一種抗菌硅氧烷及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種抗菌硅氧烷及其制備方法，屬于有機硅氧烷的合成領(lǐng)域，具體涉及一種抗菌硅氧烷及其制備方法。本發(fā)明專利技術(shù)的一種抗菌硅氧烷，是殼聚糖分子上的?OH通過開環(huán)反應(yīng)，將帶有雙鍵的烯丙基縮水甘油醚接枝到殼聚糖分子上，再在鉑催化劑作用下，硅氫加成將殼聚糖分子引入硅氧烷分子鏈上。本發(fā)明專利技術(shù)制備的硅氧烷具有優(yōu)良的抗菌抑菌性、生物相容性好、安全無毒、刺激性小、穩(wěn)定不易變質(zhì)，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和白色念珠球菌抑菌率均能達到99％以上；本發(fā)明專利技術(shù)制備方法原料易得、價格低廉、操作方便、工藝簡單、反應(yīng)溫和，制備的抗菌硅氧烷在紡織和生物醫(yī)療領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種抗菌硅氧烷及其制備方法，屬于有機硅氧烷的合成領(lǐng)域，具體涉及一種抗菌硅氧烷及其制備方法。
技術(shù)介紹
聚硅氧烷是一類重復(fù)的Si-0-Si鍵為主鏈,Si上直接連接有機基團的聚合物。由于聚硅氧烷具有無毒無味、良好的生理惰性、優(yōu)異的生物相容性、獨特的低表面能和污損釋放性能等諸多優(yōu)點,在醫(yī)療衛(wèi)生和生物防污等方面得到了廣泛的應(yīng)用。但是應(yīng)用于這些領(lǐng)域的聚合物表面極易生長和繁殖各種有害徵生物,嚴重威脅人類的健康,同時也是造成材料生物污損和生物腐蝕等危害的元兇。聚合物表面的抗菌功能修飾可以防治有害微生物的滋生。近年來的研究表明，通過化學(xué)鍵合的方式將抗菌劑或基團引入聚合物中可以很好的防御聚合物材料表面病原菌的滋生，同時可以避免傳統(tǒng)抗菌劑釋放引起的環(huán)境危害。季銨鹽化合物能吸附帶負電荷的細菌,具有良好的殺菌作用,在國際上使用廣泛。但是,普通季銨鹽化學(xué)活性較低，應(yīng)用時基本以游離態(tài)存在,毒性相對較大,刺激性也強,將其作為抗菌劑應(yīng)用在紡織品上是溶出型的,易洗脫,且易在人體表面逐漸富集,長期使用易產(chǎn)生病變。國內(nèi)使用的有機硅季銨鹽類抗菌劑大多數(shù)從國外進口,致使用戶使用不便和生產(chǎn)成本升高。因此,研究并生產(chǎn)以低成本資源為原料的高質(zhì)量抗菌劑,在實際生產(chǎn)中有著重要意義。殼聚糖，是一種天然高分子化合物，屬于碳水化合物中的多糖，其產(chǎn)量是僅次于纖維素的第二大多糖，是自然界中存在的唯一的天然堿性多糖。殼聚糖具有良好的生物相容性和生物可降解性，還具有抗菌、消炎、止血、減少創(chuàng)面滲出和促進創(chuàng)傷組織再生、修復(fù)、愈合的作用。如果能將殼聚糖分子引入硅氧烷結(jié)構(gòu)中制得具有抗菌效果的硅氧烷,可使其性能發(fā)生巨大變化，因此，本專利技術(shù)公開了一種將殼聚糖引入硅氧烷分子結(jié)構(gòu)中獲得抗菌硅氧烷并公開了其制備方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)解決的技術(shù)問題是：本專利技術(shù)提出一種原料廉價、操作簡單、工藝簡單的抗菌硅氧烷及其制備方法，并且通過本專利技術(shù)的方法制得的目標產(chǎn)物抗菌硅氧烷，具有高抗菌性、生物相容性好、毒性低、刺激性小、穩(wěn)定不易變質(zhì)的優(yōu)點。本專利技術(shù)的一種抗菌硅氧烷，是殼聚糖分子上的-OH通過開環(huán)反應(yīng)，將帶有雙鍵的烯丙基縮水甘油醚接枝到殼聚糖分子上，再在鉑催化劑作用下，硅氫加成將殼聚糖分子引入硅氧烷分子鏈上，其結(jié)構(gòu)式如下：式中，m和n為500-1000的整數(shù)。