甜菜碱聚合物合成及其在棉织物抗菌整理中的应用
发布时间：2021-07-10 07:26
棉织物以其穿着舒适、可再生、绿色环保、易于生物降解等特点备受人们喜爱。然而,由于纤维素大分子结构链上含有许多羟基（-OH）亲水基团及棉纤维的多孔性,导致棉织物极易藏污纳垢,为细菌的生长繁殖提供良好的环境和物质基础,这不仅会降低纺织品品质和物理性能,更会对人体造成潜在的伤害。因此,对织物进行抗菌整理,使之具有抑制或杀灭微生物的能力,显得尤为重要。目前,大多数抗菌棉织物缺少简单、稳定和有效的抗菌整理方法。开发一种耐用且便捷的试剂,以满足织物抗菌整理要求成为最大的挑战。本文设计并合成了一种新的聚磺酸基甜菜碱,即聚（磺酸基甜菜碱-丙烯酰胺-烯丙基缩水甘油醚）（PSPB-AM-AGE）作为棉织物抗菌整理试剂。其中,SPB为磺酸基甜菜碱基团,作为抑菌功能单体;AM为丙烯酰胺,是连接基团;AGE为烯丙基缩水甘油醚,作为与织物接枝反应的单体。进而通过抗菌剂分子链上环氧基开环与纤维素羟基之间共价结合,将PSPB-AM-AGE接枝于棉织物上,研究其抗菌性能。论文研究结果如下:（1）磺酸基甜菜碱（SPB）与聚磺酸基甜菜碱（PSPB-AM-AGE）的合成及表征分析。以N,N-二甲基烯丙胺,丙磺酸内酯合成了带有...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
天然竹纤维的机械提取（Litrax，FelixB.Stutz，瑞士注册的商标）
江南大学硕士学位论文6下具有毒性，限制了其应用。未来应当进一步将其功能化以降低毒性。作为纺织品抗菌整理剂，无机抗菌剂所具有的特点是广谱抗菌、效率高、热稳定性良好、微生物抗药性小等。但缺点是价格比较高，与织物缺乏强有力的结合，分散性差，易团聚以及耐洗性差等。图1-2TiO2的光催化机理Fig.1-2PhotocatalyticmechanismofTiO21.3.2天然抗菌剂随着人们对于绿色环保概念的重视，天然抗菌剂也引起人们越来越多的关注。天然抗菌剂是从自然界的动物、植物和矿物中提取具有抗菌成分的物质而制成的。由于天然抗菌剂主要来自天然物质的提取物，因此具有生产过程污染小，生物相容性好，来源广泛等特点。目前，该类中应用最为广泛的是壳聚糖。经过壳聚糖抗菌整理的织物吸湿透气性良好，不会降低织物的穿着舒适性，具有生物可降解性且安全无毒等诸多独特性质[50]。但其主要缺点是抗菌效果影响因素较多，水溶性差，持续时间短，与织物的结合能力差，在此方面有关学者也做了研究。东华大学的赵涛[51]在壳聚糖上引入了季铵盐，再与N-羟甲基丙烯酰胺进行交联，得到了可与纤维素共价结合的壳聚糖抗菌剂。研究人员将此抗菌剂用于棉织物的抗菌整理，结果表明，整理后织物的抑菌率接近100%，水洗30次后，抑菌率仍保持在85%以上。此外，自古以来就有许多药用植物被用来杀菌消炎。研究人员利用天然植物提取抗菌剂，用于织物的抗菌整理。天然植物类抗菌剂种类繁多，但经过测试分析，它们所含的抑菌成分主要有以下几种：黄酮类，蒽醌类，香豆素类。有关学者[52]认为黄酮抗菌原理可能有几种：（1）黄酮分子结构中含有苯环，这种疏水基团会与细菌细胞膜上蛋白质结合；（2）黄酮分子中的与苯环相连的羟基基团具有干扰细菌内二氢叶酸酶合成的作用。
