壳聚糖/金属复合粒子改性丙烯酸抗菌乳液的制备与性能研究

丙烯酸乳液是一种典型的水性成膜物质,因其环境友好、优异的成膜性、良好的物理和机械性能广泛用于粘合剂和建筑涂料中,如作为外墙涂料、玻璃隔热涂料的成膜物质以及对石材文物保护等。由于涂层内部和表面之间存在渗透压差,这可能会加速水的吸收,还为细菌和真菌等微生物的生长提供了有利条件,较差的抗菌性限制了其在某些领域的应用,从而最终对涂层材料的性能产生负面影响。因此,制备一种具有良好抗菌性能的新型丙烯酸乳液很有必要。本论文以壳聚糖和纳米二氧化钛为抗菌剂,通过季铵盐改性壳聚糖与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅Bemcentinib说明书烷(KH570)改性二氧化钛(TiO_2)进行复合制备出一种天然的有机-无机抗菌剂(NMA-HTCC/KH570-TiO_2),通过与丙烯酸聚合制备出改性丙烯酸抗菌乳液,对乳液分别在有无光照条件下的抗菌性能、稳定性能进行研究,并用于纸张表面涂层剂探究其对纸张性能的影响,主要研究内容分为以下三个部分:(1)季铵盐壳聚糖改性丙烯酸抗菌乳液:采用2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTMAC)对壳聚糖(CS)进行季铵化改性,滴定法测定了季铵盐壳聚糖的取代度,对CS与GTMAC的不同用量比及温度、反应时间的结果分析表明:季铵盐壳聚糖的最优制备条件为反应时间为10 h,反应温度为80℃,CS:GTMAC的质量比为1:3时取代度最大,可达到78.8%。以此高取代度的季铵盐壳聚糖与N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)反应,在其羟基上引入双键,与甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)单体共聚,得到NMA-HTCC改性丙烯Nucleic Acid Purification酸抗菌乳液。当NMA-HTCC添加量为2%时,乳液的机械、储存、高温和Ca~(2+)稳定性良好均无分层现象且乳液呈微带蓝光的乳白色。抗菌结果表明,NMA-HTCC改性丙烯酸抗菌乳液对革兰氏阳性菌的抗菌效果优于革兰氏阴性菌且有无光照条件对抗菌效果没有影响,对金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抑菌圈最大达到13.30 mm,敏感程度达到中敏程度。纸张性能测试表明,耐破度最高可达382 Kpa,耐折度最高可达270次,平滑度最高可达22.1 s,折痕挺度最高可达到0.7 m N.m。当NMA-HTCC添加量超过3%时,乳液的机械和储存稳定性能较差,会出现少量沉淀,无法形成稳定的乳液。(2)硅烷偶联剂KH570改性TiO_2丙烯酸抗菌乳液:首先对TiO_2进行预处理,有效去除其表面杂质,其次采用硅烷偶联剂KH570对TiO_2进行改性,分散了TiO_2的团聚作用。最后将其和MMA、BA单体共聚,制备了KH570-TiO_2改性的丙烯酸抗菌乳液。抗菌结果表明,KH570-TiO_2改性丙烯酸抗菌乳液在有光照条件下才可以发挥抗菌作用且对革兰氏阴性菌的抗菌效果优于革兰氏阳性菌。采用抑菌圈法对KH570-TiO_2改性的丙烯酸抗菌乳液的抑菌活性进行了测试和比较。结果表明,在光照条件下,当添加的KH570-TiO_2质量分数为1.5%时,所制备的丙烯酸抗菌乳液对E.coli的抑菌圈最大,最大为9.18 mm,在无光照条件下不发挥抗菌作用。纸张性能测试表明,耐破度最高可达337Kpa,耐折度最高可达346次,平滑度最高可达21.7 s。相比之下,当添加量达到1.2%时,乳液的机械稳MG132体内定性会出现少量沉淀,其他稳定性均良好。(3)NMA-HTCC/KH570-TiO_2改性丙烯酸抗菌乳液:通过将改性后的NMA-HTCC与KH570-TiO_2进行复合,制备出天然的有机-无机抗菌剂,再将其与MMA、BA单体共聚,形成NMA-HTCC/KH570-TiO_2改性的丙烯酸抗菌乳液。抗菌结果表明,NMA-HTCC/KH570-TiO_2改性丙烯酸抗菌乳液在有无光照条件下均对革兰氏阳性菌的抗菌效果优于革兰氏阴性菌。当添加的NMA-HTCC/KH570-TiO_2质量分数为2%时,所制备的丙烯酸抗菌乳液对S.aureus的抑菌圈最大,最大为11.37 mm,对E.coli抑菌圈最大为8.82 mm。纸张性能测试表明,耐破度最高可达350 Kpa,耐折度最高可达272次,平滑度最高可达21.2 s,折痕挺度最高可达到0.6 m N.m。当NMA-HTCC/KH570-TiO_2添加量超过3%时,乳液出现少量沉淀,机械稳定性较差,储存3个月后出现破乳现象。