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隨著新冠病毒在歐洲的不斷擴(kuò)散和變異，越來越多的防疫物資被送往抗疫一線，研發(fā)新型醫(yī)用材料也成為現(xiàn)在熱門研究方向。在眾多高性能材料中抗菌、可降解讓PA56脫穎而出。

生物基聚酰胺56(PA56)是由生物基戊二胺與石油基己二酸合成的一種高聚物，其中生物基含量達(dá)到40%以上。生物基 PA56 作為一種環(huán)境友好且性能優(yōu)異的高分子材料被廣泛運(yùn)用，且前景廣闊。

聚六亞甲基胍鹽酸鹽(PHMG)是環(huán)保型高分子抗菌劑，屬于有機(jī)抗菌劑，具有廣譜高效的抗菌性 能以及易溶于水、無(wú)色無(wú)味、低毒性和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，較好的熱穩(wěn)定性能，讓其能夠直接用于熔融共混的生產(chǎn)工藝中。

將不同比例的PHMG與PA56共混，形成PA56/PHMG共混體系，并通過熔融紡絲的方法可以制備得到抗菌PA56纖維。

01、PA56和PHMG相容性

PHMG在PA56中呈現(xiàn)顆粒狀態(tài)，大約在0.2~1μm之間，分布均勻，即使PHMG質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到3%的比例時(shí)，依舊沒有出現(xiàn)大量團(tuán)聚的情況；同時(shí)可以看出：共混物斷面未出現(xiàn)明顯孔洞，沒有相分離現(xiàn)象，說明兩者有很好的相容性。其主要原因是PA56與PHMG均含有端氨基，它們具有一定的化學(xué)相容性，為后續(xù)滿足纖維加工提供了必要條件。

PA56及PA56/PHMG共混體系在2K和10K倍數(shù)下的SEM圖像

02、PA56/PHMG共混體系黏度分析

隨著PHMG添加量的增加，PA56/PHMG共混體系的黏度逐漸降低，但總體降低不大。主要原因是PHMG顆?？梢允筆A56大分子鏈之間相對(duì)滑動(dòng)更加容易，起到增塑劑的作用，從而降低了共混體系的黏度。

PA56及PA56/PHMG的黏度

03、PA56/PHMG共混體系熱性能分析

隨著抗菌劑PHMG添加量的增加，PA56/PHMG共混體系的熔點(diǎn)逐漸降低，由純PA56的254.9 ℃降低至250.8 ℃。其原因是PHMG的加入破壞了PA56的結(jié)晶度，導(dǎo)致共混體系的熔點(diǎn)降低，少量的PHMG加入總體上對(duì)其熔點(diǎn)影響不大。PHMG質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0.5%增加到3%時(shí)，未出現(xiàn)共混物熔融曲線的雙峰特性。主要原因是由于抗菌劑PHMG的添加量較少，且混合得比較均勻。

PA56及PA56/PHMG的DSC升溫曲線

PA56及PA56/PHMG的DSC和TGA測(cè)試結(jié)果

隨著抗菌劑PHMG添加量的增加，PA56/PHMG共混體系的分解溫度逐漸降低，質(zhì)量損失5%的分解溫度由純PA56的400.7 ℃降低至373.7 ℃。主要原因是PHMG的分解溫度比PA56低，導(dǎo)致共混體系分解溫度降低。根據(jù)DSC和TGA的數(shù)據(jù)分析可以得出結(jié)論，少量PHMG的加入對(duì) PA56/PHMG共混體系熱穩(wěn)定性影響相對(duì)較小。

PA56及PA56/PHMG的TGA曲線

PA56及PA56/PHMG的DTG曲線

04、PA56/PHMG纖維力學(xué)性能

隨著牽伸倍數(shù)的增大，抗菌PA56纖維的斷裂強(qiáng)度逐漸增加，斷裂伸長(zhǎng)率逐漸降低。這是因?yàn)殡S著牽伸倍數(shù)的增大，纖維大分子鏈在應(yīng)力的作用下沿軸向排列更加規(guī)整，從而提高了纖維的斷裂強(qiáng)度，降低了斷裂伸長(zhǎng)率。

隨著抗菌劑PHMG添加量的增加，抗菌纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都呈下降的趨勢(shì)，含3%PHMG的抗菌纖維相較于PA56維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率大約下降10%~20%。主要原因是纖維中的PHMG微粒會(huì)導(dǎo)致纖維拉伸時(shí)應(yīng)力不均勻，存在應(yīng)力弱點(diǎn)，因此抗菌纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率下降。

PA56和抗菌PA56纖維的力學(xué)性能

05、PA56/PHMG纖維的抗菌性能

PA56纖維對(duì)大腸埃希菌和金黃葡萄球菌具有40.2%和 45.2%抑制率。當(dāng)PHMG質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，抗菌PA56 纖維的抑菌率提升到90%左右；當(dāng)PHMG質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到2%時(shí)，抑菌率已經(jīng)可以達(dá)到99.9%，表現(xiàn)出非常優(yōu)異的抗菌性能。

PA56和抗菌PA56纖維的抑菌率

06、總結(jié)

A56/PHMG共混體系中的PHMG以細(xì)微的顆粒狀物體均勻分散在PA56中，其粒徑大小基本在1μm以下，PHMG與PA56共混體系具有很好的相容性。

隨著PHMG添加量的增加，PA56/PHMG共混體系的熔點(diǎn)、分解溫度、黏度逐漸降低，但整體下降程度較小。

PHMG添加到一定程度時(shí)，降低了PA56/PHMG抗菌纖維的力學(xué)性能，但總體下降不大。

添加極少量的PHMG，PA56/PHMG共混體系就能夠獲得很好的抗菌性能。抗菌劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%即可達(dá)到抗菌標(biāo)準(zhǔn)的要求；當(dāng)PHMG質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到2%時(shí)，抗菌PA56纖維抑菌率可達(dá)到99.9%。