不确定性，将其用于织物的整理影响因素更为复杂。因此，生产工艺流程复杂成为限制天然抗菌剂应用的主要难题。1.3.3有机抗菌剂常用的有机抗菌整理剂主要有季铵盐类、卤胺类、胍类、三氯生、甜菜碱等。（1）季铵盐类季铵盐类抗菌剂以其价格低廉，杀菌速度快，成为运用广泛的杀菌剂。季铵盐对革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌均显示有效的接触杀菌活性。这是由于季铵类化合物分子中含有季氮基团所带正电荷，而细菌细胞膜带有负电荷的磷脂双分子层，故能够吸附细菌至表面，利用分子链穿透细胞膜，造成细胞内容物流出[56]。图1-3NMA-HTCC的反应方程式[58]Fig.1-3ThereactionequationofNMA-HTCC[58]然而，传统小分子的季铵盐分子链长度不足以穿透细胞膜，且死去的细胞膜会一直附着于抗菌剂表面，阻碍抗菌剂发挥作用。所以长远角度看，小分子季铵盐并不是很好的抗菌剂[1]。基于此，研究人员开发了高分子季铵盐类抗菌剂。华南理工大学的刘琼琼[57]将二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺与卤代试剂反应制备了丙烯酰胺类季铵盐单体及相应的聚合物。结果显示，该聚合物对细菌与真菌的抗菌效果远优于单体。高分子季铵盐相比于小分子季铵盐，化学稳定性更好，抗菌效果更持久。为使抗菌剂与织物形成稳固的结合，Zhang[58]制备了可与纤维素纤维发生共价结合的壳聚糖-O-甲基丙烯酰胺季铵盐（NMA-HTCC），其合成过程如图1-3所示。采用震荡法测试织物整理前后的抗菌效果，发现经NMA-HTCC整理后织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌效果明显。季铵盐抗菌剂存在的问题主要有几个方面：（1）已有报道显示，季铵盐类抗菌剂会在土壤、污泥/污水、水和植物中产生积累；（2）细菌对常用的合成季铵盐产生耐药性和耐药性的传递；（3）使用者有哮喘风险[59]。（2）卤
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚丙烯腈/季铵盐纳米抗菌纤维滤膜的研究[J]. 李丽,顾嫒娟. 涂层与防护. 2019(12)
[2]艾蒿油-壳聚糖抗菌微胶囊的制备及其应用[J]. 王亚,黄菁菁,张如全. 纺织学报. 2018(10)
[3]甜菜碱对大肠杆菌K88的抑菌效果研究[J]. 曲恒漫,文媛,王佳荣,周岩民,温超. 饲料工业. 2017(20)
[4]两性离子聚合物的制备及其对酶活性的影响[J]. 单广程,潘玉妹,陈志娟,谷贝,沈健,吴石山,陈强. 化学通报. 2017(07)
[5]改性活性棉织物的纳米银原位组装抗菌整理[J]. 张德锁,陈岭,赵敏. 纺织学报. 2017(06)
[6]甜菜碱对金黄色葡萄球菌生物膜形成抑制与分散的作用[J]. 金菲,文怡,许雨乔,梅亚宁,夏文颖,王珏,倪芳. 临床检验杂志. 2017(04)
[7]甜菜碱对铜绿假单胞菌生物膜形成与分散及耐药性的影响[J]. 夏文颖,王珏,金菲,许雨乔,倪芳,赵旺胜. 临床检验杂志. 2017(04)
[8]基于纳米二氧化钛的光催化自清洁面料研究进展[J]. 周顺利,王峰,熊祖江,王锐,杨春芳,张秀芹,阳明书. 高分子通报. 2017(04)
[9]茶多酚对棉织物的吸附及其抗菌消臭效果[J]. 张瑞萍,张葛成,孟令阔. 纺织学报. 2017(01)
[10]蒽醌类化合物对棉织物抗菌作用的研究[J]. 田黎小可,沈兰萍,王瑄. 上海纺织科技. 2016(09)
博士论文
[1]聚合物纤维织物的Ag/TiO2纳米材料整理及其多功能应用研究[D]. 董培梅.浙江大学 2019
硕士论文
[1]大麻纤维的可纺性研究及混纺产品开发[D]. 高秋璐.东华大学 2019
[2]麻类纤维天然抑菌性能研究[D]. 张洁.东华大学 2018
