本文關(guān)鍵詞：具有抗菌功能的聚氨酯基復(fù)合材料的合成與性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著生物醫(yī)用高分子材料(醫(yī)用縫合線、靜脈輸液器、導(dǎo)管等)及人工器官(人工心臟瓣膜、人工骨、人工聲帶等)的應(yīng)用日益廣泛,其在使用過程中引發(fā)了諸多問題,尤其以細菌性感染導(dǎo)致的后果最嚴重,且不容忽視。在醫(yī)用高分子材料的臨床應(yīng)用現(xiàn)狀和持續(xù)發(fā)展趨勢下,如何使高分子材料具有抗菌性能己經(jīng)成為當前生物醫(yī)用高分子材料研發(fā)熱點。目前科學(xué)界普遍認為細菌生物膜在細菌性感染方面起了主要的作用。生物膜相關(guān)感染疾病的治療非常麻煩,常用的抗菌基團有無機金屬離子和有機基團等。不管天然還是無機及有機抗菌材料,雖然其機理各不相同,但最終的目的都是破壞細胞壁或者細胞膜的外部系統(tǒng)。引進抗菌基團使用的主要是物理法。目前,對于生物醫(yī)用高分子抗菌材料,最具實用價值的物理法是將抗菌劑直接加入到基體材料中,制得具有抗菌性能的生物高分子醫(yī)用材料。這種直接添加抗菌劑的物理法操作簡單,抗菌添加劑的用量可以得到準確控制,而且可以工業(yè)化生產(chǎn),具有很強的實用價值。但作為小分子的抗菌劑在高分子基體材料中的分散卻受材料與抗菌劑相容性和加工工藝的影響,抗菌劑易團聚、析出,難以實現(xiàn)同高分子材料的均勻混合,因此抗菌效果相對較差。隨著聚乳酸、聚砜、聚氨酯、聚己內(nèi)酯等材料在醫(yī)療制品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,生物醫(yī)用高分子材料在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域顯示出絕對優(yōu)勢,其中聚氨酯機械性能和生物相容性更為優(yōu)越,其結(jié)構(gòu)通過試劑參數(shù)的改變能夠得到改善,因此被廣泛地作為醫(yī)療制品制備的主要原料。本文選用消毒防腐藥醋酸洗必泰作為抗菌劑,它的廣譜抑殺菌作用非常明顯,對殺滅金黃色葡萄球菌,大腸桿菌和白色念珠菌均有非常明顯的效果。它能夠在一定時間內(nèi),使某些微生物(細菌、真菌、酵母菌、藻類及病毒等)的生長或繁殖保持在必要水平以下的化學(xué)物質(zhì)。本文將傳統(tǒng)抗菌藥物醋酸洗必泰溶解在溶液中,通過溶液插層到蒙脫土(MMT)層間,制得改性納米級復(fù)合MMT-CA抗菌劑填料。再將制得的抗菌劑填料與聚氨酯(PU)在HAAKE轉(zhuǎn)矩流變儀上進行熔融共混,制得具有抗菌性能的納米復(fù)合材料母料。同傳統(tǒng)直接添加抗菌劑的方法相比較,此方法具有以下幾個比較明顯的優(yōu)勢：(1)通過抑菌環(huán)和緩釋實驗可以證明抗菌藥物插層進入蒙脫土(MMT)填料中,能夠明顯的提高醋酸洗必泰抗菌藥物的穩(wěn)定性,同時也能明顯提高熱分解的溫度,這樣就能夠避免抗菌藥物在熱加工時受熱分解。(2)MMT經(jīng)剝離后其納米片層結(jié)構(gòu)可提高聚氨酯高分子材料的抗沖擊、抗疲勞和尺寸穩(wěn)定性等,從而起到增強聚合物綜合性能的作用。它的層狀填料的存在可以降低抗菌藥物的遷移速度,實現(xiàn)長效抗菌、抑菌。(3)小分子抗菌藥物的加入對PU/MMT體系起增塑作用,提高材料的加工性能,而MMT的攜載作用有利于小分子抗菌藥物在PU中的分散。本文首先以哈克流變儀的密煉系統(tǒng)確定最佳的實驗加工條件,在此實驗條件的基礎(chǔ)上,將納米級的CA-MMT抗菌劑共混加入到聚氨酯材料的母料中,制得具有抗菌功能的聚氨酯納米抗菌材料。