学校代码分类号学号硕士专业学位论文聚氨酯材料的表面功能化改性及抗菌性能研究专业学位类别工程硕士专业领域化学工程作者姓名范艳静指导教师梁杰答辩日期年月日万方数据万方数据万方数据万方数据上海师范大学硕士学位论文摘要摘要微生物与人类的关系十分密切，它是把锋利的双刃剑，在给人类带来巨大利益的同时也带来“残忍”的破坏。对有害细菌微生物的防治与杀灭直是人类在卫生保健方面工作的重点。从古代利用银铜器及贝壳天然抗菌材料到十八世纪人工合成有机抗菌剂再到二十世纪无机抗菌材料的发展，随着人类文明的进步及科技的发展，人类与细菌微生物的斗争也取得丰硕成果。抗菌聚氨酯材料由于其安全无毒，特别是其突出的耐热性，可以用于不同行业多种制品上，逐步走向百姓的日常生活。目前我国抗菌制品涉及家电建材纺织轻工等多个行业，具体产品有抗菌冰箱抗菌塑料管材抗菌涂料抗菌衣服抗菌生活用品等千余种，生产抗菌产品的企业有近千家。总之我国是世界制造业大国，作为与国际接轨的环保型产品，抗菌产品产业化速度已进入快车道，中国抗菌产业的发展空间巨大。因此，寻求能够化学键合的抗菌基团，从而使得制备的抗菌产品稳定性好和抗菌持久，成为当前研究的热点。在聚氨酯材料表面改性时，本论文采用两种方法。以异氰酸酯为基本原料，分别与不同的抗菌剂如季铵盐和卤胺进行化学键合，制备了系列的抗菌聚氨酯涂层材料，并且研究了它们的性能。用十六烷基二甲基叔胺和环氧氯丙烷作为原料合成了含活泼羟基的长碳链季铵盐。采用种简单温和的工艺，通过含活泼羟基的季铵盐和异佛尔酮二异氰酸酯及聚乙二醇的化学反应制备了含有季铵盐官能团的抗菌聚氨酯涂层材料。应用傅里叶变换红外光谱元素分析和核磁共振氢谱来确定含活泼羟基的季铵盐和抗菌聚氨酯涂层材料的化学结构，结果表明成功制备了含活泼羟基的季铵盐和抗菌聚氨酯涂层材料。力学性能水接触角和吸水率测试表明键合的季铵盐官能团，引入的聚乙二醇，明显改善了聚氨酯涂层薄膜的亲水性，且可保持优良的力学机械性能。抗菌实验的结果表明以浓度为的金黄色葡萄球菌作为测试菌种，七种含不同季铵盐量的聚氨酯涂层薄膜的抑菌圈大小分别为和.。这说明聚氨酯涂层薄膜中的季铵盐含量越高，聚氨酯涂层薄膜的抗菌功效越强。用廉价易得的，二甲基海因和环氧氯丙烷反应合成含有活泼环氧基团的卤胺前置体，加入碱后环氧基团开环变成羟基，从而使得变成含活泼羟基的卤胺前置体。经过稀释的次氯酸钠溶液完成了氯化，合成了含有活泼羟基的卤胺化合物。通过含活泼羟基的卤胺化合物和异佛尔酮二异氰酸酯及聚乙二醇的化学反应制备了含有卤胺官能团的抗菌聚氨酯涂层材料。傅里叶变换红外光谱结果表明卤胺官能团被成功固载到聚氨酯涂层材料中。力学性能水接触角和吸水率测试表万方数据摘要上海师范大学硕士学位论文明键合卤胺官能团后，聚氨酯涂层薄膜的亲水性变差，但力学机械性能和拉伸性能良好。抗菌实验的结果表明以浓度为的金黄色葡萄球菌作为测试菌种，四种含不同卤胺官能团量的聚氨酯涂层薄膜的抑菌圈大小分别为.和.。这表明聚氨酯涂层薄膜中卤胺官能团的浓度越高，聚氨酯涂层薄膜的抗菌功效越强。关键词季铵盐聚氨酯涂层卤胺薄膜抗菌万方数据.,,.万方数据,.,.,.,.,.,,.,.,,.,,.,.万方数据上海师范大学硕士学位论文目录目录摘要第章绪论.抗菌材料抗菌材料的定义.抗菌材料的应用抗菌纤维制品抗菌塑料制品医疗卫生方面的应用抗菌涂料抗菌剂在水处理中的应用聚氨酯物理共混和表面涂覆无机抗菌剂有机抗菌剂天然抗菌剂其他抗菌剂.