水性蓖麻油基聚氨酯抗菌树脂的制备与性能

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WPU(水性聚氨酯)在实际使用过程中易受到细菌的干扰,因此开发抗菌型WPU很有研究前景。目前制备抗菌WPU的主要方法为外引入抗菌剂,抗菌剂的选择和引入WPU体系内的方法十分重要,抗菌剂在引入WPU体系内能表达出良好抗菌性能的同时其与WPU相容性也是考察的重点。本实验在已成功制备蓖麻油基WPU的基础上,通过三种不同的方式外引入抗菌剂制备了蓖麻油基抗菌型WPU,具体研究内容如下。以可再生资源蓖麻油取代部分多元醇,制备了阳离子WPU乳液;当N-甲基二乙醇胺(MDEA)含量由6%变化至10%时,乳液粒径由179.1nm减小至53.6nm、胶膜吸水率由8.5%增至11.5%、胶膜力学性能由3.8MPa增至6.5MPa;胶膜抗菌测试表明随着MDEA含量提高,抗菌性能有所提升,但当MDEA含量最高为10%时胶膜对大肠杆菌(E.coil)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抗菌率为86%和62%远达不到实际使用的需求,因此采用在WPU成盐过程中山梨酸(Sa)部分代替乙酸的方法制备得到Sa改性蓖麻油基抗菌阳离子WPU,当Sa添加量为1.5%时,胶膜对E.coil和S.aureus的抗菌率均达到99.9%。在阳离子WPU制备过程中引入甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA),成功制备了可紫外(UV)固化WPU。在MDEA含量相同的条件下,UV固化增加了胶膜的交联度,相比于第二章胶膜力学性能提升5.9MPa、吸水率下降3.0%;UV固化后胶膜耐化学性良好,在乙酸乙酯中浸泡96h后仍可保持原有形状。通过在WPU乳化过程中氨基与异氰酸根的反应将胍盐抗菌剂引入WPU体系内,很好的解决了胍盐直接加入WPU体系引起破乳的问题,成功制备UV固化氨基胍盐(AH)改性蓖麻油基阳离子抗菌WPU。胶膜抑菌圈测试很好的说明了胍基成功引入到WPU骨架上,胍基不具有浸出性;当AH添加量为1.2%时胶膜对E.coil和金S.aureus的抗菌率均达到99.9%,且经过耐久性测试后胶膜仍保持99.9%的抗菌率。通过ε-聚赖氨酸(ε-PL)与甲基丙烯酸缩水甘油醚(GMA)的反应制备了双键功能化的G-ε-PL,接着在前两章工作内容的基础上制备了UV固化阴离子WPU,最后将不同质量的抗菌剂G-ε-PL超声分散到阴离子WPU中,制得UV固化阴离子抗菌WPU胶膜(PWPU)。最小抑菌浓度(MIC)测试说明G-ε-PL对E.coil和S.aureus的MIC均为32mg/L;PWPU胶膜相比于原始胶膜吸水率有所升高、胶膜的力学性能最高提升了2.4 MPa、胶膜水接触角由66.0°减少至58.9°;琼脂扩散法测试说明G-ε-PL已成功交联到WPU体系内不具有溢出性;当G-ε-PL添加量为3%时所制胶膜对E.coil和金S.aureus的抗菌率均达到99.9%,且经过14次反复冲洗实验,仍保持99.9%的抗菌率,PWPU胶膜抗菌性能优异且持久。
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