非環(huán)狀鹵胺抗菌介孔二氧化硅及抗菌水凝膠的制備和性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-04-07 03:21
近年來,隨著人們生活水平的不斷提高,人們開始逐漸關(guān)注危害自身健康的各種外在因素。在日常生活中,自然界中廣泛存在并且大量分布著各種細(xì)菌以及病毒,它們時(shí)刻威脅著人們的健康乃至于生命安全,更有可能危害社會(huì)的和諧安定以及經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此研究新型、環(huán)保的抗菌材料來保障人們的日常生活顯得尤為重要。鹵胺抗菌材料由于其具備著強(qiáng)大的抗菌功效,廣譜的抗菌性以及抗菌官能團(tuán)的可再生性等一些優(yōu)良的性能引起了研究者們的廣泛興趣。但是,目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于非環(huán)狀鹵胺抗菌材料的研究卻比較少。因此,本文著重于研究非環(huán)狀鹵胺抗菌材料,成功制備了一種含有非環(huán)狀鹵胺官能團(tuán)的抗菌介孔二氧化硅,一種含有非環(huán)狀鹵胺官能團(tuán)的抗菌水凝膠。(1)含有非環(huán)狀鹵胺官能團(tuán)的抗菌介孔二氧化硅的制備和性能研究在聚乙烯醇(PVA)溶液中加入碳酸鈉作為催化劑,通過聚乙烯醇分子鏈上的羥基與N,N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)的α,β-不飽和酰胺基進(jìn)行反應(yīng)獲得含有非環(huán)狀鹵胺前置體官能團(tuán)的聚合物(PVA-MBA)。再向PVA-MBA溶液中加入水玻璃,通過調(diào)節(jié)混合溶液的p H可以得到含有非環(huán)狀鹵胺前置體官能團(tuán)的介孔二氧化硅(PVA-MBA@Si O2),再經(jīng)過...
【文章來源】:上海師范大學(xué)上海市
【文章頁數(shù)】:55 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
一般鹵胺化合物的結(jié)構(gòu)(R=H、Br、Cl或者無機(jī)基團(tuán)或者有機(jī)基團(tuán)),X=Br、
上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章4圖1-2(1)為鹵胺的形成過程;(2)為鹵胺水解平衡的過程鹵胺化合物的穩(wěn)定性好是基于其在水中具有較低的解離常數(shù),而且還因其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同,解離常數(shù)也不同。通常情況下結(jié)構(gòu)為胺、酰胺和亞酰胺的解離速度依次增強(qiáng)。具體的測(cè)試數(shù)值見表1-1。在微生物的存在下,氧化態(tài)的鹵素從鹵胺中轉(zhuǎn)移到微生物的過程是有利于水解的,因?yàn)榇偈沽朔磻?yīng)朝正方向進(jìn)行。鹵胺釋放活性鹵素的速度慢保證了鹵胺官能團(tuán)長(zhǎng)久的穩(wěn)定性,一旦與微生物接觸速度又加快,保證了強(qiáng)大的殺菌功效。這樣也就使鹵胺抗菌材料具有強(qiáng)而持久的殺菌性能。在所有的鹵胺中,胺基鹵胺是最穩(wěn)定的,但其殺菌功效比酰胺鹵胺和亞酰胺鹵胺的殺菌功效差。相比之下,亞酰胺鹵胺具有最強(qiáng)的殺菌功效,因?yàn)樗柠u胺鍵的解離常數(shù)是最大的,所以它可以快速釋放氧化態(tài)鹵素到微生物中。當(dāng)然解離的速度也受其所帶的功能性基團(tuán)和取代基的類型所影響。例如與仲酰胺鍵結(jié)合的Cl原子,相比于結(jié)合到伯酰胺鍵上的Cl原子能夠更快地解離,所以對(duì)抗菌要求的情況不同可以選擇不同結(jié)構(gòu)的鹵胺化合物。
