一種抗菌高分子復合材料及制備方法技術

本發明專利技術公開了一種抗菌高分子復合材料及制備方法及制備方法。抗菌高分子復合材料包括：基體樹脂和長烷基鏈季銨鹽聚合物；基體樹脂100份，長烷基鏈季銨鹽聚合物1～50重量份；基體樹脂為聚丙烯、聚乳酸、聚羥基脂肪酸酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯、聚苯醚、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇以及環氧樹脂；長烷基鏈季銨鹽聚合物是由不飽和長烷基鏈季銨鹽單體與其他不飽和單體聚合形成。制備方法包括：所述組分按所述用量熔融共混后制得所述抗菌高分子復合材料。本發明專利技術抗菌高分子復合材料的應用領域包括：抗菌塑料、抗菌涂層、抗菌彈性體、抗菌纖維、抗菌柔順劑、抗菌環氧地坪。

An Antibacterial Polymer Composite and Its Preparation Method

The invention discloses an antimicrobial polymer composite material, a preparation method and a preparation method. Antibacterial polymer composites include: matrix resin and long alkyl chain quaternary ammonium salt polymer; matrix resin 100 copies, long alkyl chain quaternary ammonium salt polymer 1-50 weight parts; matrix resin is polypropylene, polylactic acid, polyhydroxyalkyl fatty acid ester, polyvinyl chloride, polymethyl methacrylate, polystyrene, polycarbonate, polyamide, polyester, polyphenylene ether, polyurethane, polyacrylonitrile, polyurethane. Polyvinyl alcohol and epoxy resin; long alkyl chain quaternary ammonium salt polymer is formed by the polymerization of unsaturated long alkyl chain quaternary ammonium salt monomer and other unsaturated monomers. The preparation method includes: the antimicrobial polymer composite material is prepared by melting and blending the components according to the dosage. The application fields of the antimicrobial polymer composite include: antimicrobial plastics, antimicrobial coatings, antimicrobial elastomers, antimicrobial fibers, antimicrobial softeners and antimicrobial epoxy flooring.

