PHGH;通过单因素法研究了乳液聚合的条件，包括引发剂浓度、反应单体摩尔比、反应温度等对乳液性质的影响。得到制备乳液的较佳工艺条件:单体摩尔比为BA∶BMA∶M-PHGH=25∶20∶1，引发剂含量为0.8 wt％、反应温度70℃时，可得到颗粒尺寸均匀适中、稳定性好的抗菌乳液。利用多角度粒度与Zeta电位分析仪、红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等仪器对该高分子抗菌乳液乳的组成、形态及微观结构进行了表征。FT-IR表明功能性阳离子抗菌单体M-PHGH与单体BA及BMA均参与了聚合反应，成功将胍基官能团引入高分子抗菌剂中;由SEM及粒径分析可知聚丙烯酸酯乳液的乳胶粒子外观形状较规则，呈圆形状，颗粒大小比较均一，粒径分布呈现良好的单分散性。乳液乳胶粒子的平均粒径为109.90 nm，粒度分布指数PDI为0.106。　　本文使用大肠杆菌、金黄色葡萄球菌，白色念珠菌为测试菌种，研究抗菌剂聚丙烯酸酯乳液的抗菌性能，并进行抗菌机理的探索。采用二倍稀释法测得聚丙烯酸酯乳液对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的最低抑菌浓度分别为16 ppm、8 ppm、64 ppm。表明该高分子抗菌剂对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌具有很好的抗菌效果。SEM表明经过抗菌乳液作用后的细菌或真菌形态均出现不同程度的变化，细胞完整性被破坏，细胞内容物溶出。　　通过静电吸附作用，将阳离子型聚丙烯酸酯乳液用于改性蔗渣纤维素，并采用振荡摇瓶法测试改性后纤维素的抗菌性能。结果表明，阳离子胍基类聚丙烯酸酯乳液抗菌剂能够赋予蔗渣纤维素良好的抗菌效果，当添加量达到1.0％及以上时，其对大肠杆菌的抗菌率能达到90％以上。与此同时，考察了不同温度、不同浓度、作用时间对该改性蔗渣纤维素抗菌性能的影响，结果表明，抗菌蔗渣纤维素对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌具有很好的抑制效果。

目录

声明

摘要

中英文缩略词一览表

1．1 引言

1．2 抗菌剂的分类

1．2．1 无机抗菌剂

1．2．2 有机抗菌剂

1．2．3 天然抗菌剂

1．2．4 高分子抗菌剂

1．3 抗菌材料中抗菌剂的引入

1．4 制备阳离子丙烯酸酯乳液的聚合方法

1．5 高分子抗菌剂抗菌性能的评价方法

1．5．1 稀释法

1．5．2 抑菌圈法

1．5．3 振荡接触法

1．6 本课题的研究意义及内容

1．6．1 本课题的研究意义

1．6．2 本课题的研究内容

第二章 聚丙烯酸酯乳液的制备及表征

2．1 前言

2．2 实验试剂与仪器

2．3 实验部分

2．3．1 单体的纯化

2．3．2 功能化单体(M-PHGH)的合成

2．3．3 聚丙烯酸酯抗菌乳液的合成过程

2．4 性能测试与结构表征

2．4．1 固含量的测定

2．4．2 凝胶率的测定

2．4．3 转化率的测定

2．4．4 乳液的稳定性

2．4．5 粒径和Zeta电位的测定

2．4．6 FT-IR测试

2．4．7 扫描电镜SEM分析

2．5．1 FT-IR谱图

2．5．2 SEM

2．5．3 接触角测试分析

2．5．4 粒径分析

2．5．5 稳定性分析

2．5．6 不同引发剂用量对乳液性能的影响

2．5．7 不同单体比例对聚合反应的影响

2．5．8 反应温度对单体转化率的影响

2．6 本章小结

3．1 前言

3．2 实验试剂与仪器

3．3 实验部分

3．3．1 实验准备

3．3．2 二倍稀释法测定抗菌剂的MIC和MBC

3．3．4 SEM细菌形态观察

3．4 结果与讨论

3．4．1 聚丙烯酸酯乳液对E．coli和S．aureus的抗菌作用

3．4．2 聚丙烯酸酯乳液对白色念球菌的抗菌作用

3．5 本章小结

第四章 聚丙烯酸酯乳液与纤维素吸附性能研究

4．1 实验材料与方法

4．2 实验部分

4．2．1 改性聚丙烯酸酯抗菌蔗渣纤维素的制备

4．2．2 改性聚丙烯酸酯抗菌蔗渣纤维素的抗菌性能测试

4．2．3 温度对聚丙烯酸酯乳液改性蔗渣纤维素抗菌性能的影响

4．3．2 温度对抗菌性能的影响

4．3．3 作用时间对抗菌性能的影响

4．3．4 浓度对抗菌性能的影响

4．4 聚丙烯酸酯乳液／蔗渣纤维的吸附过程分析

4．5 小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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