本專利技術(shù)的一種抗菌硅氧烷，抗菌硅氧烷的結(jié)構(gòu)式如下：式中，m和n為500-1000的整數(shù)。本專利技術(shù)的一種抗菌硅氧烷的制備方法，該抗菌硅氧烷的合成步驟如下：(1)稱取殼聚糖粉末于室溫下溶解在1.8wt％的乙酸水溶液中，磁力攪拌3-5h，待其全部溶解后制得質(zhì)量分數(shù)為2-3％的殼聚糖溶液，靜置脫泡后，用配制的0.1mol/L的HCl調(diào)節(jié)其pH至3.5-4.5；(2)將占殼聚糖質(zhì)量18-25％的烯丙基縮水甘油醚加入到步驟(1)反應(yīng)體系中，反應(yīng)溫度為50-80℃，機械攪拌反應(yīng)24-36h；(3)反應(yīng)結(jié)束之后用過量的乙醇沉淀反應(yīng)產(chǎn)物，過濾，再用無水乙醇洗滌產(chǎn)物以去除未反應(yīng)的物質(zhì)，得到殼聚糖-烯丙基縮水甘油醚白色粉末；(4)將硅氧烷和殼聚糖-烯丙基縮水甘油醚粉末溶于有機溶劑，攪拌溫度升到60℃后，加入鉑催化劑，升溫至80-120℃保溫3-5h，真空除去有機溶劑，加水，升溫至40-50℃，多次洗滌，得到抗菌硅氧烷。該抗菌硅氧烷的合成路線如下：具體地，上述步驟(1)所述的殼聚糖分子量為500-1000g/mol。具體地，上述步驟(4)所述硅氧烷為低含氫硅油。具體地，上述步驟(4)所述低含氫硅油的含氫量為0.175％-0.185％，所述低含氫硅油的粘度為80-120mm2/s。具體地，上述步驟(4)所述的硅氧烷與殼聚糖-烯丙基縮水甘油醚的摩爾比為(5-10):1。具體地，上述步驟(4)所述有機溶劑為苯、甲苯、二甲苯、乙醚中的一種或幾種。具體地，上述步驟(4)所述的鉑催化劑為鉑-乙烯基硅氧烷螯合物或氯鉑酸。具體地，上述步驟(4)所述的鉑催化劑的摩爾用量為催化劑∶殼聚糖-烯丙基縮水甘油醚為(1-10):100。具體地，上述步驟(4)所述水的摩爾用量為水∶殼聚糖-烯丙基縮水甘油醚為5:100。本專利技術(shù)具有的有益效果：(1)本專利技術(shù)選用低分子量的殼聚糖，不僅有利于開環(huán)反應(yīng)，還可以增加殼聚糖分子鏈上的-NH2數(shù)量，提高抗菌性能。(2)本專利技術(shù)制備的硅氧烷具有優(yōu)良的抗菌抑菌性、生物相容性好、安全無毒、刺激性小、穩(wěn)定不易變質(zhì)，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和白色念珠球菌抑菌率均能達到99％以上。(3)本專利技術(shù)制備方法原料易得、價格低廉、操作方便、工藝簡單、反應(yīng)溫和，制備的抗菌硅氧烷在紡織和生物醫(yī)療領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。(4)本專利技術(shù)的硅氧烷選擇低含氫硅油，其分子中含比較活潑的Si-H鍵，在催化劑作用下，可與其它含雙鍵、羥基等活性基團的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，具有良好的反應(yīng)活性。(5)本專利技術(shù)的一種抗菌硅氧烷的制備方法，通過控制pH在3.5-4.5，使烯丙基縮水甘油醚選擇與伯羥基反應(yīng)。附圖說明圖1是實施例1制備的抗菌硅氧烷紅外譜圖。圖2是實施例1制備的抗菌硅氧烷核磁譜圖。圖3是實施例1制備的抗菌硅氧烷細胞毒性圖。圖4是實施例1制備的抗菌硅氧烷對大腸桿菌菌落圖。具體實施方式現(xiàn)在結(jié)合實施例對本專利技術(shù)作進一步詳細的說明。