【技術實現步驟摘要】
一種抗菌高分子復合材料及制備方法
本專利技術涉及抗菌材料領域，進一步地說，是涉及一種基于長烷基鏈季銨鹽抗菌高分子復合材料及制備方法。
技術介紹
細菌是引起人們疾病重要源頭，無時不刻地侵擾著人們的生活，它們的大量繁殖會威脅到人們的健康。隨著科學技術的不斷進步和人們的生活水平日益提高，人們的自我健康意識正在不斷加強，抗菌材料的應用也逐漸引起人們的重視。在日常生活中人們首先接觸到都是形形色色的各種材料，比如日用品、食品包裝、衛生用品、家用電器、公用設施等，乘坐公交車時所碰到的扶手，乘坐電梯時碰到的按鈕，都成為了細菌繁殖、傳播的場所。為了防止細菌傳播，減少交叉感染，應倡導在社會公共場所推行使用抗菌產品，即指那些具有抑菌和殺菌性能的功能材料，以提高人們健康水平，造福人類。廣義來講，抗菌功能主要包括抗細菌、霉菌、真菌甚至病毒等多種微生物，即“抗微生物”，而狹義的說法就是指“抗細菌”。優異的抗菌材料應該具有以下幾點特征材料：不僅對致病微生物具有明顯的抗菌效果外，還要能夠保持抗菌性能達到足夠的使用時間材料不能釋放出有毒物質，且使用達到有效壽命后能夠綠色回收膜型的抗菌材料既要具備良好的強度也要具備一定的柔韌性材料能夠自身清潔，應用條件簡單，最好能夠便于降解回收功能。細菌的繁殖嚴重影響人類的健康，無機金屬如Ag+雖然具有抗菌性，但將其分散在材料中會發生遷移，使得材料的抗菌效果不持久，并且會造成環境污染。抗菌劑分為無機和有機抗菌劑。無機抗菌劑有Ag+、Cu2+、Zn2+，將其分散在材料中可制備抗菌材料。但是時間過長就會引起抗菌劑遷移，不僅會造成環境污染，而且抗菌效果不能持久。將其添加入塑料制品中，時間過長制品顏色會發生變化，影響使用。有機抗菌劑有酸、酯、醇、酚、季銨鹽等小分子，這類小分子添加入材料中也會發生遷移，并且毒性大，在很大程度上限制了其使用。以上所述抗菌劑均屬于釋放型。現有技術中主要是將高分子季銨鹽化學鍵接到材料中，不遷移，抗菌效果持久，屬于接觸型抗菌，然而季銨鹽單體帶有正電荷，相互排斥，不易通過直接均聚得到高分子量的聚合物[CN103232587A]。目前研究主要集中在保持季銨鹽抗菌劑添加量最小的情況下，獲得高效的抗菌性能。現在有一種新型含氟季銨鹽抗菌劑，由于氟的表面能較小，使得季銨鹽能最大程度富集在材料表面，從而獲得優異的抗菌性能。但是含氟季銨鹽成本較高，且氟對環境和人體健康傷害較大，因此不能廣泛使用[ZhaoJ；MilliansW.Self-stratifiedantimicrobialacryliccoatingsviaone-stepUVcuring.J.ACSappliedmaterials&interfaces2015,7(33):18467-18472]。現有技術中不含氟季銨鹽多為小分子季銨鹽或短支鏈季銨鹽，但其無法擴散到細胞壁并穿透細胞壁，不能與細胞膜結合并破壞細胞膜結構，導致抗菌效果不佳且易遷移。
技術實現思路
為解決現有技術中出現的問題，本專利技術提供了一種基于長烷基鏈季銨鹽抗菌高分子復合材料及制備方法。本專利技術引入帶有長烷基鏈的季銨鹽，可有效提高材料的抗菌性能，達到接觸型抗菌的目的。本專利技術的目的之一是提供一種抗菌高分子復合材料。其特征在于所述復合材料是由包括以下組分的原料共混而得：各組分按重量份數計：基體樹脂100重量份；長烷基鏈季銨鹽聚合物1-50重量份；優選1-20份。所述基體樹脂為聚丙烯、聚乳酸、聚羥基脂肪酸酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯、聚苯醚、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇中的至少一種；所述長烷基鏈季銨鹽聚合物是由不飽和長烷基鏈季銨鹽單體與其他不飽和單體聚合形成。所述不飽和長烷基鏈季銨鹽單體的結構式為：其中R為氫原子、烷基(CmH2m)、烷氧基(CmH2m-O)、苯基(CmHm-2)、m為1-12；R’為氫原子或甲基；X為Br、Cl、I鹵素原子，n為8-16，優選n為8-12；所述不飽和長烷基鏈季銨鹽單體是由不飽和叔胺化合物甲基丙烯酸二甲氨乙酯與鹵代烷合成而得，市售可得。不飽和叔胺化合物優選為甲基丙烯酸二甲氨乙酯。本專利技術中，可優選按以下步驟制備：原料按重量份數計，包括以下組分：所述阻聚劑為對羥基苯甲醚、對苯二酚、對苯醌、對苯二酚甲基醚、2-叔丁基對苯二酚的至少一種；所述溶劑為乙腈、丙酮、乙酸乙酯、甲苯中的至少一種。所述鹵代烷為氯代辛烷、溴代辛烷、碘代辛烷、氯代壬烷、溴代壬烷、碘代壬烷、氯代癸烷、溴代癸烷、碘代癸烷、氯代十一烷、溴代十一烷、碘代十一烷、氯代十二烷、溴代十二烷、碘代十二烷的至少一種。所述不飽和長烷基鏈季銨鹽單體可按照現有技術中通常的方法制備，本專利技術優選按照包括以下步驟的方法制備：(1)甲基丙烯酸二甲氨乙酯和鹵代烷中加入溶劑得到混合溶液，然后加入阻聚劑，在30-45℃下反應8-12h；(2)將反應得到的溶液滴加入正己烷中，冷凍后取下層析出的白色晶體，使用無水乙醚洗滌，抽濾、干燥后制得所述季銨鹽單體。所述其他不飽和單體包括聚氨酯丙烯酸酯預聚體、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基丙酯、丙烯酸環己酯、丙烯腈、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一種。所述長烷基鏈季銨鹽聚合物由包括以下組分的原料合成而得，原料按重量份數計：所述引發劑為偶氮二異丁腈或者過氧化苯甲酰中的至少一種；所述溶劑為乙腈、甲苯、乙酸乙酯或丙酮中的至少一種。本專利技術的目的之二是提供一種抗菌高分子復合材料的制備方法。所述方法包括：所述組分按所述用量熔融共混后制得所述抗菌高分子復合材料。本專利技術還可以根據實際情況添加微量的添加劑，例如著色劑、加工助劑等不會影響該材料的基本性能。本專利技術提供一種基于長烷基鏈季銨鹽抗菌高分子復合材料，應用于聚丙烯、聚乳酸、聚羥基脂肪酸酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯、聚苯醚、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、環氧樹脂中的至少一種，安全環保，抗菌性能高效持久。在材料引入帶有長碳鏈的季銨鹽使其具有很強的抗菌性能。其抗菌機理包括以下幾步：1、帶正電荷的季銨鹽將帶負電荷的細菌吸附到其表面2、長烷基鏈擴散到細胞壁并穿透細胞壁3、與細胞膜結合并破壞細胞膜結構4、致使細胞膜內的鉀離子、脫氧核糖核酸、核糖核酸等物質的泄露5、細菌細胞死亡。以共價鍵引入季銨鹽長烷基鏈的抗菌復合材料具有較高的抗菌性能，并且不會發生遷移，使用安全，可應用在食品包裝等各個領域。本申請使用帶有長碳鏈的季銨鹽單體與其他不飽和單體共聚，帶有長碳鏈的季銨鹽單體具有優異的抗菌性能，通過與與其他不飽和單體共聚，克服了季銨鹽單體帶有正電荷不易直接均聚的缺點。通過改變與不同的不飽和單體聚合得到高分子量的聚合物，可以與基體樹脂合理相容，不發生遷移，屬于接觸性抗菌。本研究所用抗菌劑安全環保，抗菌性能高效持久，在食品、包裝和醫療器械等領域都會有很大的應用前景。本專利技術提供的一種長烷基鏈季銨鹽抗菌高分子復合材料可以在傳統簡單的合成設備上實現材料本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種抗菌高分子復合材料，其特征在于所述復合材料是由包括以下組分的原料共混而得：各組分按重量份數計，基體樹脂??????????????100重量份；長烷基鏈季銨鹽聚合物??1?50重量份；所述基體樹脂為聚丙烯、聚乳酸、聚羥基脂肪酸酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯、聚苯醚、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇中的至少一種；所述長烷基鏈季銨鹽聚合物是由不飽和長烷基鏈季銨鹽單體與其他不飽和單體聚合形成。