第一章上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文5表1-1胺基鹵胺、酰胺基鹵胺和亞酰胺基鹵胺在水中的解離常數(shù)1.2.2鹵胺的分類鹵胺可以分為環(huán)狀和非環(huán)狀鹵胺[19,20]。環(huán)狀鹵胺前置體化合物如乙內(nèi)酰脲,惡唑烷酮和咪唑啉酮已被廣泛研究作為抗菌粒子和涂層[21,22-24]。然而,非環(huán)狀鹵胺主要被研究用作抗菌涂層。因?yàn)榄h(huán)狀鹵胺與非環(huán)狀鹵胺相比更為穩(wěn)定并且能耐受N-X鍵的水解,可以獲得非常高效和相對(duì)可持續(xù)的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性。這種穩(wěn)定性是其化學(xué)結(jié)構(gòu)決定的結(jié)果,其中給電子烷基在與其相鄰的雜環(huán)上被氧化的N-X部分取代,因此阻礙了釋放氧化鹵素進(jìn)入水溶液。非環(huán)狀鹵胺結(jié)構(gòu)主要是一些如N,N-亞甲基雙丙烯酰胺和丙烯酰胺等酰胺基小分子單體聚合或結(jié)合在其它材料上,化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。由于其開放的結(jié)構(gòu),非環(huán)狀鹵胺對(duì)水解更為敏感,故主要在涂層方面有廣泛的應(yīng)用[23,25]。盡管如此,可以通過交聯(lián)非環(huán)狀的鹵胺,從而在一定程度上降低非環(huán)狀鹵胺的水解速率,提高非環(huán)狀鹵胺的穩(wěn)定性。以前的研究表明,仲酰胺基的鹵胺化合物的耐水解性比含有伯酰胺基團(tuán)的鹵胺化合物更為出色,但仲酰胺基團(tuán)的鹵化過程因?yàn)榭臻g位阻增加可能相對(duì)較為困難?傊u胺化合物可以通過不同的要求而設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)。環(huán)狀鹵胺和非環(huán)狀鹵胺在穩(wěn)定性和殺菌效果方面是互補(bǔ)的,不論是環(huán)狀鹵胺或者是非環(huán)狀鹵胺均在不同抗菌領(lǐng)域有著出色表現(xiàn)。圖1-3非環(huán)狀鹵胺結(jié)構(gòu)(乙酸乙烯酯-共-甲基丙烯酰胺)1.3介孔二氧化硅的研究背景多孔材料是材料家族中一個(gè)龐大的體系,一般這些材料都具有高的比表面積、比較大的孔體積和較低的密度,從而被應(yīng)用于吸附和分離、催化、微納米反應(yīng)器
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]抗菌材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 樂志文,凌新龍,岳新霞. 成都紡織高等?茖W(xué)校學(xué)報(bào). 2016(02)
[2]介孔材料在止血方面的應(yīng)用[J]. 廖碩,何星. 世界復(fù)合醫(yī)學(xué). 2015(04)
[3]鹵胺類抗菌劑和抗菌材料研究進(jìn)展[J]. 李蓉,劉穎,任學(xué)宏. 化工新型材料. 2013(11)
[4]化學(xué)交聯(lián)法制備ZnO/PVA復(fù)合水凝膠[J]. 周玉惠. 廣東化工. 2013(13)
[5]鹵胺抗菌材料的研究和應(yīng)用[J]. 亢真真,焦玉超,張冰,梁杰. 上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(05)
[6]室溫交聯(lián)PVA水凝膠的制備與性能研究[J]. 周宏霞,王明明. 粘接. 2012(06)
[7]PVA-PAMPS-PAA三元互穿網(wǎng)絡(luò)型水凝膠的合成及其性能研究[J]. 袁叢輝,余娜,林松柏,柯愛茹,全志龍. 高分子學(xué)報(bào). 2009(03)
