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聚氨酯材料的表面功能化改性及抗菌性能研究
發(fā)布時(shí)間：2016-11-07來源：花都集團(tuán)作者：admin
微生物與人類的關(guān)系十分密切，它是一把鋒利的雙刃劍，在給人類帶來巨大利益的同時(shí)也帶來“殘忍”的破壞。對(duì)有害細(xì)菌微生物的防治與殺滅一直是人類在衛(wèi)生保健方面工作的重點(diǎn)。從古代利用銀銅器及貝殼天然抗菌材料到十八世紀(jì)人工合成有機(jī)抗菌劑再到二十一世紀(jì)無機(jī)抗菌材料的發(fā)展，隨著人類文明的進(jìn)步及科技的發(fā)展，人類與細(xì)菌微生物的斗爭(zhēng)也取得豐碩成果。<br> 抗菌聚氨酯材料由于其安全無毒，特別是其突出的耐熱性，可以用于不同行業(yè)多種制品上，逐步走向百姓的日常生活。目前我國(guó)抗菌制品涉及家電、建材、紡織、輕工等多個(gè)行業(yè)，具體產(chǎn)品有抗菌冰箱、抗菌塑料... 微生物與人類的關(guān)系十分密切，它是一把鋒利的雙刃劍，在給人類帶來巨大利益的同時(shí)也帶來“殘忍”的破壞。對(duì)有害細(xì)菌微生物的防治與殺滅一直是人類在衛(wèi)生保健方面工作的重點(diǎn)。從古代利用銀銅器及貝殼天然抗菌材料到十八世紀(jì)人工合成有機(jī)抗菌劑再到二十一世紀(jì)無機(jī)抗菌材料的發(fā)展，隨著人類文明的進(jìn)步及科技的發(fā)展，人類與細(xì)菌微生物的斗爭(zhēng)也取得豐碩成果。
抗菌聚氨酯材料由于其安全無毒，特別是其突出的耐熱性，可以用于不同行業(yè)多種制品上，逐步走向百姓的日常生活。目前我國(guó)抗菌制品涉及家電、建材、紡織、輕工等多個(gè)行業(yè)，具體產(chǎn)品有抗菌冰箱、抗菌塑料管材、抗菌涂料、抗菌衣服、抗菌生活用品等千余種，生產(chǎn)抗菌產(chǎn)品的企業(yè)有近千家?？傊覈?guó)是世界制造業(yè)大國(guó)，作為與國(guó)際接軌的環(huán)保型產(chǎn)品，抗菌產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化速度已進(jìn)入快車道，中國(guó)抗菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間巨大。因此，尋求能夠化學(xué)鍵合的抗菌基團(tuán)，從而使得制備的抗菌產(chǎn)品穩(wěn)定性好和抗菌持久，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
在聚氨酯材料表面改性時(shí)，本論文采用兩種方法。以異氰酸酯為基本原料，分別與不同的抗菌劑如季銨鹽和鹵胺進(jìn)行化學(xué)鍵合，制備了一系列的抗菌聚氨酯涂層材料，并且研究了它們的性能。
?。?）用十六烷基二甲基叔胺和環(huán)氧氯丙烷作為原料合成了含活潑羥基的長(zhǎng)碳鏈季銨鹽。采用一種簡(jiǎn)單溫和的工藝，通過含活潑羥基的季銨鹽和異佛爾酮二異氰酸酯及聚乙二醇的化學(xué)反應(yīng)制備了含有季銨鹽官能團(tuán)的抗菌聚氨酯涂層材料。應(yīng)用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、元素分析和核磁共振氫譜（HNMR）來確定含活潑羥基的季銨鹽和抗菌聚氨酯涂層材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明成功制備了含活潑羥基的季銨鹽和抗菌聚氨酯涂層材料。力學(xué)性能、水接觸角和吸水率測(cè)試表明：鍵合的季銨鹽官能團(tuán)，引入的聚乙二醇，明顯改善了聚氨酯涂層薄膜的親水性，且可保持優(yōu)良的力學(xué)機(jī)械性能?？咕鷮?shí)驗(yàn)的結(jié)果表明：以濃度為105 CFU/mL的金黃色葡萄球菌作為測(cè)試菌種，七種含不同季銨鹽量的聚氨酯涂層薄膜的抑菌圈大小分別為22.24、23.81、25.06、25.95、26.24、28.10和29.17 mm。這說明聚氨酯涂層薄膜中的季銨鹽含量越高，聚氨酯涂層薄膜的抗菌功效越強(qiáng)。
