抗菌型高吸水性樹脂的合成及性能研究.pdf

1、在陽離子抗菌劑中,最悠久、最常用的結(jié)構(gòu)為季銨(膦)鹽抗菌劑。目前已廣泛用于醫(yī)療衛(wèi)生,食品工業(yè),及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。本文以溴乙烷(EB)、溴己烷(HB)、溴十二烷(DB)和甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(DMAEA)為原料,制備N,N'-二甲基,N-烷基甲基丙烯酰氧乙基溴化銨(烷基-乙基、已基、十二烷基)(DMAEA-RB),產(chǎn)物提純后用IR、1H-NMR表征其結(jié)構(gòu)。將此三種含有不同鏈長烷基的強(qiáng)親水性季銨鹽功能單體與陰離子單體丙烯酸(AA)和非

2、離子單體丙烯酰胺(AM)共聚,制備高吸水性抗菌材料。用傅立葉紅外光譜(FTIR)、熱重分析法(TG)、差示掃描量熱法(DSC)等對樹脂結(jié)構(gòu)、吸水性能和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,并用平板涂布計(jì)數(shù)法探討了樹脂對大腸桿菌(E.coli),金黃色葡萄球菌(S.hyicus)的抗菌性能。主要內(nèi)容如下： 1.介紹了高吸水樹脂的概況、抗菌劑的分類、抗菌高分子的制備、抗菌性能的測試方法以及抗菌性吸水樹脂的發(fā)展趨勢,并提出將陽離子單體和陰離子單體采用反

3、相懸浮聚合法,合成具有特殊吸水性能的抗菌材料,利用不同強(qiáng)親水基團(tuán)的協(xié)同效應(yīng)來改善抗菌材料的吸水性能,獲得綜合性能良好的高吸水性抗菌材料。 2.考察了單體濃度、中和度、單體配比、引發(fā)劑及交聯(lián)劑等因素對樹脂吸水性能的影響。結(jié)果表明,相同條件下用K2S2O8引發(fā)合成的樹脂P[AA-AM-(DMAEA-RB)](R-ethyl/hexyl/dodecyl),其最大吸去離子水倍率分別為1035mL/g、782mL/g、497.9mL/g,

4、吸0.9wt％NaCl溶液倍率分別為114mL/g、87mL/g、60mL/g：用K282O8-NaHSO3引發(fā)合成的P[AA-AM-(DMAEA-HB)],其最大吸去離子水倍率為1440mL/g,吸0.9wt％NaCl溶液倍率為118mL/g。 3.用茶袋稱重法研究了P[AA-AM-(DMAEA-EB)]在不同鹽溶液中的吸液性能,研究發(fā)現(xiàn),離子強(qiáng)度、螯合作用、-N+(R4)Br-的離解是限制樹脂吸液率的重要因素。因分子鏈上-C

5、OOH、-COONa、-N+(R4)Br三種基團(tuán)的協(xié)同作用,P[AA-AM-(DMAEA-EB)]的吸水率隨pH值的增大,分別在酸性和堿性區(qū)域各存在一個(gè)溶脹最高點(diǎn),而P[AA-AM]卻只在弱酸性區(qū)存在一個(gè)溶脹最高點(diǎn)。 4.粒徑為125～250μm的顆粒狀樹脂P[AA-AM-(DMAEA-RB)]具有較高的吸水速率和優(yōu)良的保水性,吸水速率順序?yàn)镻[AA-AM-(DMAEA-DB)]>P[AA-AM-(DMAEA-HB)]>P[AA

6、-AM-(DMAEA-EB)],前5min,其吸水過程主要由高分子鏈段松弛控制。樹脂水凝膠的TG-DTA測試發(fā)現(xiàn),樹脂主要靠其三維空間網(wǎng)絡(luò)作用吸附貯存大量的自由水。對三種微球樹脂進(jìn)行DSC測試,雖然其共聚組成不均一,但都只表現(xiàn)出一個(gè)玻璃化溫度,且樹脂在200℃以下具有良好的熱穩(wěn)定性,滿足加工應(yīng)用的要求。 5.在無菌0.9wt％NaCl溶液中,用K2S2O8引發(fā)合成的P[AA-AM-(DMAEA-RB)]樹脂分別對E.coli、S

7、.hyicus進(jìn)行抗菌活性測試,并對P[AA-AM-(DMAEA-DB)]進(jìn)行死菌吸附測試,同時(shí)對R1N(CH3)2R2]+Br-型季銨鹽的抗菌機(jī)理作出解釋。結(jié)果表明,P[AA-AM-(DMAEA-DB)]對死菌存在不可逆的吸附過程。整體上,P[AA-AM-(DMAEA-RB)]對E.coli、S.hyicus的抗菌活性表現(xiàn)為P[AA-AM-(DMAEA-DB)]>P[AA-AM-(DMAEA-HB)]>P[AA-AM-(DMAEA-E

8、B)],且P[AA-AM-(DMAEA-RB)]對E.coli表現(xiàn)出的抗菌活性優(yōu)于S.hyicus。當(dāng)P[AA-AM-(DMAEA-RB)]與菌液接觸時(shí),隨著接觸時(shí)間增長,P[AA-AM-(DMAEA-DB)]的抗菌性增強(qiáng),接觸液上層的活菌個(gè)數(shù)N(t)逐漸減少,其抗菌性隨DMAEA-DB含量增加,抗菌性也逐漸增大。而P[AA-AM-(DMAEA-EB)]、P[AA-AM-(DMAEA-HB)]的接觸液上層活菌個(gè)數(shù)N(t)在30min后有