化学共混接枝共聚嵌段共聚其他.复合改性.抗菌聚氨酯的应用及发展.抗菌聚氨酯的应用抗菌聚氨酯的发展.抗菌聚氨酯的国内外研究状况本课题提出的目的和设计方案.第章含季铵盐官能团的聚氨酯涂层材料的制备及抗菌性能研究引言实验部分.实验试剂实验仪器实验过程.,二羟基丙基十六烷基二甲基氯化铵的制备.含季铵盐官能团聚氨酯涂层材料的制备.成膜.涂层材料表征核磁共振谱图元素分析仪.万方数据目录上海师范大学硕士学位论文场发射扫描电镜傅立叶变换红外光谱涂层薄膜的性能测试.测定涂层薄膜的抗拉强度与弹性模量的变化水接触角实验吸水率测试抗菌实验.培养基的制备菌液的准备抗菌测试.结果与讨论.的表征红外光谱分析核磁共振谱图分析.的元素分析结果含季铵盐官能团的聚氨酯涂层材料的表征.红外光谱分析场发射扫描电镜.含季铵盐官能团聚氨酯涂层材料的力学性能分析.水接触角.吸水率测试分析.抗菌实验.结论.第章含卤胺官能团的聚氨酯涂层材料的制备及抗菌性能研究引言实验部分.实验试剂实验仪器实验过程.的制备.的氯化过程.氯含量的测定含卤胺官能团的聚氨酯涂层材料的制备.成膜.涂层材料的表征.场发射扫描电镜傅立叶变换红外光谱涂层薄膜的性能测试.测定涂层薄膜的抗拉强度与弹性模量的变化水接触角实验吸水率测试抗菌实验结果与讨论.的表征.万方数据上海师范大学硕士学位论文目录.的分析.的稳定性分析.含卤胺官能团聚氨酯涂层材料的表征.场发射扫描电镜含卤胺官能团聚氨酯涂层材料的红外光谱分析.含卤胺官能团的聚氨酯涂层材料的力学性能分析.水接触角.吸水率测试分析.抗菌实验.结论.第章总结.参考文献致谢.万方数据上海师范大学硕士学位论文第章第章绪论随着人们对环境微生物的研究和认识水平的不断提高，在利用微生物有益性的同时，也十分警惕其作为病原菌的危害性。在全球经济体化使世界各国逐步融为个整体，尤其在今天这个密切联系和高度流通的世界里，如何控制和消灭有害细菌及病毒的生长和繁殖，仍然是与人类健康息息相关的重要课题。另方面，随着人们生活水平的逐步提高，对环境和自身健康的重视程度也不断提高。因此，如何减少微生物对于环境以及人体的危害，直以来成为人们急需解决的问题。近年来高分子材料工业的迅猛发展，聚氨酯以其卓越的性能优异的力学性能弹性性能成膜性软硬度可调节范围广等和低廉的价格广泛应用于各个领域，食品加工医疗卫生包装工业涂料粘黏剂轻工和家电等的应用受到市场的青睐。但高分子材料制品在使用和存放过程中，在适宜的温度和湿度条件下极易生长和繁殖细菌，其结果不但使材料断裂，制品颜色变黄等，而且严重威胁人类的健康。经过多年的发展，抗菌材料的开发和应用方面都已取得了很大的进展，而且对抗菌剂的研究也在不断进行中。所以，研究开发具有高效广谱的新型抗菌材料已成为高技术新材料研发和开发的热点之。抗菌制品作为健康型产品出现以来受到社会和消费者的欢迎，但是无论是我国还是抗菌材料发展较好的日本及欧美，在抗菌制品刚出现时都出现了利用抗菌材料制备的抗菌制品泛滥的现象，以“概念”宣传为中心，脱离产品具体使用要求和使用环境，出现无秩序的抗菌大潮，引起社会各界的批评。目前随着抗菌制品市场的壮大，系列抗菌产品的行业标准都已经制定或正着手制定，为抗菌材料的健康发展提供了保证。拓宽现有抗菌材料的应用领域，进步开发目前现有抗菌材料的用途是目前抗菌材料发展的个方向。我们相信抗菌材料在家电日常生活等领域会得到越来越多的应用。随着人们对抗菌材料研究开发的深入，抗菌材料定会更好地造福人类。.