抗菌性纤维素复合气凝胶的制备及性能研究

来源 :天津科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wusuowei2100
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,细菌和病毒的泛滥对人类的健康和社会经济产生了巨大威胁,抗菌材料的研究引起了广泛关注。本文以纤维素为原料制备抗菌复合材料,旨在将其应用于生物医疗、包装材料以及抗菌纺织品等领域。纳米纤维素是地球上最丰富的天然高分子化合物,其自身具备很多优异的理化性质,如具有低密度(约1.6 g/cm~3)、高比表面积(>100 m~2/g)和可生物降解可再生等优点,属于绿色生物质资源。纳米纤维素被广泛应用于隔热材料、生物医药和光电材料等领域,因此是一种非常具有研究价值的生物基材料。本文主要以纤维素纳米纤丝(CNF)以及TEMPO氧化的纤维素纳米纤维(TOCNF)为原料,分别制备了两种纤维素抗菌气凝胶复合材料。所制备的气凝胶材料具有三维多孔的网络结构,高孔隙率、低密度、高比表面积等优点,并用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱分析(FTIR)、X-射线衍射分析(XRD)、能谱分析(EDS)、热重分析(TGA)、孔径分析(BET)、力学性能测试、降解性能分析、抗菌性能测试以及生物相容性测试等手段对其结构、形态和性能进行了综合表征。以硝酸银为原料,过硫酸钾为氧化剂,采用化学氧化法制备了粒径在10~20 nm之间的纳米氧化高银。以CNF复合气凝胶为载体,纳米氧化高银为抗菌剂。在共混的过程中,纳米氧化高银颗粒可以与羟基基团发生氢键作用和静电吸附。采用冻融循环和冷冻干燥的方法制备纤维素抗菌气凝胶。研究了气凝胶的微观形貌、力学性能、银离子的体外释放、抗菌性能和生物降解性。该气凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径分别为23 mm和20 mm,对两种菌的抑制率均在99.5%以上,具有高效的抗菌性能。本实验提出了一种经济、新颖的抗菌纤维素气凝胶制备方法,使其成为更高效、更抗菌、更适合生活需要的抗菌材料。以柠檬酸(CA)为交联剂,以TOCNF/ε-聚赖氨酸(ε-PL)交联网络为基体,设计了一种具有生物降解性和抗菌性的多功能气凝胶材料。CA不仅可以作为多功能交联剂与TOCNF酯化交联,与TOCNF和ε-PL进行氢键交联,还可以作为增强剂提高复合气凝胶的力学性能和抗菌性能。当ε-PL含量为0.8 wt%时,纤维素复合气凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有明显的抑制作用,抑菌圈直径分别为35 mm和33 mm。同时,抗菌效率均高达99.6%以上。28天后,纤维素气凝胶可在土壤中生物降解。更重要的是,气凝胶的溶血率小于5%,所制备的可降解纤维素气凝胶是一种具有良好血液相容性的材料,在医疗环境和包装材料方面具有巨大的应用潜力。
其他文献
包装件在运输过程中,由于运输工具等原因,会产生振动等物理事件,尤其在发生共振时会严重影响包装的保护性能。发泡聚乙烯(EPE)因其重量轻、能量吸收能力强、回弹性强而被广泛用于电子产品、医疗设备、家用电器、精密仪器仪表和玻璃瓷器等产品的隔振包装。本文以EPE为研究对象,通过静态压缩实验、正弦扫频振动实验和有限元分析的方法,研究了环境温度、EPE厚度、EPE面积和静载荷变化对EPE振动特性的影响,具体内
学位
论文主要研究设计一种叠装塑料袋装袋机,以代替人工装袋,并对此装袋机进行动力学分析和力学分析。被包装物叠装塑料袋的长宽尺寸为410mm×210mm,且10个为一组,外包装袋尺寸为470mm×240mm。整个装袋机主要由三大部分组成,包括:输送部分、装袋部分以及转移部分。输送部分由两条传送带构成,目的是输送和输出叠装塑料袋;装袋部分主要目的是将叠装塑料袋进行装袋,采用边制袋、边装袋的方式,包括对叠装塑
