季铵化卤胺聚合物改性纳米金刚石的制备与性能研究

作     者：彭雪峰 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邢晓东

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：季铵盐 卤胺 纳米金刚石 分散性 抗菌 再生性 

摘      要：近年来,微生物威胁人类安全和健康成为社会关注的焦点。抗菌材料作为有效抑制细菌感染的手段,其研发尤其是新型抗菌材料的研发不断引起重视。抗菌材料广泛应用于水净化系统、医疗器械、食品包装、食物保鲜、卫生设施等领域内。纳米金刚石具有优异的力学、光学、热学性质,有广阔的应用前景,最近其在抗菌领域的研究得到关注。卤胺化合物因具有良好的广谱杀菌性、稳定性和再生性,对人体和环境安全等优点而受到关注,卤胺通过释放氧化态氯离子,破坏细胞基质,促使细菌死亡。季铵盐类抗菌剂特别是高分子季铵盐表面由于其带有的丰富正电荷可以吸附到细菌表面并杀死细菌,研究表明季铵盐基团表面电荷可以改善纳米粒子分散性能。本文以纳米金刚石为载体通过两种方法制备了两种高分子季铵盐型卤胺改性的纳米金刚石复合粒子,并对其化学组成、分散性能和抗菌能力等进行了深入研究。具体研究内容如下:1、聚阳离子型卤胺改性的纳米金刚石复合抗菌材料(PCN-NDs)。以纳米金刚石为载体,用季铵化卤胺高分子对其成功改性,制备了聚阳离子型卤胺改性的纳米金刚石颗粒。利用红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1HNMR)、透射电镜(TEM)、热重分析(TG)以及X-射线光电子能谱(XPS)等对纳米颗粒的化学组成、分散性能等进行表征分析。通过抗菌动力学实验和最小抑菌浓度测试等手段来评价比较所制备抗菌材料的抗菌性能。实验结果表明:聚阳离子改性对纳米粒子具有明显的解团聚效果,大幅提升了分散性能,可以将纳米金刚石团聚体分离成40-50nm。PCN-NDs抗菌纳米颗粒在和细菌接触15 min时间内即可杀死100%的***,5min内杀死100%的***。此外还发现PCN-NDs具备良好的再生性和储存稳定性。2、卤胺改性壳聚糖/纳米金刚石复合抗菌材料(Cl-DMH-CTS-NDs)。以纳米金刚石为载体,在纳米金刚石表面组装卤胺改性壳聚糖,成功制备卤胺改性壳聚糖/纳米金刚石颗粒。利用红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1HNMR)透射电镜(TEM)、热重分析(TG)以及Zeta电位等对纳米复合粒子的化学组成、分散性能等进行表征分析。通过抗菌动力学测试、最小抑菌浓度测试等手段来评价比较制备抗菌材料的抗菌性能。实验结果表明,改性方案有效的改善了纳米金刚石的分散稳定性;Cl-DMH-CTS-NDs抗菌纳米颗粒在和细菌接触30 min的时间内,即可杀死100%的***和的***。Cl-DMH-CTS-NDs具备良好的再生性,释放活性氯后能够通过简单的氯化再生。