[發(fā)明專利]一種抗菌聚丙烯嵌段共聚物及其制備方法、以及含有該嵌段共聚物的改性材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310265241.4
• 申請(qǐng)日: 2013-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN103304755A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳漢佳;李可峰;石旭華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 汕頭大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F293/00
• 分類號(hào): C08F293/00;C08F8/44;C08G81/02;A01P1/00;A01P3/00;C08L23/12;C08L53/00;C08L87/00
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及共聚物領(lǐng)域，具體地，涉及一種抗菌聚丙烯嵌段共聚物及其制備方法，以及含有該抗菌聚丙烯嵌段共聚物的改性材料。

背景技術(shù)

聚丙烯（PP）作為一種通用型熱塑性塑料，具有密度小、耐熱性好、易加工成型、熱變形溫度高、價(jià)廉等特點(diǎn)，使其應(yīng)用范圍非常廣泛。特別是近年來(lái)隨著塑料改性技術(shù)的提高與發(fā)展，聚丙烯已被廣泛用于食品包裝、紡織、生物醫(yī)藥、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域必須避免細(xì)菌或真菌的感染和疾病的傳播。所以，聚丙烯材料的表面抗菌改性具有實(shí)際的價(jià)值和意義。

聚丙烯材料表面抗菌改性的方法有表面接枝和共混兩大類。表面接枝改性是通過在聚丙烯材料表面用化學(xué)接枝法、表面光接枝法或輻射接枝法把具有抗菌功能的基團(tuán)或聚合物鏈段接枝到材料表面。這種方法雖然抗菌改性效果及長(zhǎng)效性較好，但工序復(fù)雜、成本較高，容易在制品的表面殘留化學(xué)藥品。

共混改性是指將抗菌劑添加于聚丙烯中實(shí)現(xiàn)抗菌改性。抗菌劑可包括銀系、鈦系等無(wú)機(jī)抗菌劑和季銨鹽類、醇類、酚類、雙胍類等有機(jī)抗菌劑兩種。無(wú)機(jī)抗菌劑雖然具有抗菌效率高、耐熱性好、使用安全等優(yōu)點(diǎn)，但存在價(jià)格偏高、抗菌遲效性、對(duì)PP基體樹脂的力學(xué)性能影響較大、容易表面脫附而失效等缺陷。小分子有機(jī)抗菌劑具有一定的毒性，而且容易揮發(fā)、流失，長(zhǎng)效性差；大分子抗菌劑雖然具有抗菌性能好、不揮發(fā)、不會(huì)滲入人或動(dòng)物表皮等優(yōu)點(diǎn)，但由于大分子抗菌劑與聚丙烯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)差別較大，與PP的附著性差，容易流失，抗菌長(zhǎng)效性差，添加量較大時(shí)容易影響基體材料的力學(xué)性能。

基于工業(yè)和實(shí)際應(yīng)用的需求，必須尋找一種合成工藝簡(jiǎn)便、抗菌性高、持久性好，而又不影響基體材料的力學(xué)性能的聚丙烯表面抗菌方法，其相應(yīng)的嵌段共聚物以及改性材料。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的之一在于，提供一種抗菌聚丙烯嵌段共聚物。

本發(fā)明的另一目的在于，提供一種所述抗菌聚丙烯嵌段共聚物的制備方法。

本發(fā)明的又一目的在于，提供一種含有抗菌聚丙烯嵌段共聚物的改性材料。

本發(fā)明提供的抗菌聚丙烯嵌段共聚物，其通式為S-I-S，I為親基體聚丙烯鏈段，S為抗菌功能鏈段；所述抗菌功能鏈段為：聚甲基丙烯酸季銨鹽、聚丙烯酸殼聚糖、聚對(duì)乙烯基芐基三丁基氯化磷或聚乙烯基吡啶季胺鹽。

進(jìn)一步地，所述聚甲基丙烯酸季銨鹽為：聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯季胺鹽。

其中，所述親基體聚丙烯鏈段和抗菌功能鏈段的分子量分別為1000～20000g/mol，均優(yōu)選1000～8000g/mol。

進(jìn)一步地，所述親基體聚丙烯鏈段的重復(fù)單元數(shù)為10～300，抗菌功能鏈段的重復(fù)單元數(shù)為20～500。

也就是說(shuō)，本發(fā)明提供的抗菌聚丙烯嵌段共聚物，具有下式所示的結(jié)構(gòu)：

其中，m為親基體聚丙烯鏈段的重復(fù)單元數(shù)，m=10～300；n為抗菌功能鏈段的重復(fù)單元數(shù)，n=20～500。

R₁為H或甲基；R₂為COOCH₂CH₂N⁺(CH₃)₂(CH₂CH₃)Cl^-，COO殼聚糖，吡啶季胺鹽或芐基三丁基氯化磷。

其中，所述抗菌聚丙烯嵌段共聚物的分子量為2000～40000g/mol，優(yōu)選2000～16000g/mol。

本發(fā)明提供的所述抗菌聚丙烯嵌段共聚物的制備方法，包括：由親基體聚丙烯鏈段引發(fā)功能單體聚合反應(yīng)，采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法，以氯化亞銅作為催化劑，以聯(lián)二吡啶為配體，反應(yīng)溫度為50～150℃，反應(yīng)時(shí)間為4～24小時(shí)，直接制備得到抗菌聚丙烯嵌段共聚物（含有抗菌功能鏈段）；或經(jīng)過進(jìn)一步季胺化或殼聚糖反應(yīng)，制備得到抗菌聚丙烯嵌段共聚物（含有抗菌功能鏈段）。

其中，所述功能單體為：丙烯酸，甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯，對(duì)乙烯基芐基三丁基氯化磷或乙烯基吡啶等。

其中，反應(yīng)溫度優(yōu)選100℃。反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選12小時(shí)。

其中，所述親基體聚丙烯鏈段的制備方法包括：由聚丙烯通過高溫裂解或濃硝酸作用下裂解，并經(jīng)端基化學(xué)改性，制備出雙端鹵素的聚丙烯（即親基體聚丙烯鏈段）。