作为一种聚季铵盐,PDMDAAC属于第6代季铵盐杀生剂。由于高分子链上高度的正电荷密度与良好的亲水性,因此具有广谱高效、应用范围广的特点,对病毒、原核和真核生物等均有显著的杀灭效果,其应用涉及水处理、医疗卫生、农牧业和轻工业等多个领域。其中,在纺织行业PDMDAAC常被用作织物的抗菌改性剂,但是国内外关于这方面的研究较少,且抗菌织物制备工艺有待改进。目前,常用的纤文PDMDAAC抗菌改性方法有接枝法和浸渍法。22396
1 接枝改性法
接枝法是先以物理或化学改性使纤文表面产生可与含抗菌基团化合物进行接枝的点,再经配位键或其他化学键结合抗菌基团来制备抗菌纤文[22]。
例如,刘倩等[23]采用预浸泡单体,再经Ar等离子体引发DMDAAC,使其接枝到丙纶无纺布、涤纶织物上来制备抗菌纤文,接枝率达14%,接枝后的丙纶无纺布经定时暴露法测试,发现其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率分别为71.7%、83.8%、93.4%;接枝后的涤纶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率为67.7%和77.3%,其亲水性和热稳定性都有所提高。但是,该抗菌纤文抗菌效果不够好,抗菌性能研究不深入,且辐射接枝制备工艺比较复杂,推广困难。论文网
2010年,Bernd Liesenfeld等[24,25]采用一种辐射接枝法将较高相对分子质量的PDMDAAC永久绑定到纤文上,制备了BIOGUARD™抗菌敷料。该敷料具有可靠的生物安全性,且经AATCC 100法评价发现其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、铜绿假单胞菌、粪肠球菌、鲍曼不动杆菌、粪肠耐万古霉素和耐药金黄色葡萄球菌的抗菌率大于99.9999%。在PDMDAAC制备抗菌纤文的研究中,该抗菌率是目前文献报道的最高值。但是,该文虽提及用高相对分子量PDMDAAC,却没有指出相对分子质量的具体值,也未报道PDMDAAC含量、抗菌纤文具体制备方法和纤文种类,更没有涉及到纤文使用时间和层数等因素对敷料抗菌性的影响规律,且抗菌测试方法也需要改进。通过电子显微镜观察接触细菌后空白敷料和抗菌敷料,发现与布满饱满细菌的空白敷料相比,抗菌敷料上的细菌变形并大量减少。
2011年,Peter J. Hauser等[26]以PDMDAAC作为抗菌剂,采用浸渍和等离子体辐射技术结合,将其接枝到芳族聚酰胺纤文上制备了抗菌棉防护服,其较佳工艺参数为:800 W的射频功率,单体浓度10%,5s的辐射时间。采用AATCC 100测试方法得到对金黄色葡萄球菌的抗菌率可达99.90%。FTIR表征发现DMDAAC已被接枝到纤文上,并在纤文表面形成聚季铵盐PDMDAAC,但未指出具体的特征吸收峰;由SEM可观察到纤文表面明显改变;XPS分析结果表明自由基主要在纤文中芳香环的碳原子上形成,还发现由等离子体辐射造成纤文结构中酰胺键的微水解,说明这种辐射技术尽管提高了接枝的能力,但同时也造成纤文强度的损伤。该文使用的辐射器材和制备过程也较为复杂,且成本高。另外,虽然文中制得的抗菌棉防护服抗菌率较高,但没有对纤文的抗菌性能规律进行系统研究,也未考察抗菌剂处理后纤文本身性质的变化。
由以上文献看出,以接枝方法制备含PDMDAAC抗菌纤文的研究不够详细和深入,或存在影响纤文本身性能的缺陷,有待改进。
2 浸渍改性法
浸渍法是将抗菌剂与纤文浸泡后取出轧光、轧平,再烘干或焙烘,最终得到具有抗菌性能的纤文制品[19, 20]。
例如,2009年,Charlene M等[27]采用逐层浸泡沉积的方法,将抗菌剂十优尔烷基三甲基溴化铵作为阳离子层,丙烯酸作为阴离子层交替逐层沉积到纤文表面,制得可用于抗菌绷带或一次性抗菌用品的抗菌薄膜。该研究通过抑菌圈测试发现沉积层数越多,抗菌效果越好,当将PDMDAAC加入阳离子层时,抗菌效果增强,但未考察将单一抗菌剂PDMDAAC固载到纤文上时的抗菌性能,其吸附量也未测定。同时,基布种类也未说明;具体浸渍工艺描述不详;抑菌圈法属于定性测试法,它以抑菌圈直径大小判断抗菌性,无具体抗菌率数据;也未研究纱布使用时间和使用方式、PDMDAAC特征黏度等因素对纤文抗菌性能的影响规律。经原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)观察发现经抗菌剂处理后的薄膜变得粗糙,不过在阳离子层中加入PDMDAAC与未加PDMDAAC的薄膜相比,表面略为平整。这是因为PDMDAAC占据了原来阳离子层中的空隙,但该文没有对薄膜进行红外表征。
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