[8]含藥水凝膠膜的制備及其藥物釋放規(guī)律的研究[J]. 岳凌,楊占山,楊淑琴,潘秀花,潘鵬. 輻射研究與輻射工藝學(xué)報(bào). 2005(06)
[9]金屬離子抗菌劑的抗菌效果及應(yīng)用研究[J]. 湯慶國(guó),王雪峰,沈上越,梁金生. 環(huán)境與健康雜志. 2005(02)
[10]抗菌劑及其抗菌機(jī)理[J]. 夏金蘭,王春,劉新星. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2004(01)
碩士論文
[1]高強(qiáng)度有機(jī)硅復(fù)合聚乙烯醇水凝膠的制備及性能研究[D]. 王海寧.蘭州大學(xué) 2019
[2]非環(huán)狀鹵胺抗菌材料的合成及其性能研究[D]. 田洪儒.上海師范大學(xué) 2017
[3]季銨鹽殼聚糖與聚乙烯醇共混物的研究[D]. 于倩.大連理工大學(xué) 2010
本文編號(hào):3122696
【文章來源】:上海師范大學(xué)上海市
【文章頁數(shù)】:55 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
一般鹵胺化合物的結(jié)構(gòu)(R=H、Br、Cl或者無機(jī)基團(tuán)或者有機(jī)基團(tuán)),X=Br、
上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章4圖1-2(1)為鹵胺的形成過程;(2)為鹵胺水解平衡的過程鹵胺化合物的穩(wěn)定性好是基于其在水中具有較低的解離常數(shù),而且還因其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同,解離常數(shù)也不同。通常情況下結(jié)構(gòu)為胺、酰胺和亞酰胺的解離速度依次增強(qiáng)。具體的測(cè)試數(shù)值見表1-1。在微生物的存在下,氧化態(tài)的鹵素從鹵胺中轉(zhuǎn)移到微生物的過程是有利于水解的,因?yàn)榇偈沽朔磻?yīng)朝正方向進(jìn)行。鹵胺釋放活性鹵素的速度慢保證了鹵胺官能團(tuán)長(zhǎng)久的穩(wěn)定性,一旦與微生物接觸速度又加快,保證了強(qiáng)大的殺菌功效。這樣也就使鹵胺抗菌材料具有強(qiáng)而持久的殺菌性能。在所有的鹵胺中,胺基鹵胺是最穩(wěn)定的,但其殺菌功效比酰胺鹵胺和亞酰胺鹵胺的殺菌功效差。相比之下,亞酰胺鹵胺具有最強(qiáng)的殺菌功效,因?yàn)樗柠u胺鍵的解離常數(shù)是最大的,所以它可以快速釋放氧化態(tài)鹵素到微生物中。當(dāng)然解離的速度也受其所帶的功能性基團(tuán)和取代基的類型所影響。例如與仲酰胺鍵結(jié)合的Cl原子,相比于結(jié)合到伯酰胺鍵上的Cl原子能夠更快地解離,所以對(duì)抗菌要求的情況不同可以選擇不同結(jié)構(gòu)的鹵胺化合物。
第一章上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文5表1-1胺基鹵胺、酰胺基鹵胺和亞酰胺基鹵胺在水中的解離常數(shù)1.2.2鹵胺的分類鹵胺可以分為環(huán)狀和非環(huán)狀鹵胺[19,20]。環(huán)狀鹵胺前置體化合物如乙內(nèi)酰脲,惡唑烷酮和咪唑啉酮已被廣泛研究作為抗菌粒子和涂層[21,22-24]。然而,非環(huán)狀鹵胺主要被研究用作抗菌涂層。因?yàn)榄h(huán)狀鹵胺與非環(huán)狀鹵胺相比更為穩(wěn)定并且能耐受N-X鍵的水解,可以獲得非常高效和相對(duì)可持續(xù)的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性。這種穩(wěn)定性是其化學(xué)結(jié)構(gòu)決定的結(jié)果,其中給電子烷基在與其相鄰的雜環(huán)上被氧化的N-X部分取代,因此阻礙了釋放氧化鹵素進(jìn)入水溶液。