實施例1(1)稱取分子量為500g/mol的殼聚糖粉末于室溫下溶解在1.8wt％的乙酸水溶液中，磁力攪拌4h，待其全部溶解后制得質(zhì)量分數(shù)為2％的殼聚糖溶液，靜置脫泡后，用配制的0.1mol/L的HCl調(diào)節(jié)其pH＝3.5；(2)將占殼聚糖質(zhì)量20％的烯丙基縮水甘油醚加入到步驟(1)反應(yīng)體系中，反應(yīng)溫度T＝60℃，機械攪拌反應(yīng)24h；(3)反應(yīng)結(jié)束之后用一定量的無水乙醇沉淀反應(yīng)產(chǎn)物，過濾，再用無水乙醇洗滌產(chǎn)物三次以去除未反應(yīng)的物質(zhì)，得到殼聚糖-烯丙基縮水甘油醚白色粉末；(4)將摩爾比為5:1的低含氫硅油與殼聚糖-烯丙基縮水甘油醚粉末溶于甲苯溶液中，其中，低含氫硅油的含氫量為0.175％，粘度為80mm2/s，攪拌溫度升到60℃后，加入氯鉑酸催化劑，其摩爾用量為氯鉑酸∶殼聚糖-烯丙基縮水甘油醚＝1:100，升溫至100℃保溫3h，真空除去有機溶劑，加水，其摩爾用量為水∶殼聚糖-烯丙基縮水甘油醚為5:100，升溫至45℃，多次洗滌，得到抗菌硅氧烷。其紅外譜圖如圖1所示，核磁譜圖如圖2所示。實施例2(1)稱取分子量為800g/mol的殼聚糖粉末于室溫下溶解在1.8wt％的乙酸水溶液中，磁力攪拌3h，待其全部溶解后制得質(zhì)量分數(shù)為2％的殼聚糖溶液，靜置脫泡后，用配制的0.1mol/L的HCl調(diào)節(jié)其pH＝3.5；(2)將占殼聚糖質(zhì)量18％的烯丙基縮水甘油醚加入到步驟(1)反應(yīng)體系中，反應(yīng)溫度T＝50℃，機械攪拌反應(yīng)36h；(3)反應(yīng)結(jié)束之后用一定量的無水乙醇沉淀反應(yīng)產(chǎn)物，過濾，再用無水乙醇洗滌產(chǎn)物三次以去除未反應(yīng)的物質(zhì)，得到殼聚糖-烯丙基縮水甘油醚白色粉末；(4)將摩爾比為5:1的低含氫硅油與殼聚糖-烯丙基縮水甘油醚粉末溶于二甲苯溶液中，其中，低含氫硅油的含氫量為0.185％，粘度為120mm2/s，攪拌溫度升到60℃后，加入鉑-乙烯基硅氧烷螯合物催化劑，其摩爾用量為鉑-乙烯基硅氧烷螯合物∶殼聚糖-烯丙基縮水甘油醚＝3:100，升溫至80℃保溫5h，真空除去有機溶劑，加水本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種抗菌硅氧烷，其特征在于，所述抗菌硅氧烷的結(jié)構(gòu)式如下：式中，m和n為500?1000的整數(shù)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種抗菌硅氧烷，其特征在于，所述抗菌硅氧烷的結(jié)構(gòu)式如下：式中，m和n為500-1000的整數(shù)。2.如權(quán)利要求1所述的抗菌硅氧烷的制備方法，其特征在于，所述抗菌硅氧烷的合成步驟如下：(1)稱取殼聚糖粉末于室溫下溶解在1.8wt％的乙酸水溶液中，磁力攪拌3-5h，待其全部溶解后制得質(zhì)量分數(shù)為2-3％的殼聚糖溶液，靜置脫泡后，用配制的0.1mol/L的HCl調(diào)節(jié)其pH至3.5-4.5；(2)將占殼聚糖質(zhì)量18-25％的烯丙基縮水甘油醚加入到步驟(1)反應(yīng)體系中，反應(yīng)溫度為50-80℃，機械攪拌反應(yīng)24-36h；(3)反應(yīng)結(jié)束之后用過量的乙醇沉淀反應(yīng)產(chǎn)物，過濾，再用無水乙醇洗滌產(chǎn)物以去除未反應(yīng)的物質(zhì)，得到殼聚糖-烯丙基縮水甘油醚白色粉末；(4)將硅氧烷和殼聚糖-烯丙基縮水甘油醚粉末溶于有機溶劑，攪拌溫度升到60℃后，加入鉑催化劑，升溫至80-120℃保溫3-5h，真空除去有機溶劑，加水，升溫至40-50℃，多次洗滌，得到抗菌硅氧烷。3.如權(quán)利要求2所述的抗菌硅氧烷的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的殼聚糖分...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周勇，劉巧云，楊怡，丁敬敏，
申請(專利權(quán))人：常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32