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可固载型吡啶盐—氯胺前体的合成及应用研究

可固载型吡啶盐—氯胺前体的合成及应用研究

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作者：迟晓芳大连理工大学

学位级别：硕士

棉织物及聚氨酯(PU)材料近年来在轻工纺织、医疗卫生等领域应用广泛,但材料表面致病性微生物的附着会导致细菌感染或者交叉感染,威胁人类的生命与健康。本论文旨在将氯胺抗菌分子通过共价键固载到材料表面以制备非溶出型抗菌材料。氯胺(... 详细信息

棉织物及聚氨酯(PU)材料近年来在轻工纺织、医疗卫生等领域应用广泛,但材料表面致病性微生物的附着会导致细菌感染或者交叉感染,威胁人类的生命与健康。本论文旨在将氯胺抗菌分子通过共价键固载到材料表面以制备非溶出型抗菌材料。氯胺(NCl)化合物是一类高效广谱、可循环再生的抗菌剂。因其水溶性一般较差,固载到材料表面后致使材料亲水性降低,影响舒适度并且不利于氯胺的杀菌进程。近期已有报道吡啶盐水溶性好并且其特殊的平面结构,更易穿透细胞膜,因此广泛用于材料抗菌改性。因此本文设计将吡啶盐、氯胺前体及可偶联基团汇聚到同一分子中,设计合成4种可固载型吡啶盐-氯胺前体,并采用表面接枝方法将其共价接枝到材料表面,并进行抗菌性能测试,主要内容如下:(1)以5,5-二甲基海因、羟基吡啶及3-氯丙基乙氧基硅烷为原料,制备了两种携硅氧烷偶联基团的吡啶盐-氯胺前体1、2,结构通过1H NMR、13C NMR、HRMS确认。(2)通过“浸渍-干燥-固化”技术将抗菌剂前体1、2固载到棉织物表面,并通过FTIR、SEM、XPS及滴定分析确定固载成功。并且研究表明水溶性较差的前体2固载量较多。改性棉织物经氯化后采用ATCC 100方法进行抗菌测试,结果表明前体2改性的棉织物表现出更出色的杀菌能力,在5 min内对大肠杆菌(7.50×106 CFU/mL)、金黄色葡萄球菌(8.30×107 CFU/mL)的抗菌率分别可达到100%、99.7%。而前体1抗菌率分别可达到99.6%、82.1%。(3)以5,5-二甲基海因、羟基吡啶及五氟苯甲酸为原料制备了两种携全氟苯基叠氮(PFPA)基团的吡啶盐-氯胺前体11、12,结构经1H NMR、13C NMR、HRMS确认。(4)通过PFPA光亲和偶联技术将抗菌剂前体11、12固载到PU膜表面,并通过XPS测试确认固载成功。通过静态接触角测试确定了吡啶盐的引入,提高了PU膜的亲水性,并且烷基链短的前体12固载量较多,PU膜亲水性改性更明显。改性PU膜经氯化后采用“sandwich”法进行抗菌测试,前体12改性的PU膜表现出更出色的杀菌能力,15 min内对大肠杆菌(4.31×107 CFU/mL)减少53.2%,金黄色葡萄球菌(1.46×107 CFU/m L)减少75.5%。

关键词：吡啶盐-氯胺前体硅氧烷全氟苯基叠氮化合物抗菌棉织物抗菌聚氨酯膜

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