表面改性在提高硅胶基体与抗菌涂层结合力中的应用

发布时间：2017-05-13 04:13

  本文关键词：表面改性在提高硅胶基体与抗菌涂层结合力中的应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,高分子材料在医学领域得到广泛使用。然而医用材料在临床使用过程中极易引发感染,特别是植入体的相关感染,导致患者痛苦及医疗成本增加,因此,医用高分子材料的表面抗菌处理成为临床研究的重点之一。银(Ag)具有广谱抗菌、无耐药性、耐热安全等优点,在抗菌领域一直得到广泛使用。在医用材料表面制备抗菌涂层是获得抗菌高分子材料的有效方法,其中无电镀法由于设备简单、可适应基体各种形状、适用导体及非导体、成本低而成为本文制备抗菌材料的主要方法。然而,高分子基体与金属基抗菌涂层之间结合力差,抗菌涂层易从高分子基体表面脱落,难以满足临床应用要求。为此,本文首先对高分子基体进行表面改性,提高其表面活性和反应性,抗菌剂与基体以化学键合的方式结合,从根本上改善其结合力。 本实验中,采用紫外辐照(UV)与等离子体技术处理材料表面,在惰性的硅胶表面形成具有高活性的羟基等活性基团,随后在其表面接枝硅烷偶联剂,赋予材料更高的反应性,从而将抗菌剂牢固键合在硅胶表面,达到显著提高结合力的目的。通过采用不同的改性方式、处理时间、偶联剂种类等研究获得涂层与基体间最佳结合力的工艺条件；对制备的抗菌涂层外’观形貌、结合力、抗菌性能等进行分析表征。采用X射线光电子能谱(XPS)检测接枝硅烷偶联剂后表面成分；采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、能量弥散X射线谱(EDS)等对样品的微观形貌、成分进行分析；用面分布图表征样品中各元素的分布情况；ASTM D3359法及抗腐蚀实验测试涂层与基体间的结合力；采用抑菌环(Inhibition zone test)及震荡烧瓶(Flask shaking method)法测试抗菌涂层的抗菌性。得到的主要研究成果如下： (1)紫外辐照与等离子体氛围均可在材料表面引入活性基团,从而有利于后续硅烷偶联剂(Y-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷)与改性后硅胶基体间的反应并生成自组装单分子层(SAM)。在XPS图中可检测到明显的N、S元素的峰,证实硅烷偶联剂已接枝在硅胶基体表面。 (2)基体表面的硅烷偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷)由于具有含孤电子对的N或S,而在随后的无电镀过程中将抗菌成分银离子牢固键合在基体表面,使涂层与基体间结合力显著提高。其中采用等离子体改性并接枝偶联剂KH590条件下结合力最佳,根据ASTM标准其结合力达到5B级。 (3)制备的抗菌涂层表面均匀,完整,各组分在涂层中均匀分布；同时其抗菌性能优异。 (4)本论文采用的改性及制备方法有效、操作简单、可重复性好,获得的抗菌高分子材料兼具显著增强的结合力和优异的抗菌性能,可为其工业化应用提供有价值的基础数据和工艺条件。
【关键词】：医用材料 表面改性 结合力 抗菌
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB306;R318.08
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 综述11-31
• 1.1 课题研究背景11
• 1.2 抗菌与抗菌剂11
• 1.3 抗菌剂的分类及其抗菌机理11-15
• 1.3.1 天然抗菌剂12
• 1.3.2 有机抗菌剂12-13
• 1.3.3 无机抗菌剂13-15
• 1.4 医用高分子材料15-21
• 1.4.1 医用高分子材料的发展现状15-16
• 1.4.2 医用高分子材料的相关特点与基本性能16-17
• 1.4.3 医用高分子材料的种类与用途17-20
• 1.4.4 医用高分子材料的发展与展望20-21
• 1.5 抗菌医用高分子材料21-23
• 1.5.1 抗菌高分子材料的研究背景21-22
• 1.5.2 抗菌高分子材料的制备方法22-23
• 1.6 高分子材料的表面改性23-25
• 1.6.1 化学改性法23
• 1.6.2 物理改性法23-25
• 1.7 本课题研究的目的与意义25
• 参考文献25-31
• 第二章 紫外改性在提高基体与涂层间结合力的应用31-55
• 2.1 引言31-33
• 2.2 实验部分33-38
• 2.2.1 实验试剂及仪器设备33-34
• 2.2.2 实验步骤及工艺流程34-36
• 2.2.3 样品检测及表征手段36-38
• 2.3 结果与讨论38-50
• 2.3.1 实验原理分析38-39
• 2.3.2 XPS分析39-42
• 2.3.3 抗菌涂层的微观形貌与能谱分析42-45
• 2.3.4 结合力表征45-49
• 2.3.5 抗菌性测试49-50
• 2.4 本章小结50-51
• 参考文献51-55
• 第三章 等离子体改性在提高基体与涂层间结合力的应用55-79
• 3.1 引言55-58
• 3.1.1 研究背景55-57
• 3.1.2 等离子体表面改性机理研究57-58
• 3.2 实验部分58-61
• 3.2.1 实验试剂及仪器设备58-60
• 3.2.2 实验步骤及工艺流程60
• 3.2.3 样品检测及表征手段60-61
• 3.3 结果与讨论61-76
• 3.3.1 实验原理分析61-62
• 3.3.2 XPS分析62-64
• 3.3.3 样品表面形貌分析64-66
• 3.3.4 涂层厚度测试66-67
• 3.3.5 抗菌涂层能谱与元素分布分析67-70
• 3.3.6 抗菌涂层结合力及抗腐蚀性表征70-74
• 3.3.7 抗菌性测试74-76
• 3.4 本章小结76
• 参考文献76-79
• 第四章 结论79-80
• 第五章 创新点与展望80-81
• 5.1 本文创新点80
• 5.2 发展与展望80-81
• 硕士期间研究成果81-83
• 期刊论文81
• 会议论文81
• 专利81-83
• 致谢83

【参考文献】

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本文编号：361558