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全氟烷基多功能织物整理剂的分子设计和合成

孙建英  
【摘要】: 随着科学技术的发展和人们生活品质的提高,纺织品将不再仅仅具有御寒和美化的作用,还将具有舒适和保护人体安全等多种功能。因此,人们对开发新型、高效的织物整理剂的呼声越来越强烈,织物整理剂走向多功能化、复合化,已成为未来纺织品整理剂发展的主要趋势。 本论文设计和合成了一系列含全氟烷基的多功能织物整理剂,期望能将含氟整理剂的拒水拒油性与有机氮阳离子的抗菌性有机结合到单一分子结构中,经其处理织物后同时赋予织物拒水拒油和抗菌的多重功能。论文主要工作描述如下。 第一部分,为制备一种同时赋予织物抗菌和拒水拒油的多功能整理剂,论文首次将二烯丙基基团和全氟烷基链段同时引入到单个分子中,设计和合成了4个新型的含全氟烷基化合物的同系物3,4,5和6,并合成了两个已知结构的化合物1和2,来研究全氟烷基基团的引入对化合物抗菌性能的影响。化合物分子结构中二烯丙基基团的引入,不仅能提高化合物的抗菌性,而且使得这些单体能够均聚或与其它单体共聚而制备成聚阳离子型抗菌剂;而全氟烷基链段的引入,在赋予整理后织物拒水、拒油性能的同时,能在一定程度上提高化合物的抗菌性能。研究发现,含氟季铵盐化合物2-6对革兰氏阳性菌-金黄色葡萄球菌的抑制作用非常明显,其MIC(最低抑菌浓度)值在2.5-10μg/mL之间,MBC(最低杀菌浓度)值在20-40μg/mL之间,而对革兰氏阴性菌-大肠杆菌和真菌类-白色念珠菌的抗菌作用则一般,其MIC和MBC值均在100μg/mL左右。此外,进一步研究了化合物的抗菌性与分子结构间的关系。 在制备季铵盐型抗菌剂后,我们选取一种单体通过乳液聚合得到了PFDA聚阳离子型抗菌剂,并将其用于棉织物的整理。整理后的织物对大肠杆菌8099和金黄色葡萄球菌ATCC 6538的抑菌率分别为99.9%和92.4%,拒油效果为四级,但拒水效果不佳。 第二部分,论文首次将全氟烷基链段引入到一种优异的抗菌剂-吡啶硫酮锌(ZPT)化合物中,设计和合成了一种新型的含氟烷基吡啶硫酮锌化合物32。在尝试了一些反应后,我们从底物4-甲基吡啶出发,在LDA存在下与C_8F_(17)(CH_2)_3I反应得到化合物41,随后经氧化反应得到氧化吡啶衍生物44,经POCl_3氯化后生成了期望化合物47,继而发生氧化反应生成化合物49。49与NaSH作用得到巯基化产物40,而后与NaOH/ZnSO_4成盐以较好产率得到了含氟毗啶硫酮锌抗菌剂32。 第三部分,论文合成了一类吡啶类季铵盐化合物50、51、54和57,同时测定和比较了它们的表面张力及抗菌性能。实验发现,含氟吡啶季铵盐的表面张力明显低于不含氟吡啶季铵盐。其中,化合物57比化合物54的表面张力降低了约10 mN/m,化合物51的表面张力比化合物50降低了3 mN/m。合成化合物对革兰氏阳性菌-金黄色葡萄球菌具有抗菌作用,其中,化合物57的抗菌作用最显著,MIC值为12.5-50μg/mL,MBC值为50μg/mL。而分子结构中同时含有吡啶铵盐和三乙基铵盐的化合物50和51,其抗菌性却相对较弱。


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