季銨化聚乙烯亞胺的制備、固載化及抗菌與緩蝕特性.pdf

1、本文以聚乙烯亞胺(PEI)為原料，采用叔胺化與季銨化兩步高分子反應(yīng)過(guò)程，制備了季銨化的聚乙烯亞胺(QPEI)，考察了各種反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)的影響規(guī)律；通過(guò)紫外吸收光譜與紅外光譜對(duì)產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。研究結(jié)果表明，使用環(huán)氧丙烷，可綠色化地實(shí)現(xiàn)PEI大分子伯胺、仲胺基的叔胺化，該叔胺化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度使叔胺化程度降低，故需在低溫下進(jìn)行反應(yīng)(3℃)；以氯化芐為季銨化試劑，在50℃下30h內(nèi)可使90％以上的叔胺基實(shí)現(xiàn)季銨化，從而使PE

2、I大分子鏈中的總N原子數(shù)實(shí)現(xiàn)50％的季銨化度。 將制備的QPEI應(yīng)用于殺菌實(shí)驗(yàn)中；以大腸桿菌(E.coli)為致病菌體，重點(diǎn)研究了高分子季銨鹽QPEI的抗菌活性；采用平板活菌記數(shù)法考察了季銨化度及pH值等因素對(duì)其抗菌性能的影響規(guī)律；并采用TFC-脫氫酶活性與β-半乳糖苷酶活性?xún)煞N酶活性測(cè)定法，研究了QPEI的抗菌機(jī)理。研究結(jié)果表明，QPEI具有很強(qiáng)的抗菌能力，對(duì)濃度為10<'9> CFU/mL的菌懸液，在藥劑量為15mg/L、接

3、觸時(shí)間為4min的條件下，抗菌率可達(dá)100％；QPEI的陽(yáng)離子度對(duì)其抗菌性能影響很大，陽(yáng)離子度越高，抗菌性能越好；在一定的pH值范圍內(nèi)，pH值越高，抗菌性能越好。TTC-脫氫酶活性測(cè)定與β-半乳糖苷酶活性測(cè)定結(jié)果表明，QPEI的抗菌機(jī)理是基于殺菌過(guò)程，而不只是抑菌作用。 將制備的QPEI應(yīng)用于緩蝕實(shí)驗(yàn)中，采用靜態(tài)掛片失重法與電化學(xué)極化曲線(xiàn)測(cè)定法，研究了在硫酸溶液中QPEI對(duì)低碳鋼的緩蝕性能與緩蝕機(jī)理，并使用掃描電鏡對(duì)緩蝕樣片表面

4、膜層進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，QPEI對(duì)低碳鋼具有優(yōu)良的緩蝕作用，在0.5mol/L的硫酸介質(zhì)中，QPEI的濃度僅為5mg/L，A<,3>鋼片的腐蝕時(shí)間為72h時(shí)，緩蝕率高達(dá)91％；QPEI可同時(shí)抑制陰極過(guò)程與陽(yáng)極過(guò)程，其緩蝕作用屬混合型；在吸附成膜與聚合物成膜的協(xié)同作用下，QPEI在碳鋼表面會(huì)形成致密的膜層，因此QPEI兼具有吸附型與成膜型緩蝕劑的雙重功能；它在鋼板表面的吸附行為符合Langmuir單分子層吸附等溫式。 以硅膠

5、為載體，以γ-氯丙基三甲氧基硅烷(CP-TMS)作為偶聯(lián)劑，將PEI接枝在硅膠上。以環(huán)氧丙烷作為叔胺化試劑、氯化芐作為季銨化試劑將接枝在硅膠上的PEI季銨化，制備了硅膠接枝的聚乙烯亞銨季銨鹽水不溶抗菌材料(QPEI/SiO<,2>)。通過(guò)紅外光譜對(duì)產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征；并以大腸桿菌為致病菌體，重點(diǎn)研究了QPEI/SiO<,2>的抗菌性能，采用平板活菌計(jì)數(shù)法考察了季銨化度對(duì)QPEI/SiO<,2>抗菌性能的影響規(guī)律；采用β-半乳糖苷酶

6、及ITC-脫氫酶活性測(cè)定法，探索了QPEI/SiO<,2>的抗菌機(jī)理。研究結(jié)果表明，水不溶抗菌材料QPEI/SiO<,2>具有較強(qiáng)的抗菌能力，對(duì)濃度為10<'9>CFU/mL的菌懸液，在藥劑量為15g/L、接觸時(shí)間為10min的條件下，抗菌率可接近100％；且隨季銨化度的增大，其抗菌性能也增強(qiáng)；QPEI/SiO<,2>的抗菌機(jī)理類(lèi)似于QPEI；是基于殺菌過(guò)程，而不只是抑菌作用。與小分子消毒劑相比，水不溶高分子抗菌材料不僅由于抗菌基團(tuán)集中