【技術特征摘要】
1.一種抗菌高分子復合材料，其特征在于所述復合材料是由包括以下組分的原料共混而得：各組分按重量份數計，基體樹脂100重量份；長烷基鏈季銨鹽聚合物1-50重量份；所述基體樹脂為聚丙烯、聚乳酸、聚羥基脂肪酸酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯、聚苯醚、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇中的至少一種；所述長烷基鏈季銨鹽聚合物是由不飽和長烷基鏈季銨鹽單體與其他不飽和單體聚合形成。2.如權利要求1所述的抗菌高分子復合材料，其特征在于：各組分按重量份數計，基體樹脂100重量份；長烷基鏈季銨鹽聚合物1-20重量份。3.如權利要求1所述的抗菌高分子復合材料，其特征在于：所述不飽和長烷基鏈季銨鹽單體的結構式為：其中R為氫原子、烷基(CmH2m)、烷氧基(CmH2m-O)、苯基(CmHm-2)、m為1-12；R’為氫原子或甲基；X為Br、Cl、I鹵素原子，n為8-16，；所述其他不飽和單體包括聚氨酯丙烯酸酯預聚體、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基丙酯、丙烯酸環己酯、丙烯腈、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一種。4.如權利要求3所述的抗菌高分子復合材料，其特征在于：n為8-12。5.如權利要求4所述的抗菌高分子復合材...

【專利技術屬性】
技術研發人員：東為富，陳銳，李婷，施申偉，馬丕明，陳明清，
申請(專利權)人：江南大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32