复合抗菌剂的制备及其抗菌塑料研究

论文摘要

通过悬浮聚合法制备出壳聚糖（CTS）接枝甲基丙烯酸甲酯（MMA）衍生物，讨论了引发剂浓度、单体用量、反应时间和反应温度对接枝率与接枝效率的影响。另外通过微波法制备壳聚糖接枝甲基丙烯酸甲酯衍生物（CTS-g-MMA）讨论了引发剂浓度、单体用量、辐射时间以及溶胀时间等因素对接枝率与接枝效率的影响。采用红外光谱分析、x-射线衍射谱分析和扫描电镜分析对接枝产物进行了测试表征，结果证明甲基丙烯酸甲酯单体已成功地接枝到壳聚糖分子主链上。研究结果表明：在以过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂、引发剂浓度为1.0％、单体用量为1：4（质量比）、反应温度70℃、反应时间4h条件下，制得的壳聚糖接枝共聚物具有较高的接枝率及接枝效率。当引发剂浓度为1.2％、单体用量为1：3（质量比）、辐射时间为12min、溶胀时间24h时，微波法达到最佳反应条件。在此基础上，利用原位聚合法制备壳聚糖接枝衍生物金属复合物抗菌剂，研究了反应时间、反应温度、金属离子起始浓度、pH值的变化对金属离子吸附量的影响。通过热失重分析探讨了复合抗菌剂的热稳定性能。通过填充方法制备LDPE抗菌塑料，扫描电子显微镜观察壳聚糖系抗菌剂与LDPE树脂相容性，利用薄膜法测试抗菌塑料抗菌性能，实验菌种为大肠杆菌、枯草杆菌、八叠球菌。对LDPE抗菌塑料的力学性能、加工性能及抗菌效果的长效性也进行了研究。填充不同比例抗菌剂的LDPE抗菌塑料抗菌性能测试结果表明，以壳聚糖衍生物金属铜复合物为抗菌剂制备的LDPE抗菌塑料具有明显的抗菌效果。在实验范围内，其抗菌性能随抗菌剂添加量的增大而增强，以壳聚糖接枝衍生物为例，在添加量达到2phr时，对大肠杆菌、枯草杆菌、八叠球菌的抗菌率分别为：91.8%、93.2%、91.7%，该抗菌剂的加入对材料的力学性能、加工性无不良影响，且该抗菌塑料抗菌持久性能良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 抗菌剂及抗菌塑料的概述
• 1.1.1 抗菌塑料及抗菌剂的概念及分类
• 1.1.2 几类抗菌剂的比较
• 1.1.3 塑料制品中选用抗菌剂的要求
• 1.2 壳聚糖及其衍生物抗菌剂的研究现状
• 1.2.1 甲壳素/壳聚糖的存在及化学结构
• 1.2.2 壳聚糖及其衍生物的抗菌性
• 1.2.3 壳聚糖抗菌机理简述
• 1.3 壳聚糖的接枝共聚反应研究进展
• 1.3.1 自由基引发接枝
• 1.3.1.1 氧化还原体系
• 1.3.1.2 偶氮二异丁腈（AIBN）引发体系
• 60Co γ-射线和紫外线（UV）引发'>1.3.1.3⁶⁰Co γ-射线和紫外线（UV）引发
• 1.3.2 离子引发接枝
• 1.4 抗菌塑料的制备工艺
• 1.5 抗菌塑料的抗菌性能的评价方法
• 1.5.1 常规性能
• 1.5.2 加工性能
• 1.5.3 抗菌性能
• 1.6 研究意义
• 1.7 主要研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料及设备仪器
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 试验设备及仪器
• 2.2 壳聚糖接枝衍生物的制备
• 2.2.1 制备方法
• 2.2.2 反应原理
• 2.2.3 接枝参数的确定
• 2.3 壳聚糖衍生物金属配合物的制备
• 2.3.1 吸附机理
• 2.3.2 制备方法
• 2.3.3 金属离子吸附量的确定
• 2.3.4 吸附动力学实验
• 2.3.5 吸附等温线的绘制
• 2.3.6 pH 值对吸附的影响
• 2.3.7 温度对吸附的影响
• 2.4 壳聚糖衍生物及其金属配合物的表征
• 2.4.1 红外光谱分析
• 2.4.2 X 射线衍射图谱分析
• 2.4.3 扫描电镜分析
• 2.4.4 热失重分析
• 2.5 物理化学性质的测定
• 2.5.1 熔程的测定
• 2.5.2 溶解性能的测定
• 2.6 抗菌塑料试样的制备工艺
• 2.7 抗菌塑料抗菌性能测试工艺
• 2.7.1 检验菌种
• 2.7.2 实验用培养基及试剂
• 2.7.3 试样预处理
• 2.7.4 操作步骤
• 2.7.5 操作步骤
• 2.8 抗菌塑料其他性能测试
• 2.8.1 断面形态观察
• 2.8.2 力学性能测定
• 2.8.3 熔融指数测定
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 悬浮聚合法制备壳聚糖接枝衍生物的影响因素
• 3.1.1 引发剂用量对接枝共聚反应的影响
• 3.1.2 单体用量对接枝共聚反应的影响
• 3.1.3 反应温度对接枝共聚反应的影响
• 3.1.4 反应时间对接枝共聚反应的影响
• 3.2 微波法制备壳聚糖接枝衍生物的影响因素
• 3.2.1 引发剂浓度对接枝参数的影响
• 3.2.2 单体用量对接枝参数的影响
• 3.2.3 辐射时间对接枝参数的影响
• 3.2.4 溶胀时间对接枝参数的影响
• 3.3 壳聚糖衍生物金属配合物对金属吸附量的影响因素
• 3.3.1 pH 值对金属离子吸附量的影响因素
• 3.3.2 反应温度对金属离子吸附量的影响因素
• 3.3.3 起始浓度对金属离子吸附量的影响因素
• 3.3.4 反应时间对铜离子吸附量的影响因素
• 3.4 壳聚糖衍生物及其金属配合物的结构表征
• 3.4.1 红外光谱分析
• 3.4.2 x-射线粉末衍射谱分析
• 3.4.3 扫描电镜分析
• 3.4.4 热失重分析
• 3.5 壳聚糖衍生物及其金属配合物物化性质的测定
• 3.5.1 壳聚糖衍生物及其金属配合物熔程的测定
• 3.5.2 壳聚糖衍生物及其金属配合物溶解性能的测定
• 3.6 抗菌塑料抗菌性能测试
• 3.6.1 抗菌剂用量对抗菌性能的影响
• 3.6.2 抗菌塑料的长效抗菌性能
• 3.7 抗菌剂对力学性能的影响
• 3.8 抗菌剂对加工性能的影响
• 3.9 抗菌剂对其他性能的影响
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读研究生期间发表论文情况