[3]基于PHMG的结构型抗菌丙烯酸酯乳液的合成及性能研究[D]. 丁伟.华南理工大学 2017
[4]甜菜碱类凝胶的制备及其药物释放性能研究[D]. 刘琴.华南理工大学 2016
[5]功能性甜菜碱类水凝胶的RAFT合成及性能研究[D]. 曾仁昌.华南理工大学 2014
[6]高分子季铵盐的合成、表征及其对细菌和真菌的抑制特性研究[D]. 刘琼琼.华南理工大学 2014
[7]基于可水解聚羧酸甜菜碱酯衍生物的新型不粘聚合物膜和抗菌绷带的研究[D]. 季芳琴.浙江大学 2014
本文编号：3275472
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
天然竹纤维的机械提取（Litrax，FelixB.Stutz，瑞士注册的商标）
江南大学硕士学位论文6下具有毒性，限制了其应用。未来应当进一步将其功能化以降低毒性。作为纺织品抗菌整理剂，无机抗菌剂所具有的特点是广谱抗菌、效率高、热稳定性良好、微生物抗药性小等。但缺点是价格比较高，与织物缺乏强有力的结合，分散性差，易团聚以及耐洗性差等。图1-2TiO2的光催化机理Fig.1-2PhotocatalyticmechanismofTiO21.3.2天然抗菌剂随着人们对于绿色环保概念的重视，天然抗菌剂也引起人们越来越多的关注。天然抗菌剂是从自然界的动物、植物和矿物中提取具有抗菌成分的物质而制成的。由于天然抗菌剂主要来自天然物质的提取物，因此具有生产过程污染小，生物相容性好，来源广泛等特点。目前，该类中应用最为广泛的是壳聚糖。经过壳聚糖抗菌整理的织物吸湿透气性良好，不会降低织物的穿着舒适性，具有生物可降解性且安全无毒等诸多独特性质[50]。但其主要缺点是抗菌效果影响因素较多，水溶性差，持续时间短，与织物的结合能力差，在此方面有关学者也做了研究。东华大学的赵涛[51]在壳聚糖上引入了季铵盐，再与N-羟甲基丙烯酰胺进行交联，得到了可与纤维素共价结合的壳聚糖抗菌剂。研究人员将此抗菌剂用于棉织物的抗菌整理，结果表明，整理后织物的抑菌率接近100%，水洗30次后，抑菌率仍保持在85%以上。此外，自古以来就有许多药用植物被用来杀菌消炎。研究人员利用天然植物提取抗菌剂，用于织物的抗菌整理。天然植物类抗菌剂种类繁多，但经过测试分析，它们所含的抑菌成分主要有以下几种：黄酮类，蒽醌类，香豆素类。有关学者[52]认为黄酮抗菌原理可能有几种：（1）黄酮分子结构中含有苯环，这种疏水基团会与细菌细胞膜上蛋白质结合；（2）黄酮分子中的与苯环相连的羟基基团具有干扰细菌内二氢叶酸酶合成的作用。
不确定性，将其用于织物的整理影响因素更为复杂。因此，生产工艺流程复杂成为限制天然抗菌剂应用的主要难题。1.3.3有机抗菌剂常用的有机抗菌整理剂主要有季铵盐类、卤胺类、胍类、三氯生、甜菜碱等。（1）季铵盐类季铵盐类抗菌剂以其价格低廉，杀菌速度快，成为运用广泛的杀菌剂。季铵盐对革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌均显示有效的接触杀菌活性。这是由于季铵类化合物分子中含有季氮基团所带正电荷，而细菌细胞膜带有负电荷的磷脂双分子层，故能够吸附细菌至表面，利用分子链穿透细胞膜，造成细胞内容物流出[56]。图1-3NMA-HTCC的反应方程式[58]Fig.1-3ThereactionequationofNMA-HTCC[58]然而，传统小分子的季铵盐分子链长度不足以穿透细胞膜，且死去的细胞膜会一直附着于抗菌剂表面，阻碍抗菌剂发挥作用。所以长远角度看，小分子季铵盐并不是很好的抗菌剂[1]。基于此，研究人员开发了高分子季铵盐类抗菌剂。