[發明專利]一種抗菌性硅橡膠的制備方法

在審

• 申請號: 201510895602.2
• 申請日: 2015-12-03
• 公開（公告）號: CN105400200A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 劉芳;胡琛
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08K9/06;C08K3/30;C08K3/08;C08K5/14;C08K5/01
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技術領域

本發明涉及一種抗菌性硅橡膠的制備方法。

背景技術

硅橡膠是指主鏈由硅和氧原子交替構成，硅原子上通常連有兩個有機基團的橡膠。普通的硅橡膠主要由含甲基和少量乙烯基的硅氧鏈節組成。硅橡膠由于其優良的物理性能和生物相容性能，惰性、無毒、不致癌、耐生物老化，對人體組織反應極小，植入人體組織后不會引起異物反應，對周圍組織不發生炎癥，從而在生物醫學方面得到了廣泛的應用。隨著科學技術的飛速發展，生物醫用硅橡膠的品種不斷增多，分類和功能也越來越精細，形成了系列制品。

但近幾十年來，相關生物材料應用過程中引發的感染問題越來越受到重視。生物材料使用過程中，手術設備和工具與人體組織、體液直接接觸，從而為微生物進入人體并依附、生長提供了途徑，增加了感染的機率。為防止相關感染，需要使用抗生素治療全身或局部感染，但是這樣會提高治療成本并降低主體自身抗感染的免疫能力。在生物材料表面或內部添加抗菌劑，是使材料本身具有抗菌性能、減少細菌感染的一種行之有效的方法。

在各種具有抗菌性能的無機金屬離子當中，銀離子特別是納米銀離子具有較高抗菌性能，銀系抗菌劑具有生物安全性高，抗菌譜廣、不產生耐藥性等特點。但其也往往具有高表面能，呈親水性，而硅橡膠等高分子材料為低表面能，親油性，兩者混合易發生團聚；此外，由于納米粒子尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相當大比例，隨著粒徑減小，表面原子數迅速增加，而比表面迅速增大。并且由于表面原子嚴重配位不足以及高的比表面能，使表面原子具有很高的表面活性，使其成為一個不穩定熱力學體系，粒子間產生范德華鍵或化學鍵，導致粒子很容易和其它原子結合，使體系總表面積下降，體系總能量不斷下降，逐漸成為熱力學穩定體系而產生團聚，從而降低了材料的抗菌性能和有關物理性能。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種抗菌性能和物理性能好的抗菌性硅橡膠的制備方法。

為了達到上述目的，本發明的技術方案包括如下步驟：

1)向乙醇溶液中添加質量分數為1～20％的納米載銀磷酸鋯，升溫至40℃～60℃，保溫攪拌5～10min；

2)向納米載銀磷酸鋯乙醇溶液中添加質量分數為1～4％的硅烷偶聯劑，升溫至65～75℃，攪拌10～15min；

3)靜置1～8h后，將溶液上層清液倒出，底層沉淀物在100～120℃鼓風干燥40～50min，再研磨成粒度為0.1～2μm的細粉；

4)向硅橡膠中加入0.1～20wt％的納米載銀磷酸鋯抗菌劑細粉，在15～30℃下混煉5～120分鐘，再添加1～5wt％的過氧化物硫化劑，在100～300℃經過30～45min硫化后隨爐冷卻。

優選地，所述納米載銀磷酸鋯的銀含量為0.1～20wt％，純度為99.00～99.99％。

優選地，所述混煉時的滾輪轉速為10～40r/min，滾輪間距2～5mm。

優選地，所述過氧化硫化劑為2，5-二甲基-2，5雙己烷或者過氧化二異丙苯。

本發明的制備方法中，由于硅烷偶聯劑是一類在分子中同時含有兩種不同化學性質基團的有機硅化合物。通過硅烷偶聯劑硅原子上結合的特性基團與納米載銀磷酸鋯表面的羥基縮合，使得納米抗菌劑的親油性提高，減少了團聚，有利于提高其與硅橡膠的相容性。采用本發明方法可使材料的拉伸強度提高80～380％，撕裂強度提高68～300％，對金黃色葡萄球菌的抗菌性能提高100～400％。此外本發明還具有工藝簡單，反應條件溫和，成本低的優點。

具體實施方式

實施例1：

1)向乙醇溶液中添加質量分數為5％的納米載銀磷酸鋯，納米載銀磷酸鋯的銀含量為20wt％，純度為99.50％，升溫至40℃，保溫攪拌10min；

2)向納米載銀磷酸鋯乙醇溶液中添加質量分數為2％的硅烷偶聯劑，升溫至65℃，攪拌10min；

3)靜置1h后，將溶液上層清液倒出，底層沉淀物在100℃鼓風干燥40min，再研磨成粒度為0.1μm的細粉；

4)向硅橡膠中加入2wt％的納米載銀磷酸鋯抗菌劑細粉，在15℃下混煉100分鐘，滾輪轉速為10r/min，滾輪間距2mm，再添加3wt％的2，5-二甲基-2，5雙己烷，在100℃經過45min硫化后隨爐冷卻。

材料拉伸強度可達20MPa，拉斷伸長率600％，撕裂強度24KN/m。對材料進行抗菌性測試，接種菌種為金黃色葡萄球菌，采用平板計數法對培養中的CFU(菌落形成單位)進行比較，10天后，培養基中的CFU(菌落形成單位)為2354/cm²。