ATRP制备改性纳米木聚糖及对木材的抗菌性能_葛泽儒.pdf
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1、第 24 卷 第 4 期北华大学学报(自然科学版)Vol24 No42023 年 7 月JOUNAL OF BEIHUA UNIVESITY(Natural Science)Jul2023文章编号:1009-4822(2023)04-0534-05DOI:1011713/jissn1009-4822202304021ATP 制备改性纳米木聚糖及对木材的抗菌性能葛泽儒,李金泽,林玥彤,李慧杰,刘笑航,庞久寅(吉林省木质材料科学与工程重点实验室(北华大学),吉林 吉林132013)摘要:利用原子转移自由基聚合法(ATP),将二甲基二烯丙基氯化铵中的季铵基团接枝到纳米木聚糖大分子引发剂表面,得到改性
2、纳米木聚糖生物抗菌剂以密粘褶菌作为木腐菌,开展木材防腐抗菌试验,探究不同质量分数改性纳米木聚糖生物抗菌剂对密粘褶菌的抑制作用通过测定木材失重率得到不同质量分数改性纳米木聚糖生物抗菌剂的耐腐等级;观察被密粘褶菌侵蚀的木材内部菌丝生长状态,探究改性纳米木聚糖生物抗菌剂的抑菌效果结果显示:改性纳米木聚糖生物抗菌剂的抗菌效果优于纳米木聚糖关键词:纳米木聚糖;原子转移自由基聚合法;改性纳米木聚糖;密粘褶菌;抑菌性能中图分类号:TQ432文献标志码:A收稿日期:2023-04-12基金项目:北华大学研究生创新计划项目(2022053);吉林省发改委创新能力建设项目(2021C041-6)作者简介:葛泽儒(
3、1996),男,硕士研究生,主要从事木材抗菌研究,E-mail:1563182444 qqcom;通信作者:庞久寅(1974),男,博士,教授,主要从事木材改性研究,E-mail:pangjiuyin 163comPreparation of Modified Nanoxylans by Atom Transfer adicalPolymerization(ATP)and Their Antibacterial Properties on WoodGE Zeru,LI Jinze,LIN Yuetong,LI Huijie,LIU Xiaohang,PANG Jiuyin(Wood Mater
4、ial Science and Engineering Key Laboratory of Jilin Province(Beihua University),Jilin 132013,China)Abstract:The quaternary ammonium group in dimethyl diallyl ammonium chloride was grafted onto the surface ofthe nano-xylan macromolecule initiator by atom transfer radical polymerization(ATP)to obtain
5、the modifiednano-xylan antibacterial agentWood antiseptic and antibacterial tests were carried out to study the inhibitoryeffect of modified nano-xylan biological antibacterial agents with different mass fractions on GloeophyllumtrabeumBy measuring the average weight loss rate of wood after the expe
6、riment,the corrosion resistance grade ofmodified nano-xylan biological antibacterial agent with different mass fractions was obtained To observe thegrowth state of mycelia in wood eroded by Gloeophyllum trabeum,and explore the inhibitory effect of modifiednano-xylan biological antibacterial agentThe
7、 results showed that the antibacterial effect of modified nano-xylanswas better than that of nano-xylansKey words:nano-xylan;atomic transfer radical polymerization;modified nano-xylan;Gloeophyllem trabeum;antibacterial activity随着生活水平的提高,人们愈发重视自身健康与环境的可持续发展目前,我国使用范围最广的木材抗菌剂存在一系列问题比如,对人体健康和环境产生众多不利影响,
8、后期处理难度大,难以自然降解等1-5 木聚糖具有环保低碳、健康绿色、抑菌效果理想且对人体无害等优良生物特性6-10,可使木质材料的抗菌性能得到提升木聚糖分子中存在大量高活性羟基,容易与极性基团反应,从而导致物理化学性质发生改变11-13 对木聚糖进行碱法抽提得到纳米木聚糖,可以增强其抗流失性原子转移自由基聚合法(ATP)以过渡金属配合物为卤原子载体、有机卤化物为引发剂,通过氧化还原反应,在活性种与休眠种之间建立可逆的动态平衡,实现对聚合反应的控制本文利用 ATP,将季铵基团接枝到纳米木聚糖的主链上,实现对纳米木聚糖的化学修饰改性,拓宽纳米木聚糖在抗菌领域的应用范围13-15 季铵盐的抑菌活性与
9、其氮元素的正电荷有关季铵盐分子所带正电荷可以通过静电吸引吸附在带负电的细菌细胞表面,使细胞膜破裂变薄,内部物质泄漏,破坏细胞的基本梯度,导致细胞失活通过 ATP可以控制纳米木聚糖大分子引剂与二甲基二烯丙基氯化铵接枝聚合反应所得产物的分子量,使得二甲基二烯丙基氯化铵中的季铵基团与纳米木聚糖的端羟基发生酰化反应,将季铵盐单体接枝在纳米木聚糖表面,得到改性纳米木聚糖生物抗菌剂本文将探究不同质量分数改性纳米木聚糖生物抗菌剂对密粘褶菌的抑制效果,对降低环境污染、推动绿色低碳发展具有重要意义,可为新型木材抗菌剂的规模生产、应用提供一定的理论基础和技术支持1原料与设备试验主要原料:乙醇、硫酸、氢氧化钠、NN
10、 二甲基甲酰胺,分析纯,上海阿拉丁生物科技股份有限公司;4-二甲氨基吡啶、溴化亚铜,分析纯,上海展云化工有限公司;葡萄糖,食品级,汕头未来食品有限公司;2-溴代异丁酰溴,分析纯,郑州阿尔法化工有限公司;四氢呋喃,工业纯,天津市福晨化学试剂厂;五甲基二乙烯三胺,分析纯,上海东土化工进出口有限公司;二甲基二烯丙基氯化铵,分析纯,天津市大茂化学试剂厂;杨木,河南省森培木业有限公司;密粘褶菌,中国林业微生物菌种保藏管理中心主要仪器设备:数显恒温油浴锅,S23-2,河南爱博科技发展有限公司;数显多头磁力加热搅拌器,HJ-6A,常州市亿能实验仪器有限公司;分析天平,TG328A,上海天平仪器厂;高速离心机
11、,HC-3514,安徽中科中佳科学仪器有限公司;电热鼓风干燥箱,DL102,天津市实验仪器厂;傅里叶红外光谱仪,FTI-1500,中世沃克科技发展股份有限公司;扫描电子显微镜,JSMIT200,惠州市华高仪器设备有限公司;真空冷冻干燥机,BK-FD12T,山东博科生物产业有限公司;恒温恒湿箱,BSC250,上海博讯实业有限公司2试验方法21纳米木聚糖大分子引发剂制备称取 3 g 纳米木聚糖,与 678 g 4-二甲氨基吡啶溶解于 60 mL 无水 NN 二甲基酰胺,缓慢加入 2-溴代异丁酰溴 686 mL(在冰水浴中进行),磁力搅拌 24 h,加入去离子水使其沉淀,沉淀物离心后干燥至恒重22纳
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