抗菌材料目前，微生物污染已成为了世界各国普遍关注的热点问题，关系到人类的健康经济的发展和社会的稳定。人类生存的环境中存在着数量巨大种类繁多的细菌，随时随地都在威胁着人们的健康，引起了系列严重问题。致病性细菌的传播和蔓延更是严重危及到人们正常的生活。人们在日常生活中不可避免地接触到诸多带有各种各样致病菌的日用品。随着科学技术的发展和生活质量的提高，人们对自身生存环境提出了更高的要求。如何有效预防生活环境中各类病原性微万方数据第章上海师范大学硕士学位论文生物对人类健康的影响和危害，以及避免由此引发的各种感染性疾病已成为社会共识。研发杀菌能力强无毒副作用节能环保的抗菌材料是个具有社会意义的重大课题。抗菌的概念对于能够杀灭或抑制微生物的材料，人们通常都叫抗菌材料，材料自身具有抑制和杀灭微生物的功能，通常也叫抗菌性能。也就是说，所谓的“抗菌”实际上是指抵抗各种微生物的功能，包括抵抗细菌霉菌真菌甚至病毒等多种微生物，是种广义的抗菌概念，比较准确地说是叫做“抗微生物”功能。但是在实际应用操作和概念定义中如目前轻工行业制定的抗菌塑料抗菌性能测试标准，往往还将仅具备抗细菌功能的狭义材料也叫抗菌材料，这是抗菌概念，材料仅保证具备抑制或杀灭细菌的功能，而不能保证对其他微生物品种的抑制作用。在英文中，广义的抗菌概念为，狭义的抗菌可译作。在实际应用过程中，广义和狭义的抗菌概念往往是混合使用，经常不做具体的说明，希望能够根据上下文分辨出抗菌的实际含义，不能混淆。目前在介绍抗菌材料中经常会接触部分与抗菌性能直接相关表征材料抗菌性能程度的系列提法，现将有关主要提法的具体概念介绍如下。灭菌指将待处理体系中的所有微生物包括微生物的孢子等生态形式都完全除去或使之丧失活性的过程。消毒指破坏待处理体系中微生物的过程，但消毒过程般对微生物孢子无效，消毒不需要杀灭体系中所有微生物，只需要达到预定的处理要求，般需要将体系中的致病和条件致病的微生物除去或使之失去活性。杀菌指将待处理体系中的微生物营养体和繁殖体杀死的过程。抑菌抑制微生物生长繁殖的作用，抑制待处理体系中微生物的活性，使之繁殖能力降低或停滞繁殖的过程。防菌指采取定措施防止物品性能因微生物的破坏而下降的过程和技术。抗菌是个泛指名词，包括灭菌杀菌消毒抑菌防霉防腐等。抗菌材料的定义目前，抗菌材料更多的是通过添加定的抗菌剂，从而使材料具有抑制或杀灭其表面细菌能力的类新型功能材料。由于抗菌材料能够杀灭和抑制玷污在其表面的微生物，可保持材料的自身清洁状态，因而被广泛采用于制备健康型制品。抗菌材料中的主要有效成分是抗菌剂,。抗菌剂为些微生物高度敏感的化学成分，即能抑制微生物生长的物质。在普通材料中添加抗菌剂即可制得抗菌万方数据上海师范大学硕士学位论文第章材料。抗菌材料的应用.抗菌纤维制品抗菌纤维是在纤维加工过程中，引入具有抗菌活性的助剂，使具有抗菌功能的类纤维。抗菌剂可以防止有害微生物对纤维的破坏，还可以避免使用者因接触微生物污染的纤维制品而受到的疾病威胁。可用于抗菌纤维制备的抗菌剂主要包括季铵盐胍类二苯醚及其衍生物脲类有机硅金属离子及其化合物等。通常采用原丝改良法和后处理法两种方法制备抗菌纤维。原丝改良法是指先将抗菌剂添加到聚合物中经混合均匀后再纺丝。聚丙烯腈和黏胶抗菌纤维的加工通常采用原丝改良法。原丝改良法制备的抗菌纤维具有的抗菌性耐久，不受磨损和水洗的影响等优点。后处理法是指通过纤维制品表面