高抗菌性低迁移率无机-有机复合抗菌剂的制备及其在抗菌聚丙烯开发中的应用.pdf

高抗菌性低迁移率无机-有机复合抗菌剂的制备及其在抗菌聚丙烯开发中的应用 高抗菌性低迁移率无机-有机复合抗菌剂的制备 及其在抗菌聚丙烯开发中的应用 摘 要 细菌、真菌等微生物是导致人类感染皮肤炎症、肺炎、脑膜炎等众多感染病 的主要原因，抗菌材料成为人类社会发展的必然需求。随着高分子材料的广泛应 用，抗菌高分子材料成为一个重要的研究方向。聚丙烯（PP ）材料因其质轻、 化学稳定性好、易于加工等优异的性能，广泛应用于医疗器材、日化用品、汽车 零件、儿童用品等领域，因此抗菌聚丙烯在抗菌高分子材料领域占据十分重要的 地位。 因单组份抗菌剂存在抗菌效率低和易迁移等问题，难以制备同时具有高抗菌 率、低迁移性等性能的抗菌聚丙烯。因此，集合了无机抗菌剂低迁移性、耐热性 和有机抗菌剂中天然结构抗菌剂的安全环保性、高抗菌性等优点的复合抗菌剂的 研究具有广泛的应用前景。本文将无机抗菌剂纳米氧化锌(ZnO)和天然结构抗菌 剂肉桂醛(CA)、麝香草酚(THY)进行复合，制备了三种同时具备抗菌率高、迁移 率低的无机-有机复合抗菌剂，并研究了复合抗菌剂对PP 抗菌性能、表面亲疏水 性、力学性能等的影响。 首先，本文通过在经偶联剂γ -氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性的无机抗菌 剂纳米氧化锌(O-ZnO)表面接枝天然结构抗菌剂CA，制备了无机-有机复合抗菌 剂 O-ZnO-CA，并将其与 PP 熔融共混，制备 PP/O-ZnO-CA 复合材料。研究了 PP/O-ZnO-CA 复合材料抗菌和力学性能和O-ZnO-CA 在PP 基体中的迁移性。结 果表明，O-ZnO-CA 添加量仅为4 phr 时，PP/O-ZnO-CA 复合材料对大肠杆菌和 金黄色葡萄球菌的抗菌率为75.6%和70.9%，与PP/O-ZnO 复合材料相比分别提 升了12.4%和13.6% 。且O-ZnO-CA 在PP 基体中无迁移。 其次，为了进一步提升抗菌 PP 复合材料的抗菌性能，采用抗菌性能较 CA 更优的天然结构抗菌剂麝香草酚(THY)接枝在 O-ZnO 表面，制备得到无机-有机 复合抗菌剂 O-ZnO-THY 。研究了PP/O-ZnO-THY 复合材料的抗菌和力学性能， 以及O-ZnO-THY 在PP 基体中的迁移性能。结果表明，当添加量为4 phr 时， PP/O-ZnO-THY 复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率就达到了93.2% 和72.1%，与PP/O-ZnO-CA 复合材料相比提升了17.6%和1.2% 。这是由于THY 具有亲水性的酚羟基，更易对较为亲水性的大肠杆菌产生抗菌作用。同样， I 浙江工业大学硕士学位论文 O-ZnO-THY 在PP 基体中基本无迁移。 最后，根据CA 与THY 之间具有协同抗菌效果，本文进一步将CA 和THY 同时接枝到 O-ZnO 表面，制备了无机- 有机复合抗菌剂 O-ZnO-CT ，并将 O-ZnO-CA 和O-ZnO-THY 的同比例混合抗菌剂作为参比。研究了PP/O-ZnO-CT 和PP/O-ZnO-CA/O-ZnO-THY 两种复合材料的抗菌性能和两种复合抗菌剂在PP 基体中的迁移性能。结果表明，当添加量为4 phr 时，PP/O-ZnO-CT 复合材料对 大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别达到了 95% 和 90% 以上，与 PP/O-ZnO-CA 复合材料相比提升了20%和21%，与PP/O-ZnO-THY 复合材料相 比提升了2%和20%，与PP/O-ZnO-CA/O-ZnO-THY 复合材料相比提升了5%和 10% 。这是由于当CA 和THY 同时连接到O-ZnO 表面后，CA 和THY 易于产生 抗菌协同作用。迁移性测试也表明O-ZnO-CT 在PP 基体中无迁移。 关键词：无机-有机复合抗菌剂，抗菌率，迁移率，聚丙烯，协同抗菌 II 高抗菌性低迁移率无机-有机复合抗菌剂的制备及其在抗菌聚丙烯开发中的应用 PREPARATION OFHIGHANTIBACTERIAL AND LOW MOBILITY INORGANIC-ORGANICCOMPOSITE ANTIBA