[發(fā)明專利]一種功能化二氧化鈦抗菌水凝膠及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110766725.1
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113444265A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鵬;龍杰;吳蘇州;陳俊孚
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市華創(chuàng)匯能技術(shù)有限公司
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L1/28;C08K9/04;C08K9/06;C08K9/02;C08K3/22;C08K5/1515
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44525
• 代理人: 李明香

本發(fā)明涉及功能高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種功能化二氧化鈦抗菌水凝膠及制備方法，通過化學(xué)合成方式在二氧化鈦表面化學(xué)接枝含有N?Cl鹵胺鍵的季銨鹽與殼聚糖，并在交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷的作用下，與羧甲基纖維素發(fā)生交聯(lián)得到抗菌功能化二氧化鈦/羧甲基纖維素水凝膠，解決了羧甲基纖維素水凝膠抗菌差的問題。提高了水凝膠的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率，并且二氧化鈦接枝的N?Cl鹵胺鍵和季銨鹽小分子協(xié)同增強(qiáng)了納米二氧化鈦的抗菌能力，具有優(yōu)異的抗菌活性和抗菌廣譜性，對金黃色葡萄鏈球菌等細(xì)菌和微生物具有很強(qiáng)的抑制和殺滅功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種功能化二氧化鈦抗菌水凝膠及其制備方法。

背景技術(shù)

水凝膠是一種親水的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聚合物，可以在水中溶脹并保持大量體積的水，同時(shí)保持其結(jié)構(gòu)不溶解。它可以通過共價(jià)鍵、氫鍵、范德華力相互作用或物理纏結(jié)使聚合物鏈交聯(lián)而形成。由于水合作用，高分子鏈中的親水性基團(tuán)將水分子束縛在水凝膠三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，從而賦予水凝膠良好的保水性能，與海綿不同，即使其遭受外力水也難以從水凝膠網(wǎng)絡(luò)中擠壓出來。作為一種高吸水高保水材料，水凝膠已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、藥物輸送系統(tǒng)、密閉封裝、煤炭脫水、人造雪、食品添加劑、藥品、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用、組織工程學(xué)和再生藥物、診斷、傷口敷料、分離生物分子或細(xì)胞、調(diào)節(jié)生物粘附的阻隔材料、生物傳感器等諸多領(lǐng)域。

羧甲基纖維素是一種親水的高分子聚合物，羧甲基纖維素因其原料價(jià)格低廉，易于合成，適用性強(qiáng)，無毒性和生物相適應(yīng)性而備受關(guān)注。然而，以羧甲基纖維素為基體的水凝膠抗菌性能差，限制了羧甲基纖維素水凝膠的進(jìn)一步應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種功能化二氧化鈦抗菌水凝膠及其制備方法，解決了羧甲基纖維素水凝膠抗菌性能差的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種功能化二氧化鈦抗菌水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

(1)將羧甲基纖維素溶于NaOH溶液中，然后加入殼聚糖-鹵胺-季銨鹽功能化二氧化鈦，攪拌均勻，得混合物；

(2)保溫反應(yīng)：接著向步驟(1)中所得混合物加入環(huán)氧氯丙烷，攪拌均勻，進(jìn)行保溫反應(yīng)，得反應(yīng)產(chǎn)物；

(3)后處理：隨后將步驟(2)中所得反應(yīng)產(chǎn)物洗滌、干燥后，即得功能化二氧化鈦抗菌水凝膠。

優(yōu)選的，按重量份計(jì)，物質(zhì)的用量如下：

羧甲基纖維素20～30份；

環(huán)氧氯丙烷5～10份；

殼聚糖-鹵胺-季銨鹽功能化二氧化鈦5～10份；

NaOH溶液100份。

優(yōu)選的，步驟(1)中所述攪拌溫度為20～40℃，步驟(2)中保溫反應(yīng)溫度為55～65℃，時(shí)間為2～4h。

優(yōu)選的，所述殼聚糖-鹵胺-季銨鹽功能化二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟：

S1、將羥基化鈉米二氧化鈦加入3-縮水甘油丙基三甲氧基硅烷中，攪拌反應(yīng)，制得環(huán)氧化納米二氧化鈦；

S2、環(huán)氧化加成反應(yīng)：將步驟S1中所得環(huán)氧化納米二氧化鈦加入4-二甲氨基丁胺中，分散均勻后進(jìn)行環(huán)氧加成反應(yīng)，反應(yīng)完成后，進(jìn)行過濾、洗滌、純化處理，制得二甲氨基功能化二氧化鈦；

S3、季銨化反應(yīng)：將步驟S2中所得二甲氨基功能化二氧化鈦加入乙醇中，分散均勻后再加入環(huán)氧氯丙烷和三乙醇胺，進(jìn)行季銨化反應(yīng)，反應(yīng)完成后進(jìn)行過濾、洗滌處理，制得環(huán)氧基季銨鹽功能化二氧化鈦；

S4、鹵胺化反應(yīng)：將步驟S3中所得環(huán)氧基季銨鹽功能化二氧化鈦加入次氯酸鈉溶液，進(jìn)行鹵胺化反應(yīng)，反應(yīng)完成后進(jìn)行過濾、洗滌處理，制得環(huán)氧基鹵胺-季銨鹽功能化二氧化鈦；