?。?）用廉價(jià)易得的5，5-二甲基海因（DMH）和環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)合成含有活潑環(huán)氧基團(tuán)的鹵胺前置體（GHE），加入堿后環(huán)氧基團(tuán)開環(huán)變成羥基，從而使得GHE變成含活潑羥基的鹵胺前置體（GHOH）。經(jīng)過稀釋的次氯酸鈉溶液完成了氯化，合成了含有活潑羥基的鹵胺化合物 Cl-GHOH。通過含活潑羥基的鹵胺化合物Cl-GHOH和異佛爾酮二異氰酸酯及聚乙二醇的化學(xué)反應(yīng)制備了含有鹵胺官能團(tuán)的抗菌聚氨酯涂層材料。傅里葉變換紅外光譜（FTIR）結(jié)果表明：鹵胺官能團(tuán)被成功固載到聚氨酯涂層材料中。力學(xué)性能、水接觸角和吸水率測(cè)試表明：鍵合鹵胺官能團(tuán)后，聚氨酯涂層薄膜的親水性變差，但力學(xué)機(jī)械性能和拉伸性能良好。抗菌實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明：以濃度為106 CFU/mL的金黃色葡萄球菌作為測(cè)試菌種，四種含不同鹵胺官能團(tuán)量的聚氨酯涂層薄膜的抑菌圈大小分別為25.19、27.48、29.57和31.80 mm。這表明聚氨酯涂層薄膜中鹵胺官能團(tuán)的濃度越高，聚氨酯涂層薄膜的抗菌功效越強(qiáng)。
抗菌聚氨酯材料由于其安全無毒，特別是其突出的耐熱性，可以用于不同行業(yè)多種制品上，逐步走向百姓的日常生活。目前我國(guó)抗菌制品涉及家電、建材、紡織、輕工等多個(gè)行業(yè)，具體產(chǎn)品有抗菌冰箱、抗菌塑料管材、抗菌涂料、抗菌衣服、抗菌生活用品等千余種，生產(chǎn)抗菌產(chǎn)品的企業(yè)有近千家?？傊覈?guó)是世界制造業(yè)大國(guó)，作為與國(guó)際接軌的環(huán)保型產(chǎn)品，抗菌產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化速度已進(jìn)入快車道，中國(guó)抗菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間巨大。因此，尋求能夠化學(xué)鍵合的抗菌基團(tuán)，從而使得制備的抗菌產(chǎn)品穩(wěn)定性好和抗菌持久，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
在聚氨酯材料表面改性時(shí)，本論文采用兩種方法。以異氰酸酯為基本原料，分別與不同的抗菌劑如季銨鹽和鹵胺進(jìn)行化學(xué)鍵合，制備了一系列的抗菌聚氨酯涂層材料，并且研究了它們的性能。
?。?）用十六烷基二甲基叔胺和環(huán)氧氯丙烷作為原料合成了含活潑羥基的長(zhǎng)碳鏈季銨鹽。采用一種簡(jiǎn)單溫和的工藝，通過含活潑羥基的季銨鹽和異佛爾酮二異氰酸酯及聚乙二醇的化學(xué)反應(yīng)制備了含有季銨鹽官能團(tuán)的抗菌聚氨酯涂層材料。應(yīng)用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、元素分析和核磁共振氫譜（HNMR）來確定含活潑羥基的季銨鹽和抗菌聚氨酯涂層材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明成功制備了含活潑羥基的季銨鹽和抗菌聚氨酯涂層材料。力學(xué)性能、水接觸角和吸水率測(cè)試表明：鍵合的季銨鹽官能團(tuán)，引入的聚乙二醇，明顯改善了聚氨酯涂層薄膜的親水性，且可保持優(yōu)良的力學(xué)機(jī)械性能?？咕鷮?shí)驗(yàn)的結(jié)果表明：以濃度為105 CFU/mL的金黃色葡萄球菌作為測(cè)試菌種，七種含不同季銨鹽量的聚氨酯涂層薄膜的抑菌圈大小分別為22.24、23.81、25.06、25.95、26.24、28.10和29.17 mm。這說明聚氨酯涂層薄膜中的季銨鹽含量越高，聚氨酯涂層薄膜的抗菌功效越強(qiáng)。
?。?）用廉價(jià)易得的5，5-二甲基海因（DMH）和環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)合成含有活潑環(huán)氧基團(tuán)的鹵胺前置體（GHE），加入堿后環(huán)氧基團(tuán)開環(huán)變成羥基，從而使得GHE變成含活潑羥基的鹵胺前置體（GHOH）。經(jīng)過稀釋的次氯酸鈉溶液完成了氯化，合成了含有活潑羥基的鹵胺化合物 Cl-GHOH。通過含活潑羥基的鹵胺化合物Cl-GHOH和異佛爾酮二異氰酸酯及聚乙二醇的化學(xué)反應(yīng)制備了含有鹵胺官能團(tuán)的抗菌聚氨酯涂層材料。傅里葉變換紅外光譜（FTIR）結(jié)果表明：鹵胺官能團(tuán)被成功固載到聚氨酯涂層材料中。力學(xué)性能、水接觸角和吸水率測(cè)試表明：鍵合鹵胺官能團(tuán)后，聚氨酯涂層薄膜的親水性變差，但力學(xué)機(jī)械性能和拉伸性能良好。抗菌實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明：以濃度為106 CFU/mL的金黃色葡萄球菌作為測(cè)試菌種，四種含不同鹵胺官能團(tuán)量的聚氨酯涂層薄膜的抑菌圈大小分別為25.19、27.48、29.57和31.80 mm。這表明聚氨酯涂層薄膜中鹵胺官能團(tuán)的濃度越高，聚氨酯涂層薄膜的抗菌功效越強(qiáng)。
