新型抗菌聚氨酯复合纤维的制备及性能研究

作     者：罗昊 

作者单位：西南民族大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曾锐;谭淋

授予年度：2020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）] 080502[工学-材料学] 

主      题：聚氨酯复合物 卤胺聚合物 抗菌 抗氧化 大黄 

摘      要：细菌感染已成为全球人类健康的主要威胁之一。据统计,仅在美国,每年就有超过200万患者遭受各种生物材料的感染,导致90,000多人死亡,并估计增加了4.5-5.7亿美元的额外患者护理费用,俨然对人类社会的安全与经济造成了极大的损失。因此,对于新型抗菌材料的持续探索与开发具有重要的社会意义。通过纳米技术制备的材料体系可以精确控制其物理化学特性,具有许多独特的优势,目前抗菌纳米材料的设计已成为近年来最热门的研究主题之一。我们设计并合成了一类新型卤胺高分子,并将其加工成纳米纤维膜,通过活性成分的释放与可回收性研究,确认了其在伤口敷料应用领域具有一定的潜在价值。另外,我们将具有抗菌活性的磷酸锆(Zr P)与具有抗氧化活性的大黄粉末(Rr)共混加工成复合纤维,并验证了该纤维具备有良好的抗菌和抗氧化性能,提供出了一种制备简单且可规模化生产的复合功能纤维的思路,确认其在生物医学和包装领域具有潜在应用价值。本论文工作主要分为三个部分:第一部分,基于氯化的四甲基哌啶醇的卤胺单元,设计并合成了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为骨架的本体抗菌高分子材料,其具有优异的抗菌效果。我们将具有抗菌性能的氯化后的四甲基哌啶醇单体通过酯交换反应将其结合到了PMMA上,确认其结构并验证了其抗菌性能,抗菌率可达99.99%。第二部分,基于合成的抗菌高分子,我们利用静电纺丝技术将其加工成纳米纤维,以期作为伤口敷料,验证了材料的制备和应用的可行性。我们以第一部分合成的抗菌高分子与热塑性聚氨酯(TPU)复合并加工得到纳米纤维膜,重点研究了纳米纤维膜的活性成分释放过程与可回收性能(至少五次),为材料的可多次应用奠定了一定的基础。第三部分,以微米级的抗菌与抗氧化材料作为填充物,以简单且经济的纺丝手段制备出了一种可规模化生产的抗菌抗氧化纤维。以微米尺寸的大黄和磷酸锆为填充物,通过湿法纺丝制备了抗菌抗氧化的复合功能纤维,并验证了抗菌、抗氧化以及耐洗性(至少十次)等问题。