有抗菌功能的可聚合乳化剂的合成及应用研究

论文摘要

季铵盐类阳离子杀菌剂具有抑制和杀灭微生物的效应。带季铵盐抗菌官能团的单体可以聚合制成不溶性高分子抗菌剂,以其不溶于水也不溶于有机溶剂的性质避免了在使用过程中的毒性、余毒、刺激性及使用安全性等问题。本文首先以丙烯酸为母体,采用PCl3酰化生成丙烯酰氯,接着与二甲基乙二胺反应合成叔胺中间体,再与溴代烷反应得到系列丙烯酰胺类阳离子可聚合乳化剂（Ⅰ系列）,电喷雾质谱表征产品结构正确。将Ⅰ系列可聚合乳化剂用于苯乙烯-丙烯酸丁酯体系的乳液聚合中,相对于传统阳离子乳化剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB,除I1外都具有良好的乳化性能,聚合结果好,PDI小于0.1,乳胶粒呈单分散性,乳液贮存稳定性良好。形成的乳胶膜浸入水中30d后,CTAB、I2、I3和I4的吸水率分别为90%、10.2%、55.6%和54.9%,CTAB的吸水率是12的8.82倍、13的1.62倍和14的1.64倍。本文还合成了系列的既含有季铵盐阳离子基团、又含非离子基团的丙烯酰胺型可聚合乳化剂（J系列）。质谱表征产品结构正确,两相滴定法确定J1、J2、J3、J4和J5的阳离子活性物含量分别为36.95%、38.25%、28.49%、35.35%和31.95%。将J系列可聚合乳化剂（J1除外）应用于醋酸乙烯酯—丙烯酸丁酯—叔碳酸乙烯酯—甲基丙烯酸六氟丁酯的乳液聚合当中,聚合结果均很好,PDI小于0.1,乳胶粒呈单分散性。相对于CTAB,J2和J3的冻融稳定性得到提高,所有聚合物乳液均具有很好的冻融、贮存和耐电解质稳定性。CTAB、J2、J3和J5的乳胶膜浸入水中30d后吸水率分别为105.51%、93.66%、37.09%、13.5%,CTAB的吸水率是J2的1.13倍,J3的2.84倍,J5的7.82倍。研究了I、J系列以及本课题组以前合成的E、F系列可聚合乳化剂的抗菌性能。I1、I2、I3和I4本身对大肠杆菌的MIC和CTAB接近,杀菌能力很好。对于大肠杆菌,I2、I3和I4乳胶膜的杀菌效果与CTAB相近：洗脱后,I3和I4乳胶膜杀菌效果明显优于CTAB,尤其是I4；J3和J5乳胶膜的杀菌效果洗脱前后基本不变,J3和J5的乳胶膜对大肠杆菌的杀菌效果具备了持久的可能性。I3、I4、J2、J3、J4、J5、F2和F5制得的涂料对大肠杆菌表现了非常好的抗菌性能,I3、I4、J2、J3、J4和J5的抗菌率均为100%,F2为96.5%,F5为99.66%；对金黄色葡萄球菌,F2、F5、E1和E3制得的涂料的抗菌率分别为98.83%、99.17%、91.67%和94.44%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 高分子抗菌材料
• 1.1.1 抗菌材料中抗菌剂（基团）的引入
• 1.1.2 季铵盐类杀菌剂
• 1.2 乳液聚合用可聚合乳化剂的研究进展
• 1.3 阳离子可聚合乳化剂
• 1.3.1 阳离子可聚合乳化剂的分类
• 1.3.2 阳离子可聚合乳化剂的研究进展
• 1.4 丙烯酰胺可聚合乳化剂
• 1.4.1 阴离子型
• 1.4.2 阳离子型
• 1.5 最佳可聚合乳化剂行为与最佳聚合方式的实施方法
• 1.6 本论文的研究目的和研究内容
• 2 Ⅰ系列丙烯酰胺类阳离子可聚合乳化剂的合成及应用研究
• 2.1 Ⅰ系列丙烯酰胺类阳离子可聚合乳化剂的合成与结构表征
• 2.1.1 丙烯酰氯的合成
• 2.1.2 二甲氨基乙基丙烯酰胺的合成
• 2.1.3 丙烯酰胺乙基二甲基长碳链烷基溴化铵的合成
• 2.2 Ⅰ系列丙烯酰胺阳离子可聚合乳化剂表面活性的测定
• 2.3 Ⅰ系列可聚合乳化剂对单体乳化性能的研究
• 2.4 Ⅰ系列阳离子可聚合乳化剂在乳液聚合中的应用
• 2.4.1 乳液聚合结果
• 2.4.2 电解质稳定性
• 2.4.3 冻融稳定性
• 2.4.4 贮存稳定性
• 2.4.5 乳胶膜耐水性
• 2.4.6 键合率的测定
• 2.4.7 乳胶膜的红外光谱
• 2.5 实验部分
• 2.5.1 实验药品
• 2.5.2 实验仪器
• 2.5.3 Ⅰ系列阳离子可聚合乳化剂的合成
• 2.5.4 临界胶束浓度CMC
• 2.5.5 乳液聚合凝胶量的测定
• 2.5.6 固含量的测定及单体转化率的计算
• 2.5.7 键合率的测定
• 2.5.8 乳胶粒粒径测定
• 2.5.9 膜耐水性的测定
• 2.5.10 贮存稳定性
• 2.5.11 电解质稳定性
• 2.5.12 冻融稳定性
• 2.6 小结
• 3 J系列含阳、非离子的丙烯酰胺类可聚合乳化剂的合成及应用研究
• 3.1 J系列含阳、非离子的丙烯酰胺类可聚合乳化剂的合成及表征
• 3.1.1 丙烯酸二甲氨基乙酰胺的合成
• 3.1.2 缩水甘油醚中间体的合成
• 3.1.3 J系列含阳、非离子的丙烯酰胺类可聚合乳化剂的合成及表征
• 3.1.4 J系列含阳、非离子的丙烯酰胺型可聚合乳化剂的表面性能
• 3.2 J系列可聚合乳化剂的应用
• 3.2.1 J系列可聚合乳化剂乳化性能
• 3.2.2 J系列可聚合乳化剂在乳液聚合中的应用
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 药品
• 3.3.2 仪器
• 3.3.3 J系列可聚合乳化剂的合成
• 3.3.4 两相滴定法测定乳化剂中阳离子活性物的含量
• 3.3.5 临界胶束浓度CMC
• 3.3.6 乳液聚合凝胶量和固含量的测定
• 3.3.7 键合率的测定
• 3.3.8 乳胶粒粒径测定
• 3.3.9 膜耐水性的测定
• 3.3.10 贮存稳定性
• 3.3.11 电解质稳定性
• 3.3.12 冻融稳定性
• 3.4 小结
• 4 抗菌性能研究
• 4.1 乳化剂自身抗菌性
• 4.2 乳胶膜的抗菌性能研究
• 4.3 涂料的抗菌性测试
• 4.3.1 聚合物涂料的制备
• 4.3.2 I、J系列涂料抗菌性测试
• 4.3.3 E、F系列涂料抗菌性测试
• 4.4 抗菌性结果分析
• 4.5 实验部分
• 4.5.1 实验药品
• 4.5.2 仪器
• 4.5.3 最小抑菌浓度（MIC）测定
• 4.5.4 乳胶膜抗菌测试
• 4.5.5 涂料的制备
• 4.5.6 涂料抗菌测试
• 4.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A MS图
• 附录B 乳胶膜红外谱图
• 附录C 乳液的粒径分布图
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