基于聚醚硫脲的硬质自修复抗菌材料的制备与性能研究

发布时间：2020-09-11 21:38

　　致病菌广泛地分布在自然界和人类生活的环境中,给人类的健康带来了巨大的威胁。因此,为了预防病菌的侵害,能够抑制病菌生长繁殖的抗菌材料越来越受到人们的青睐。然而,抗菌材料在使用过程中难免会发生损伤、破裂等情况,病菌沿损伤处侵入,导致抗菌材料失去保护功能,影响材料的使用寿命。针对材料损伤的问题,人们在生物体自修复功能的启发下开始了对自修复材料的研究。自修复材料是指在一定条件下能够自动修复机械损伤的一类材料。将自修复功能引入到抗菌材料中可以有效和及时地解决抗菌材料的损伤问题,显著提高抗菌材料的使用寿命和可靠性。因此如何制备具有自修复功能的抗菌材料受到了人们的广泛关注。此外,目前为止,具有自修复功能的材料大都还存在着机械强度较低的问题,限制了其应用。所以,制备具有较高机械强度的自修复抗菌材料也具有重要的实际意义。针对上述问题,本论文制备了一种具有较高机械强度的自修复高分子抗菌材料,考察其抗菌性能,具体研究内容如下:本论文合成了一种具有较高机械强度的自修复高分子材料聚醚硫脲PETG,并以PETG为本体材料,在其合成过程中将少量具有抗菌性能的有机阳离子抗菌剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚乙烯亚胺(PEI)引入PETG中,制备了一类具有较高机械强度的自修复抗菌材料。表征结果表明有机阳离子抗菌剂的引入并不影响PETG材料的成功制备,CTAB和PEI在PETG材料中混合均匀,未出现相分离的现象。所制备的自修复抗菌材料与PETG相比,机械强度没有发生明显变化,杨氏模量值均可达800 MPa以上,拉伸强度的最大应力仍达到1.5 MPa左右,最大应变仍在350%以上。同时,拉伸实验还表明,与PETG相比,所制备的自修复抗菌材料仍具有良好的自修复性能,自修复4 h后,其自修复率达到95%以上,且具有良好的可重复性。本论文中制备的自修复抗菌材料均具有优异的抗菌能力,对革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌的抗菌率均能达到99.9%以上。通过自修复抗菌材料对大肠杆菌的抗菌机理研究发现,本文制备的自修复抗菌材料能够破坏细菌的细胞膜结构,进而导致其死亡。细胞毒性和溶血实验表明,本论文制备的自修复抗菌材料均具有很好的生物安全性和生物相容性,有着良好的实际应用潜力。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ317;R318.08
【部分图文】：

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文价相互作用的断裂重组可实现材料的反复多次自修型”自修复材料修复材料在材料中添加修复剂，当材料受损时修料进行修复，主要包括埋植中空纤维化修复剂和料产生微裂纹时，中空纤维或微胶囊释放修复剂微裂纹进行键合，实现自修复的效果。中空纤维氧树脂修复剂作为芯材，中空玻璃纤维为载体，空容器或毛细玻璃管，当材料损伤时，裂纹的产或毛细玻璃管破裂，中空管或毛细玻璃管中的修复裂纹处能对裂纹进行修复[43]。氰基丙烯酸酯修复流动到裂纹处就已经发生反应，影响其流动性，修复剂本身粘性较大，在一定程度上也会影响修修复过程示意图如图 1-1 所示。

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文菌粘附。2017 年，Wang[75]等通过紫外引发聚丙烯酸-接枝季铵化烯醇的共聚合，开发出具有自愈合性能的抗菌水凝胶，（如图铵化纤维素（QCE）起到抗菌剂的作用，具有优异的抗菌能力，由于聚乙烯醇之间的氢键结合，水凝胶保持了良好的自愈性。

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附以及细菌粘附。2017 年，Wang[75]等通过紫外引发聚丙烯酸-接枝季铵化纤维素和聚乙烯醇的共聚合，开发出具有自愈合性能的抗菌水凝胶，（如图 1-3）。其中，季铵化纤维素（QCE）起到抗菌剂的作用，具有优异的抗菌能力，（如图 1-4）。由于聚乙烯醇之间的氢键结合，水凝胶保持了良好的自愈性。图 1-3 水凝胶自修复行为照片[75]

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