非環(huán)狀鹵胺結(jié)構(gòu)主要是一些如N,N-亞甲基雙丙烯酰胺和丙烯酰胺等酰胺基小分子單體聚合或結(jié)合在其它材料上,化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。由于其開放的結(jié)構(gòu),非環(huán)狀鹵胺對(duì)水解更為敏感,故主要在涂層方面有廣泛的應(yīng)用[23,25]。盡管如此,可以通過交聯(lián)非環(huán)狀的鹵胺,從而在一定程度上降低非環(huán)狀鹵胺的水解速率,提高非環(huán)狀鹵胺的穩(wěn)定性。以前的研究表明,仲酰胺基的鹵胺化合物的耐水解性比含有伯酰胺基團(tuán)的鹵胺化合物更為出色,但仲酰胺基團(tuán)的鹵化過程因?yàn)榭臻g位阻增加可能相對(duì)較為困難?傊u胺化合物可以通過不同的要求而設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)。環(huán)狀鹵胺和非環(huán)狀鹵胺在穩(wěn)定性和殺菌效果方面是互補(bǔ)的,不論是環(huán)狀鹵胺或者是非環(huán)狀鹵胺均在不同抗菌領(lǐng)域有著出色表現(xiàn)。圖1-3非環(huán)狀鹵胺結(jié)構(gòu)(乙酸乙烯酯-共-甲基丙烯酰胺)1.3介孔二氧化硅的研究背景多孔材料是材料家族中一個(gè)龐大的體系,一般這些材料都具有高的比表面積、比較大的孔體積和較低的密度,從而被應(yīng)用于吸附和分離、催化、微納米反應(yīng)器
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]抗菌材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 樂志文,凌新龍,岳新霞. 成都紡織高等?茖W(xué)校學(xué)報(bào). 2016(02)
[2]介孔材料在止血方面的應(yīng)用[J]. 廖碩,何星. 世界復(fù)合醫(yī)學(xué). 2015(04)
[3]鹵胺類抗菌劑和抗菌材料研究進(jìn)展[J]. 李蓉,劉穎,任學(xué)宏. 化工新型材料. 2013(11)
[4]化學(xué)交聯(lián)法制備ZnO/PVA復(fù)合水凝膠[J]. 周玉惠. 廣東化工. 2013(13)
[5]鹵胺抗菌材料的研究和應(yīng)用[J]. 亢真真,焦玉超,張冰,梁杰. 上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(05)
[6]室溫交聯(lián)PVA水凝膠的制備與性能研究[J]. 周宏霞,王明明. 粘接. 2012(06)
[7]PVA-PAMPS-PAA三元互穿網(wǎng)絡(luò)型水凝膠的合成及其性能研究[J]. 袁叢輝,余娜,林松柏,柯愛茹,全志龍. 高分子學(xué)報(bào). 2009(03)
[8]含藥水凝膠膜的制備及其藥物釋放規(guī)律的研究[J]. 岳凌,楊占山,楊淑琴,潘秀花,潘鵬. 輻射研究與輻射工藝學(xué)報(bào). 2005(06)
[9]金屬離子抗菌劑的抗菌效果及應(yīng)用研究[J]. 湯慶國(guó),王雪峰,沈上越,梁金生. 環(huán)境與健康雜志. 2005(02)
[10]抗菌劑及其抗菌機(jī)理[J]. 夏金蘭,王春,劉新星. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2004(01)
碩士論文
[1]高強(qiáng)度有機(jī)硅復(fù)合聚乙烯醇水凝膠的制備及性能研究[D]. 王海寧.蘭州大學(xué) 2019
[2]非環(huán)狀鹵胺抗菌材料的合成及其性能研究[D]. 田洪儒.上海師范大學(xué) 2017
[3]季銨鹽殼聚糖與聚乙烯醇共混物的研究[D]. 于倩.大連理工大學(xué) 2010
本文編號(hào):3122696
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