實驗表明：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速65-75r/min,溫度145-155℃,加工時間6min的情況下制備的聚氨酯抗菌材料最適合本論文的要求。本論文還利用X射線衍射(XRD)研究了MMT層間距的變化,并以此確定CA是否插層成功。結(jié)果表明,CA的加入使MMT的層間距明顯增大,證明CA插層MMT成功；紅外表征(FTIR)測試結(jié)果也進一步驗證了上述結(jié)論。本文還以熱重分析儀(TG)對插層抗菌劑(CA-MMT)進行熱穩(wěn)定性分析；以粒徑測試分析插層情況；靜態(tài)接觸角實驗研究了復(fù)合材料的親疏水的情況；擴展流變系統(tǒng)研究復(fù)合材料的流變性能。為了真正的檢驗抗菌材料的抗菌抑菌性能,本文利用貼膜抗菌實驗、細菌的黏附實驗等對抗菌材料抗菌抑菌性能做了驗證。實驗結(jié)果證明,CA-MMT的加入起到了明顯的抗菌抑菌作用,相比于CA,CA-MMT的抑、殺菌效果更為明顯。本論文還通過Flynn-Wall-Ozawa方法和Coats-Redfern方法研究分析了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性能、對其進行了抗熱、抗老化研究,發(fā)現(xiàn)PU/CA-MMT材料顯示出更加優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和耐熱老化能力。
【關(guān)鍵詞】：聚氨酯 醋酸洗必泰 蒙脫土 納米抗菌劑 抗菌抑菌性能
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TB33;R318.08
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 文獻綜述11-29
• 1.1 納米高分子材料發(fā)展概述11-12
• 1.1.1 納米粒子的物理效應(yīng)和制備11-12
• 1.1.2 納米高分子材料的結(jié)構(gòu)和性能12
• 1.2 抗菌劑抗菌材料12-14
• 1.2.1 納米抗菌劑的分類和抗菌機理12-13
• 1.2.2 納米抗菌材料的興起13-14
• 1.3 醋酸洗必泰-蒙脫土納米抗菌劑14-16
• 1.3.1 蒙脫土為載體的納米抗菌劑14-15
• 1.3.2 醋酸洗必泰-蒙脫土納米抗菌劑性能15-16
• 1.3.3 醋酸洗必泰-蒙脫土納米抗菌劑前景16
• 1.4 聚合物/醋酸洗必泰-蒙脫土納米抗菌高分子材料16-19
• 1.4.1 聚合物/醋酸洗必泰-蒙脫土納米抗菌高分子材料制備17-18
• 1.4.2 聚合物/醋酸洗必泰-蒙脫土納米抗菌高分子材料抗菌機理18-19
• 1.5 聚氨酯/蒙脫土納米高分子復(fù)合材料19-21
• 1.5.1 聚氨酯應(yīng)用和改性19
• 1.5.2 聚氨酯抗菌材料研究的必要性19-21
• 1.6 本論文目的、意義和設(shè)計方案21-24
• 1.6.1 本論文目的、意義21-22
• 1.6.2 本論文設(shè)計方案及研究內(nèi)容22-24
• 參考文獻24-29
• 第二章 醋酸洗必泰-蒙脫土抗菌劑的制備和表征29-41
• 2.1 引言29-30
• 2.2 實驗部分30
• 2.2.1 主要原材料及儀器30
• 2.2.2 抗菌劑的制備30
• 2.3 納米抗菌劑的表征30-32
• 2.3.1 X射線衍射(XRD)31
• 2.3.2 紅外表征(FTIR)31
• 2.3.3 熱分析(TG)31
• 2.3.4 粒徑測試31
• 2.3.5 抑菌環(huán)測試31
• 2.3.6 體外緩釋實驗31-32
• 2.3.6.1 標準曲線的制備31-32
• 2.3.6.2 體外釋放試驗32
• 2.4 結(jié)果與討論32-38
• 2.4.1 XRD分析32-33