学位
木质素磺酸盐作为木质素的衍生物,其主要来源于造纸工业的废液,凭借表面活性高、水溶性好、分子量小等优势,在表面活性剂、化妆品、医药和高分子材料等许多领域受到广泛关注。本论文以木质素磺酸盐为原料,研究了木质素磺酸盐在染料分散剂、防风固沙剂、复合涂料、人造纤维板和混凝土减水剂方面的应用,以其在减少环境污染的同时实现木质素磺酸盐的高附加值利用。首先,以木质素磺酸盐为原料,采用分离提纯-化学改性联合处理,制
学位
聚氨酯薄膜在国内食品、医疗卫生、服装和其他领域的应用广泛,人们并对其功能化应用要求也快速增加。聚氨酯目前在各个行业中消耗量巨大,采用环保、可再生的生物基原料取代石油基原料制备聚氨酯也已成为研究热点。本论文通过以环氧大豆油(ESO)为原料,利用聚乙二醇(PEG)对其进行开环,通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和质子核磁共振(~1H-NMR)分析证明制备了多羟基化生物基多元醇(ESO-polyol)
学位
随着科技的快速发展,锂离子电池因其具有输出电压高、比能量大、良好的循环性能以及环境友好等诸多优点,在便携式电子设备、医药行业、电动汽车、能源存储等领域得到了广泛的应用。锂离子电池中的隔膜将电池正负极分隔,为离子传输提供通道,实现离子传导,是电池安全性、容量和寿命的重要决定因素。本文以酚醛纤维为主要纤维原料,芳纶浆粕为增强纤维,采用传统湿法造纸工艺并结合酚醛树脂浸渍、热压工艺制备了酚醛纤维基锂离子电
学位
近年来,生物质精炼的技术水平正在稳步提高,而在制浆造纸行业中,木质纤维资源的充分利用与深度加工也在与生物质精炼技术不断融合。在制浆造纸过程中会产生大量的预水解液,通过对预水解液中丰富的半纤维素资源综合利用,从而实现产能转化正好顺应了生物质精炼与制浆造纸相结合的发展潮流。本文以桉木预水解液为原料,先醇沉提取水解液中的半纤维素多糖,再使用柱层析法对醇沉后的半纤维素多糖进行分离纯化,分析了纯化后多糖的结
学位
随着计算机、虚拟现实、增强现实技术的发展,虚拟仿真实验室也在实验教学探索上有了举足轻重的地位。本文通过调研运输包装课程中缓冲包装动态压缩实验的过程及其数据对于缓冲包装设计的应用和其在实验中存在的问题发现:缓冲包装虚拟仿真实验室存在教学资源不充分、实验指向不明确等问题。因此通过对缓冲实验的过程进行了分析,并将缓冲包装虚拟仿真实验室整体设计思路进行梳理,设计了缓冲包装虚拟仿真实验室,搭建了实验预习、实
学位
纤维素是世界上含量最丰富的天然高分子化合物,具有可降解和可再生的特点,充分挖掘其应用潜能对缓解资源短缺、实现可持续发展具有重要意义。纳米纤维素(NC)是纤维素纳米化后的产物,具有高强度、高比表面积、高长径比、优异的机械强度等性能,在造纸、食品包装、医药敷料等领域具有广阔的应用前景。但纳米纤维素的葡萄糖单体中含有羟基,这使得以纳米纤维素为主制备的材料具有亲水性,在潮湿环境中极易吸收水分。本论文将提高
学位
在运输包装行业中,塑料托盘具有可靠耐用、适用于多种工况以及尺寸标准化程度高等优点。目前塑料托盘逐渐取代木托盘,但对塑料托盘力学性能的影响因素的研究和优化设计较少。探索力学性能更加优良、成本更低的托盘垫块对塑料托盘的发展具有更现实的意义。本文利用有限元方法探究影响科赫分形结构力学性能的因素与在托盘垫块中的应用。方法基于科赫分形理论,参考托盘的国标尺寸,建立科赫分形结构模型。采用尼龙12材料通过3D打
学位
在当下社会进步、经济快速发展的大趋势下,环境破坏和资源短缺问题也接踵而至。因此,高值化开发利用可再生且储量丰富的生物质资源并将其应用于环境修复引起研究人员广泛的关注。木质素作为一种丰富且可再生的低成本生物聚合物,具有高碳含量和高芳香性,是一种理想的碳前驱体。另外,由于木质素中含有丰富的官能团如酚羟基、醇羟基及羧基等,导致其作为碳前驱体还具有优异的灵活性和可设计性。本文以杨木硫酸盐木质素为原料,以复
学位