[发明专利]一种咪唑鎓盐类高分子抗菌薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及咪唑鎓盐类高分子抗菌薄膜技术领域，具体的涉及一种咪唑鎓盐类高分子抗菌薄膜的制备方法。

背景技术

有害微生物正严重威胁着人类的健康，如何有效控制有害微生物的生长和繁殖直接关系到人类能否持续健康发展。抗菌剂作为一类具有抑菌和杀菌功能的新型材料受到学术界和工业界的广泛关注。抗菌剂一般分为四类，分别为无机类、有机小分子类、天然高分子类和合成高分子类抗菌剂。抗菌剂中使用最广泛的是银系无机抗菌剂。无机抗菌剂具有广谱抗菌性、不易产生抗药性等、耐热性好、安全性高等优点，但银价格昂贵、成本高，同时光稳定性差，极易被硫化或氧化，不宜用于浅色材料，且使用过程中容易析出，造成二次污染。有机小分子抗菌剂成本低、杀菌速度快，但毒性大、耐热性差、抗菌活性不持久、长期使用会使细菌产生耐药性。高分子抗菌剂具有不挥发、性能稳定、加工方便、易于储存、使用寿命长、抗菌活性和选择性高、不会渗入人或动物表皮等优点，广泛用于食品包装、医疗器械、服装、家用电器等领域。美国专利US6273875中公开了一种季铵盐类高分子抗菌剂，具有良好的抗菌性能。中国专利CN 201310753513.5公开了一种抗菌性能良好的季磷盐类高分子抗菌剂。中国专利CN200910144560.3报道了一种胍类高分子抗菌剂，这些高分子抗菌剂由于热稳定性和加工性差，限制了它们的广泛应用。中国专利CN201210345375.2公开了一种咪唑鎓盐类高分子抗菌剂，其热稳定性和加工性能得到明显提高。

但现有制备咪唑鎓盐类高分子抗菌剂的方法制备周期较长，尤其不能解决由于热聚反应导致的抗菌基团活性降低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种咪唑鎓盐类高分子抗菌薄膜的制备方法，该发明解决了现有技术中咪唑鎓盐类高分子抗菌物质反应周期长，抗菌基团活性受反应影响的技术问题。

本发明的一方面提供了一种咪唑鎓盐类抗菌高分子物质的制备方法，包括以下步骤：

(1)在空气氛围有溶剂存在的条件下，将烷基咪唑与卤代烯或卤代炔按照摩尔比为1：1～1：2混合，升温至50～70℃，保持搅拌18～24小时，反应结束后，得到咪唑鎓盐类抗菌单体；该步骤的反应方程式如式(Ⅰ)：

由式(Ⅰ)可知，将烷基咪唑与卤代烯或卤代炔混合，可实现烷基咪唑的季铵化。

(2)将咪唑鎓盐类抗菌单体和聚巯基丙基甲基硅氧烷按质量比为0.01：1～2.34：1依次加入反应容器中，将溶解的光引发剂加入反应容器中，在真空条件下进行第一次点击反应，即得到抗菌单体接枝的PMMS咪唑鎓盐类抗菌高分子物质。

该步骤反应方程式为式(Ⅱ)：

由式(Ⅱ)可知，通过硫醇-烯发生点击反应，可以制备得到抗菌单体接枝的PMMS咪唑鎓盐类抗菌高分子物质。

本发明提供的方法采用一种可进行硫醇-烯连续点击反应的咪唑鎓盐类高分子抗菌剂，其中，抗菌单体选用含有碳原子数为1-16的直链型长链烷基和不饱和双键或三键，如烷基乙烯基或烷基乙炔基的咪唑鎓盐有机小分子；多官能度硫醇选用聚巯基丙基甲基硅氧烷(PMMS)，通过硫醇-烯连续点击反应即可制备得到咪唑鎓盐类高分子抗菌薄膜。该方法针对常规光交联法制备高分子抗菌薄膜时，存在体积收缩大、氧阻聚效应大和反应周期长的问题提出，在单体合成、薄膜制备这两步主要反应上均体现出反应的高效性，该方法操作简单易行，实现了高分子抗菌薄膜的高效制备。由于先将抗菌单体ADIM链接在长链PMMS上加速了后续的光交联反应速度，本发明提供的方法相对CN201210520158.2中公开的方法，光交联反应的时间由原先的几百秒缩短至几十秒，相对现有技术反应周期缩短了90％以上。

该制备方法中的各类溶剂和光引发剂可以为各类常用的。优选的，极性溶剂为乙醇、乙腈或DMF中的一种或多种组成的组；光引发剂为苯偶姻及其衍生物、苯偶酰类、烷基苯酮类、酰基磷氧化物、二苯甲酮类或硫杂蒽酮类中的一种或多种组成的组。

优选的，步骤(1)中溶剂为极性溶剂，按烷基咪唑与极性溶剂的重量比为1：2-1：5加入极性溶剂，形成溶剂存在的反应环境。通过控制极性溶剂的加入量，能够调节体系粘度，进而实现对合成反应时间的控制，使其实现快速完成反应，缩短反应周期。

优选的，步骤(2)中光引发剂的用量为咪唑鎓盐类抗菌单体上双键摩尔数的0.01～0.1倍。通过控制光引发剂的加入量，能够调节接枝反应时间及程度，使步骤(2)中的反应深度满足后续继续制备为薄膜或其他结构的需求。