介孔无机抗菌材料的制备及在棉织物上的应用

论文摘要

由于无机抗菌剂广谱抗菌,抗药性小,安全性高,耐热性好而且杀菌效果持久等优点从20世纪80年代开始迅猛发展,迅速引起了人们的关注。在所有金属中,银可以广泛应用于催化,电学和光学领域,除此之外银还是一种具有广谱杀菌作用的材料,其杀菌原理与抗生素的有机抗菌不同,属于一种无机抗菌,而且让病菌无法产生抗药性。有序介孔氧化硅材料SBA-15具有巨大的比表面积和孔容,以及无毒、生物兼容性等特点,同其他普通缓释药物制剂相比,其有更大的药物负载量和更好的缓释效果,因此它被作为新型药物控缓释载体材料的研究越来越受到重视,并且取得了令人瞩目的进展。SBA-15孔径分布狭窄,孔道结构规则,其内表面存在活性基团,易于被修饰,非常有利于引入其他分子。这些固有的特征使它与其他无机载体相比,表现出对银离子更好的吸附性能。另外介孔材料的多孔结构,尤其是大于细菌尺度的孔道可以增大细菌与抗菌剂之间的接触概率,提高抗菌剂的杀菌效率,因此其在载银抗菌剂的研制上具有广阔的前景。本论文采用溶胶凝胶法,以三嵌段共聚物P123作为结构导向剂,正硅酸乙酯为硅源,制备出有序介孔氧化硅SBA-15,然后用硅烷偶联剂APTES对其进行表面改性,通过共价嫁接将带有机官能团的硅烷以共价键的形式结合在介孔材料的内表面,在温和条件下制备出性能良好的金属离子型无机抗菌材料,并研究了不同条件对载银量的影响。最后优选分散剂和粘合剂,采用浸渍的整理工艺将制备的无机抗菌剂成功用于棉织物的抗菌整理,同时进行防变色整理,并对抗菌棉织物的抗菌性能及机械性能进行测试。本文的研究内容和结论如下:（1）实验制备的SBA-15具有高度有序二维六方孔道结构,且孔径分布单一,较大的比表面积和较大的孔容,样品的比表面积采用BET法计算可以达到611m2/g,孔容为0.65cm3/g。孔道长程有序,有利于提高介孔材料药物装载的能力。（2）采用APTES对SBA-15进行了表面改性。硅烷偶联剂通过化学键的形式嫁接到介孔材料上,维持了孔道原有的长程有序结构和良好的热稳定性。（3）采用单因素分析,探讨了AgNO3溶液浓度、载银时间、载银温度对SBA-15载银量的关系。（4）优选施加固着技术,对棉织物进行抗菌和防变色整理,赋予其抗菌功能。（5）经抗菌实验表明:棉织物经过添加量为1.00%的无机抗菌剂整理后,与大肠杆菌、金黄色葡萄球菌接触1小时,杀菌率均达到100%上。抗菌棉织物除具有良好的抗菌效果外,同时还有较好的耐水洗性,经过20次水洗后抗菌率大于95%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 抗菌剂的定义及分类
• 1.1.1 天然抗菌剂
• 1.1.2 有机抗菌剂
• 1.1.3 无机抗菌剂
• 1.2 银系无机抗菌剂的杀菌机理
• 1.2.1 银离子接触杀菌机理
• 1.2.2 催化反应杀菌机理
• 1.3 载银无机抗菌剂的制备技术
• 1.3.1 离子交换法
• 1.3.2 溶胶凝胶法
• 1.3.3 有机/无机复配法
• 1.4 载银无机抗菌剂在棉织物上的应用
• 1.5 国内外载银无机抗菌剂的现状及发展趋势
• 1.6 本论文研究目的意义及主要研究内容
• 第二章 抗菌剂载体的制备与表征
• 2.1 引言
• 2.2 SBA-15 的制备
• 2.2.1 溶胶凝胶法制备SBA-15 的机理
• 2.2.2 实验过程
• 2.2.3 结果与讨论
• 2.3 SBA-15 的改性
• 2.3.1 SBA-15 改性机理
• 2.3.2 实验过程
• 2.3.3 结果与讨论
• 2.4 本章小结
• 第三章 抗菌剂的制备及表征
• 3.1 引言
• 3.2 载银量的测定
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 实验试剂及仪器
• 3.3.2 Ag/SBA-15 的制备
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 不同浓度对载银量的影响
• 3.4.2 不同载银时间对载银量的影响
• 3.4.3 不同载银温度对载银量的影响
• 3.4.4 EDS 分析
• 3.4.5 XRD 分析
• 3.4.6 TEM 分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 棉织物的抗菌整理
• 4.1 引言
• 4.2 抗菌剂的分散
• 4.2.1 实验部分
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.3 抗菌剂在棉织物上的粘合
• 4.3.1 实验部分
• 4.3.2 结果与讨论
• 4.4 抗菌织物的防变色整理
• 4.4.1 防变色机理
• 4.4.2 实验部分
• 4.4.3 结果与讨论
• 4.5 本章小结
• 第五章 抗菌棉织物的性能测试
• 5.1 引言
• 5.2 抗菌性能测试
• 5.2.1 实验部分
• 5.2.2 结果与讨论
• 5.3 耐洗涤性能测试
• 5.3.1 实验部分
• 5.3.2 结果与讨论
• 5.4 机械性能测试
• 5.4.1 实验部分
• 5.4.2 结果与讨论
• 5.5 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 研究生期间发表的论文
• 致谢