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有害微生物广泛存在于周围环境中,对人类日常生活造成严重的负面影响。为了抵抗有害微生物的侵害,为人类健康生活保驾护航,近年来,具有一定抗菌效果的材料应运而生。在这些抗菌材料中所用到的抗菌剂主要有金属及金属氧化物、季铵盐化合物、壳聚糖、卤胺化合物等。卤胺化合物因其高效、持久、可再生的抗菌性能而备受关注;季铵盐也是常见的一类抗菌剂,并广泛应用于工业生产中。随着人类对抗菌产品需求的提高以及有害微生物耐药性的增强,有必要开发研制新型的、复合型抗菌剂,用以制备性能良好的高效抗菌材料。基于卤胺化合物在杀菌时的接触氧化机理以及季铵盐的静电亲和性能,本课题设想将卤胺化合物/季铵盐整理到基质上,通过分析卤胺化合物和季铵盐两种抗菌剂在抗菌过程中的相互作用,探究季铵盐的静电吸引作用能否对卤胺化合物的接触氧化过程产生积极影响,为制备新型高效的抗菌材料提供出新的思路。首先选用了一种卤胺化合物前驱体5,5-二甲基-3-(3’-三乙氧基硅丙基)-乙内酰脲(SPH)和一种季铵盐N-(3-三乙氧基硅丙基)-N’N-二甲基十八烷基氯化铵(SPODA),并通过轧烘焙(PDC)和轧烘(PD)两种工艺将其整理到棉织物上。抗菌结果显示,经PDC工艺整理的样品Cotton/SPH-Cl/SPODA能够在30 min内杀灭0.65 log(65.32%)的大肠杆菌,高于同种工艺下样品Cotton/SPH-Cl对大肠杆菌的抗菌效果(0.46 log);同样,经PD工艺整理的样品Cotton/SPH-Cl/SPODA抗菌效率显著高于同种工艺下样品Cotton/SPH-Cl的抗菌效果,表明SPH-Cl与SPODA具有一定的协同作用效果。不同整理工艺之间对比可见,经PD工艺整理的样品Cotton/SPH-Cl和Cotton/SPH-Cl/SPODA的抗菌性能明显好于经PDC工艺整理的样品的抗菌性能,这种差异可能是由样品亲疏水差异导致的。研究发现,SPH-Cl耐紫外性能差,引入二氧化钛后,体系的耐紫外稳定性明显提升。但本体系实验成本较大,在整理过程中用到了溶剂乙醇,一定程度上限制了其在实际生产中的应用,且通过传统轧烘焙工艺制备得到的棉织物样品抗菌效率较低,有待进一步改善。为了提高整理后织物的抗菌效果,降低生产成本,保证整理工艺的安全性,选用了一种兼具卤胺前驱体和季铵结构的水溶性链状烯烃类卤胺前驱体(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化铵(ATAC),并通过自由基聚合的方法将其整理到了原棉织物上。对ATAC接枝棉织物时的最佳工艺条件进行了探究;抗菌测试表明,Cotton/ATAC-Cl样品抗菌性能优良,在5 min接触时间内对金黄色葡萄球菌(5.82 log)和大肠杆菌(6.26 log)的杀菌率均达到100%。此外,整理后的样品热稳定性和强力损失较小,但水洗稳定性相对较差。本体系的整理工艺避免了有机溶剂的使用,整理后样品抗菌性能明显增强,但单体利用率低,较多单体发生了自聚反应。为了提高原料利用率,拓展ATAC的利用范围,选用了静电逐层吸附方式,即静电自组装,对棉织物进行了改性。将ATAC聚合物与另一种带磺酸基团的阴离子聚合物逐层组装到了棉织物表面,经氯化后,织物获得抗菌效果,Cotton-(PATAC/PAMSS)5-Cl(含氯量0.36 wt%)抗菌性能较高,在30 min接触时间内对金黄色葡萄球菌的抗菌率达到100%;对大肠杆菌的抗菌率为99.73%。Cotton-(PATAC/PAMSS)5-Cl样品水洗稳定性良好,经50次水洗后,含氯量保留率为26%;经50次水洗后的样品重新氯化后,含氯量恢复至初始含氯量的51%,且整理后的织物具有良好的耐汗渍洗稳定性和贮存稳定性。皮肤刺激性测试表明两种聚合型卤胺抗菌剂对皮肤无刺激,可供安全使用。微晶纤维素(MCC)和纳米微晶纤维素(NCC)是由纤维素材料经酸水解得到的产物,两种微米及纳米级别的纤维素材料在材料领域应用广泛,关于卤胺化合物和季铵盐对MCC以及NCC改性的研究报道较少。基于此,首先选用了烯烃类卤胺前驱体-甲基丙烯酰胺分别对MCC和NCC进行了接枝改性。XRD分析表明这种自由基共聚工艺并不会对纤维素的结晶区带来严重破坏,接枝反应只是发生在材料的表面;热稳定性测试表明整理后微晶纤维素的热稳定性能无明显变化;抗菌性能显示MCC-g-MAM-Cl样品在10 min接触时间内就能使全部接种的金黄色葡萄球菌(5.70 log)和大肠杆菌(6.26 log)致死;且制备得到的MCC-g-MAM-Cl样品贮存稳定性良好。将经卤胺前驱体改性后的纳米微晶纤维素NCC-PMAMs添加到了醋酯纤维膜内,氯化后复合膜具有抗菌效果。探究了纳米微晶纤维素添加量对膜机械性能的影响,当NCC-PMAMs添加量为1.0%时,对醋酯纤维复合膜的断裂强力起到增强作用,但膜的断裂伸长减小,CA/NCC-PMAMs-Cl-1.0复合膜较纯醋酯纤维膜变脆。CA/NCC-PMAMs-Cl-1.0样品抗菌性能优良,在10 min接触时间内对金黄色葡萄球菌(6.04 log)的抗菌率达到100%;在5 min接触时间内对大肠杆菌(6.27 log)的抗菌率达到100%。热性能测试表明复合膜能够在250oC下安全使用,且生物相容性良好,具有一定应用前景。最后研究了季铵盐对纳米微晶纤维素的抗菌改性,选用了三种不同链长的带环氧基团的季铵盐,并将这三种季铵盐接枝到纳米微晶纤维素上,之后将改性后的纳米微晶纤维素添加到了壳聚糖溶液中,待溶剂挥发后,得到以壳聚糖为基材的复合膜材料。强力测试表明当纳米微晶纤维素添加量为5.0%(对壳聚糖重)时,对壳聚糖膜的力学增强性能最突出,CS/NCC-EPTMAC-5.0,CS/NCC-DMDEPAC-5.0和CS/NCC-DMOEPAC-5.0样品强力分别比纯壳聚糖膜增加11%,18%和29%。抗菌性能测试表明CS/NCC-EPTMAC-5.0抗菌性能较差,而CS/NCC-DMDEPAC-5.0和CS/NCC-DMOEPAC-5.0抗菌性能优良,能够在30 min内杀灭全部接种的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌。