含热稳定性卤胺结构高分子抗菌材料的合成及其结构与性能

卤胺(N-halamine)是一类含有一个或多个N-X共价键(X通常为氯)结构的化合物，具有高效、广谱的抗菌活性且因N-X容易再生而得到恢复，但现有卤胺主要弱点在于热稳定性较差。本项目拟通过合成一系列在N原子邻位上具有不同取代基的有机卤胺模型化合物，以研究取代基的电子效应和空间位阻作用对卤胺化合物的热稳定性和抗菌性能的影响；在筛选出具有高热稳定性的卤胺化合物的基础上，将其功能化后引入到高分子中，探索卤胺高分子本身及添加到通用高分子中后材料的热稳定性、相容性及其抗菌性能，并进一步尝试对卤胺高分子进行抗菌性能的复合化、功能化和协同化改造等研究，以期获得具有高热稳定性、高效抗菌性能的新型卤胺型高分子材料。

.根据密度泛涵理论（DFT）计算结果分析，及模型卤胺化合物的紫外光照及热分解实验结果，总结了取代基的电子效应和空间位阻作用对卤胺化合物的热稳定性的影响，推测了卤胺的光热分解机理。卤胺的紫外光稳定性和热稳定性次序都是：胺型卤胺＞酰胺型卤胺＞酰亚胺型卤胺，与DFT计算得到的自由基稳定能（RSE）大小次序相同。据此，我们提出，卤胺的光热稳定性不由其N－Cl的断裂能（BDE）决定，而与N－Cl均裂后形成自由基的稳定性以及随后可能发生的后续反应直接相关。卤胺分子中若含有能增加自由基稳定性的结构及不存在容易被夺取的H原子（或其他原子）将有利于提高其光热稳定。以上结果将为新型卤胺分子的设计提供理论指导。..基于以上光热稳定性研究，我们设计合成了系列含双键（三嗪三酮衍生物、巴比妥酸衍生物）和多羟基（巴比妥酸衍生物）等功能性基团的卤胺前驱体，与通用高分子（PP、PE、PET等）共混熔融反应挤出或与烯烃类单体（MMA和St）共聚后、再经次氯酸钠溶液处理，制备了系列高效卤胺抗菌高分子复合材料。考察了熔融共混挤出工艺参数对功能化卤胺前驱体在PP中的接枝率的影响，确立最优化条件为：0.2%的引发剂DCP，螺杆转速90转/分钟，在200℃下反应10分钟。.将卤胺前驱体经熔融共混反应引入PP、PET后，PP和PET的结晶温度均上升、其结晶速率增大，但并不影响其晶型；对材料的力学性能也影响不大。抗菌实验证明，经氯代处理后所得到的改性PP、PE及PET材料均具有非常良好的抗菌性能和抗菌功能可再生性。.在棉织物上同时接入了卤胺及季铵盐，以此进行了抗菌功能多元化和复合化的初步探索。发现，卤胺可以弥补季铵盐抗菌能力较低的不足，而季铵盐的引入可以增加纯卤胺材料的亲水性及卤胺消耗后的长效抗菌能力。..项目研究中所制备的系列卤胺抗菌材料都将具有非常广泛的应用前景。..项目执行期间，已发表标注本项目资助SCI论文1篇，申请国家发明专利2项。.