• 2.4.2 FTIR分析33
• 2.4.3 TG分析33-34
• 2.4.4 粒徑分析34-35
• 2.4.5 抑菌環(huán)實驗分析35-37
• 2.4.6 體外緩釋實驗分析37-38
• 2.5 本章小結(jié)38-40
• 參考文獻40-41
• 第三章 PU/CA-MMT納米復(fù)合材料的制備和性能表征41-56
• 3.1 引言41
• 3.2 實驗部分41-42
• 3.2.1 試劑及儀器41
• 3.2.2 PU/CA-MMT復(fù)合抗菌材料的制備41-42
• 3.3 測試及分析42-43
• 3.3.1 XRD表征42
• 3.3.2 復(fù)合材料的熱失重(TG)測試42
• 3.3.3 原子力顯微鏡42
• 3.3.4 靜態(tài)接觸角測試42
• 3.3.5 介電測試42-43
• 3.3.6 復(fù)合材料的流變性能測試43
• 3.4 結(jié)果與討論43-54
• 3.4.1 XRD測試分析43-44
• 3.4.2 復(fù)合材料的熱失重(TG)測試分析44-45
• 3.4.3 原子力顯微鏡測試分析45-46
• 3.4.4 靜態(tài)接觸角測試分析46-48
• 3.4.5 介電測試結(jié)果48-50
• 3.4.6 復(fù)合材料的流變性能測試結(jié)果分析50-54
• 3.4.6.1 復(fù)合材料加工條件測試50-52
• 3.4.6.2 復(fù)合材料流變性能測試52-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 參考文獻55-56
• 第四章 聚氨酯(PU)納米抗菌材料的抗菌性能研究56-70
• 4.1 引言56-57
• 4.2 實驗儀器與試劑57
• 4.3 實驗方法57-58
• 4.3.1 實驗菌株的培養(yǎng)57-58
• 4.3.1.1 液體培養(yǎng)基制備57
• 4.3.1.2 培養(yǎng)基的制備57
• 4.3.1.3 細菌的活化、轉(zhuǎn)接57-58
• 4.3.1.4 培養(yǎng)基和樣品的消毒58
• 4.3.2 納米抗菌材料細菌粘附58
• 4.4 貼膜法檢測58-61
• 4.4.1 細菌懸液的制備和涂布58-59
• 4.4.2 菌落計數(shù)59
• 4.4.3 貼膜抗菌59-60
• 4.4.4 抗菌率計算60-61
• 4.4.5 MTT法細胞毒性實驗評價61
• 4.5 結(jié)果與討論61-67
• 4.5.1 SEM觀察抗粘附效果62-64
• 4.5.2 貼膜抗菌實驗64-66
• 4.5.3 復(fù)合材料的細胞毒性66-67
• 4.6 本章小結(jié)67-69
• 參考文獻69-70
• 第五章 復(fù)合材料的熱氧動力學(xué)70-79
• 5.1 引言70
• 5.2 實驗部分70
• 5.2.1 熱氧分解動力學(xué)熱失重測試70
• 5.2.2 熱氧分解動力學(xué)反應(yīng)活化能研究70
• 5.2.3 熱氧分解動力學(xué)反應(yīng)級數(shù)研究70
• 5.3 結(jié)果與討論70-76
• 5.3.1 熱氧分解動力學(xué)熱失重分析70-72
• 5.3.2 熱氧分解動力學(xué)反應(yīng)活化能計算72-74
• 5.3.3 熱氧分解動力學(xué)反應(yīng)級數(shù)計算74-76
• 5.4 本章小結(jié)76-78
• 參考文獻78-79
• 第六章 結(jié)論與展望79-81
• 6.1 結(jié)論79
• 6.2 展望79-81
• 在讀期間發(fā)表的科研論文和成果81-82
• 致謝82

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本文編號：310772