[發明專利]一種季銨化聚倍半硅氧烷納米球雜化抗菌材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010164333.3
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111328827A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 郝麗芬;趙澤青;楊嬌嬌;翁星;代佳燁;馬超;高可天
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: A01N55/10
• 分類號: A01N55/10;A01P1/00;C08G77/26;C08G77/06;C09D5/14
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明涉及一種季銨化聚倍半硅氧烷納米球雜化抗菌材料及其制備方法，該方法步驟如下：首先通過環氧基硅烷單體與N,N?二甲基長鏈叔胺間的開環加成反應制得季氨化硅烷；然后以季氨化硅烷和甲基硅烷為硅源，以十二烷基磺酸鈉/脂肪醇聚氧乙烯醚為復合乳化劑進行乳液聚合，制得一系列單(窄)分散的季氨化聚倍半硅氧烷納米球雜化抗菌材料，可廣泛用做紡織、皮革、玻璃、陶瓷等基質的抗菌涂層材料。本發明制備工藝簡便，成本低，抗菌材料綠色環保，不易團聚，無二次污染，光譜殺菌效率高且具有持久的抗菌能力。

技術領域

本發明涉及聚合物納米雜化材料制備技術領域，尤其涉及一種季銨化聚倍半硅氧烷納米球雜化抗菌材料及其制備方法。

背景技術

細菌等微生物易在材料表面滋生并形成生物膜，給人們的生活、健康以及工業生產帶來極大的威脅。因此，開發持久、高效且環境友好型抗菌材料顯得尤為重要。

季銨鹽類化合物(QAS)綠色環保、廉價易得，光譜殺菌效率高，已被廣泛應用于實際生產和研究中。近年來，通過化學鍵合的方式將QAS引入聚合物中可有效阻止聚合物材料表面病原菌的滋生，提高化學穩定性，避免傳統抗菌劑釋放引起的環境問題。目前，該方面的研究已有一些報道。如將松香酸進行季銨化，再通過環氧開環反應將其化學鍵合在硅橡膠表面制得了抗菌硅橡膠新材料，該表面對葡萄球菌、埃希氏桿菌和綠膿桿菌均表現出良好的抗菌活性(Materials and Design,2020,189:108493)。同理，Zhaoshuang Li等也用類似方法制得了生物相容性的抗菌棉織物(International Journal of BiologicalMacromolecules,2020,150:1-8)。將天然殼聚糖先季氨化改性，再與聚乙烯醇通過電紡制得了抗菌性納米纖止血材料(Carbohydrate Polymers,2020,232:115823)。其次，將QAS通過巰基-丙烯酸酯邁克爾加成反應制得季銨化交聯膠束(QAS@CM)，然后在該膠束內原位生成納米銀進而制得了協同抗菌性優良的納米復合材料(Ag@QAS@CM)(ChemicalEngineering Journal,2020,382:122976)。

現有的QAS聚合物抗菌材料多存在機械穩定性和熱穩定性差等不足，因此，如何改善上述不足成為抗菌涂層材料制備的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于提供一種季銨化聚倍半硅氧烷納米球雜化抗菌材料及其制備方法，解決現有技術中的季銨鹽類化合物存在機械穩定性和熱穩定性差、導致抗菌性能不佳的問題。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種季銨化聚倍半硅氧烷納米球雜化抗菌材料的制備方法，其特征在于：

包括如下步驟：

步驟一：將環氧基硅烷(KH560)、N,N-二甲基長鏈叔胺和異丙醇依次加入裝有冷凝裝置的三口燒瓶中，環氧基硅烷與N,N-二甲基長鏈叔胺的物質的量之比為1:1-1.2，異丙醇的用量為KH560和N,N-二甲基長鏈叔胺總質量的30％。升溫至70℃，保溫反應3h，反應結束，減壓蒸餾除去異丙醇，得中間體季銨化硅烷單體(QNS)；

步驟二：將十二烷基磺酸鈉/脂肪醇聚氧乙烯醚復合乳化劑、酸性催化劑和蒸餾水依次加入裝有冷凝裝置的三口燒瓶中，10-25℃下攪拌2h，然后開始滴加甲基硅烷，滴速為20滴/min，滴畢，再滴加步驟一制得的QNS，滴速為20滴/min，滴加完畢后繼續保溫反應8-12h，最后，經離心分離，洗滌、干燥、研磨，制得季銨化聚倍半硅氧烷納米球雜化抗菌材料(QAPSQ)。

進一步的，步驟一中，N,N-二甲基長鏈叔胺選自N,N-二甲基正辛胺、N,N-二甲基癸胺、N,N-二甲基十一烷基胺或N,N-二甲基十二烷基胺中的一種。

進一步的，步驟二中，甲基硅烷可選自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷的一種。