金属氧化物/壳聚糖@聚丙烯复合熔喷材料的制备及抗菌抗紫外性能研究

聚丙烯(PP)熔喷非织造材料具有良好的力学性能和耐腐蚀性能,广泛应用于医疗卫生领域。然而,由于PP本身没有抗菌性,并且在光照下易氧化降解,影响其使用寿命,这些不足在一定程度上限制了PP的使用。壳聚糖(CS)是一种天然碱性多糖,具有良好的生物相容性、成膜性和抗菌性能,然而单组分CS缺乏广谱抗菌性,长效性差。另外,氧化锌(Zn O)和氧化亚铜(Cu_2O)具有高效广谱的抗菌活性和抗紫外性能,常被用作抗菌剂。因此,可以将CS分别与Zn O或Cu_2O结合达到协同抗菌的目的。本论文选用CS与Zn O或Cu_2O共同对PP熔喷材料进行功能化改性,开发兼具抗菌和抗紫外性能的PP复合熔喷材料,拓宽其应用领域。首先,采用浸渍法,利用聚多巴胺(PDA)和聚乙烯亚胺(PEI)对PP熔喷材料进行表面亲水改性得到M-PP熔喷材料,通过对改性前后的熔喷材料进行测试与分析,结果表明:改性后ICI 46474体外的M-PP表面较为光滑,水接触角下降,表面产selleck抑制剂生了一些极性基团,亲水性显著增强。相比于原PP熔喷材料,M-PP熔喷材料的断裂强度和断裂伸长率轻微下降。接着,通过浸渍法Intrathecal immunoglobulin synthesis将不同质量分数的CS负载在M-PP上,得到CS@M-PP熔喷材料,进行测试与分析,结果表明:CS可以在M-PP表面形成均匀致密的膜。随着CS质量分数的增加,CS@M-PP熔喷材料的水接触角增加,亲水性能下降。相比于原PP熔喷材料,当CS的质量分数为1%时,CS@M-PP熔喷材料的断裂强度从0.32 MPa增加至0.59 MPa,而断裂伸长率下降。经分析,当CS的质量分数为1%时,CS@M-PP熔喷材料的综合性能最佳。然后,采用溶胶—凝胶法制备纳米Zn O粒子,通过形貌和结构表征,结果表明:合成的纳米Zn O呈梭状形貌,长度约为200~600 nm,截面直径约为100~300 nm。通过超声法将不同质量浓度的Zn O负载在CS@M-PP熔喷材料表面,制备得到Zn O/CS@M-PP复合熔喷材料。通过研究发现,Zn O可以均匀分布在CS@M-PP熔喷材料的表面;随着Zn O质量浓度的增加,Zn O/CS@M-PP复合熔喷材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率随之提高,紫外线防护系数(UPF)值也不断增加。当Zn O的质量浓度为2 mg/m L时,Zn O/CS@M-PP复合熔喷材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率可达99.99%,并且UPF值为139.97。相比于原PP熔喷材料,Zn O/CS@M-PP复合熔喷材料的断裂强度从0.32 MPa增加至0.82 MPa,其断裂伸长率下降。最后,采用葡萄糖还原法合成了Cu_2O粒子,通过对其表面形貌和结晶结构进行表征,结果表明:制得的Cu_2O粒子呈八面体形貌,粒径约为1μm。然后,通过超声法将Cu_2O负载在CS@M-PP上,得到了Cu_2O/CS@M-PP复合熔喷材料,并对其进行测试与分析。结果表明:Cu_2O可以均匀负载在CS@M-PP熔喷材料的表面。相比于原PP熔喷材料,Cu_2O/CS@M-PP复合熔喷材料的热稳定性和亲水性均提高。当Cu_2O的质量浓度为2 mg/m L时,Cu_2O/CS@M-PP复合熔喷材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均可达到99.99%,具有优异的抗菌性能。此时,Cu_2O/CS@M-PP复合熔喷材料的UPF值将近167.80,UVA和UVB的透过率仅为0.99%和0.46%,使其具有优异的抗紫外性能。随着Cu_2O质量浓度的增加,Cu_2O/CS@M-PP复合熔喷材料的断裂强度先增加后减小,而断裂伸长率呈下降趋势。综上所述,当Zn O和Cu_2O质量浓度都为2 mg/m L时,Zn O/CS@M-PP和Cu_2O/CS@M-PP复合熔喷材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均可以达到99.99%,都具有优异的抗菌性能。然而,此时,Cu_2O/CS@M-PP复合熔喷材料的UPF值更高,紫外透过率更低。因此,相比于Zn O/CS@M-PP复合熔喷材料,Cu_2O/CS@M-PP复合熔喷材料有着更优秀的抗菌和抗紫外综合性能。