华南理工大学的刘琼琼[57]将二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺与卤代试剂反应制备了丙烯酰胺类季铵盐单体及相应的聚合物。结果显示，该聚合物对细菌与真菌的抗菌效果远优于单体。高分子季铵盐相比于小分子季铵盐，化学稳定性更好，抗菌效果更持久。为使抗菌剂与织物形成稳固的结合，Zhang[58]制备了可与纤维素纤维发生共价结合的壳聚糖-O-甲基丙烯酰胺季铵盐（NMA-HTCC），其合成过程如图1-3所示。采用震荡法测试织物整理前后的抗菌效果，发现经NMA-HTCC整理后织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌效果明显。季铵盐抗菌剂存在的问题主要有几个方面：（1）已有报道显示，季铵盐类抗菌剂会在土壤、污泥/污水、水和植物中产生积累；（2）细菌对常用的合成季铵盐产生耐药性和耐药性的传递；（3）使用者有哮喘风险[59]。（2）卤
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚丙烯腈/季铵盐纳米抗菌纤维滤膜的研究[J]. 李丽,顾嫒娟. 涂层与防护. 2019(12)
[2]艾蒿油-壳聚糖抗菌微胶囊的制备及其应用[J]. 王亚,黄菁菁,张如全. 纺织学报. 2018(10)
[3]甜菜碱对大肠杆菌K88的抑菌效果研究[J]. 曲恒漫,文媛,王佳荣,周岩民,温超. 饲料工业. 2017(20)
[4]两性离子聚合物的制备及其对酶活性的影响[J]. 单广程,潘玉妹,陈志娟,谷贝,沈健,吴石山,陈强. 化学通报. 2017(07)
[5]改性活性棉织物的纳米银原位组装抗菌整理[J]. 张德锁,陈岭,赵敏. 纺织学报. 2017(06)
[6]甜菜碱对金黄色葡萄球菌生物膜形成抑制与分散的作用[J]. 金菲,文怡,许雨乔,梅亚宁,夏文颖,王珏,倪芳. 临床检验杂志. 2017(04)
[7]甜菜碱对铜绿假单胞菌生物膜形成与分散及耐药性的影响[J]. 夏文颖,王珏,金菲,许雨乔,倪芳,赵旺胜. 临床检验杂志. 2017(04)
[8]基于纳米二氧化钛的光催化自清洁面料研究进展[J]. 周顺利,王峰,熊祖江,王锐,杨春芳,张秀芹,阳明书. 高分子通报. 2017(04)
[9]茶多酚对棉织物的吸附及其抗菌消臭效果[J]. 张瑞萍,张葛成,孟令阔. 纺织学报. 2017(01)
[10]蒽醌类化合物对棉织物抗菌作用的研究[J]. 田黎小可,沈兰萍,王瑄. 上海纺织科技. 2016(09)
博士论文
[1]聚合物纤维织物的Ag/TiO2纳米材料整理及其多功能应用研究[D]. 董培梅.浙江大学 2019
硕士论文
[1]大麻纤维的可纺性研究及混纺产品开发[D]. 高秋璐.东华大学 2019
[2]麻类纤维天然抑菌性能研究[D]. 张洁.东华大学 2018
[3]基于PHMG的结构型抗菌丙烯酸酯乳液的合成及性能研究[D]. 丁伟.华南理工大学 2017
[4]甜菜碱类凝胶的制备及其药物释放性能研究[D]. 刘琴.华南理工大学 2016
[5]功能性甜菜碱类水凝胶的RAFT合成及性能研究[D]. 曾仁昌.华南理工大学 2014
[6]高分子季铵盐的合成、表征及其对细菌和真菌的抑制特性研究[D]. 刘琼琼.华南理工大学 2014
[7]基于可水解聚羧酸甜菜碱酯衍生物的新型不粘聚合物膜和抗菌绷带的研究[D]. 季芳琴.浙江大学 2014
本文编号：3275472
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3275472.html
最近更新
教材专著
