壳聚糖双胍/二硫化钼量子点改性水性聚氨酯的制备与性能

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随着人类社会对公共卫生和医疗健康重视程度的与日俱增,具有抗菌功能医疗器械的需求越来越多。聚氨酯(PU)在医疗器械行业应用十分广泛,在其中引入亲水基团获得的水性聚氨酯乳液(WPU)不仅保留了聚氨酯的特性,而且实现了有机挥发性溶剂(VOCs)的零排放,是赋予表面抗菌功能的理想基体。本论文以构建医疗器械表面水性抗菌涂层为目的,合成了壳聚糖双胍盐酸盐(CSGH)和二硫化钼量子点(MoS2 QDs),再通过低温原位乳化法将其引入到水性聚氨酯制备过程,进而在优化WPU机械性能和热性能的同时,赋予其抗菌功能、生物相容性,和荧光性能,拓展了水性聚氨酯涂层的应用领域。首先,本文以N-甲基乙二醇胺为亲水扩链剂,配合异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇(PBA)、二甘醇(DEG)等制备了阳离子水性聚氨酯。再通过低温原位乳化法将微波合成的CSGH引入到聚氨酯端基,得到壳聚糖双胍盐酸盐交联改性的水性聚氨酯(CSGH-WPU)。结构和性能测试结果表明WPU和CSGH发生化学交联,且分子链具有良好的相容性;适量CSGH的加入提高了WPU的机械强度、耐热性能和亲水性,并且赋予了WPU一定的抗菌能力,CSGH-WPU不具有细胞毒性。其次,以2-氨基乙硫醇为改性剂,采用液相超声剥离制备出氨基修饰的二硫化钼量子点。借助CSGH的分散作用,MoS2 QDs通过原位乳化进入水性聚氨酯反应体系,制备出壳聚糖双胍/二硫化钼量子点改性的水性聚氨酯(CSGH/MoS2QDs-WPU)。结构和性能测试结果表明,MoS2 QDs在WPU分散均匀,且可以降低WPU的微相分离和结晶程度。在机械强度和热性能进一步提升的同时,材料展现出令人兴奋的光响应抗菌活性和良好的荧光特性,使得CSGH/MoS2 QDs-WPU膜抗菌能力进一步提升,且具有生物安全性。
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