[发明专利]一种多孔抗菌材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种多孔抗菌材料的制备方法，包括：在催化剂的作用下，将季铵盐类抗菌剂和聚乙烯醇缩醛泡沫在溶剂中进行反应，得到多孔抗菌材料。与现有技术相比，本发明以聚乙烯醇缩醛泡沫为前体，采用温和的反应体系引发接枝反应，在聚乙烯醇缩醛泡沫上引入季铵盐抗菌链段，这种方法能够制备得到具有快速、高效抗菌效果以及吸水功能的多孔抗菌材料。本发明还提供了一种多孔抗菌材料。

技术领域

本发明涉及抗菌材料技术领域，尤其涉及一种多孔抗菌材料及其制备方法。

背景技术

抗菌材料是指自身具有杀灭或抑制微生物功能的材料。自然界中许多物质本身就具有良好的杀菌或抑制微生物的功能，如带有特定基团的有机化合物、一些无机金属材料及其化合物、部分矿物质等。但目前抗菌材料更多的是通过添加一定的抗菌物质(称为抗菌剂)，从而使材料具有抑制或杀灭表面细菌的能力，如抗菌塑料、抗菌纤维和织物、抗菌陶瓷、抗菌金属材料等。

抗菌剂一般分为无机抗菌剂和有机抗菌剂两大类。无机抗菌剂利用银、铜、锌等金属的抗菌能力，通过物理吸附离子交换等方法，将银、铜、锌等金属(或其离子)固定在氟石、硅胶等多孔材料的表面制成抗菌剂，然后将其加入到相应的制品中即获得具有抗菌能力的材料。有机抗菌剂的主要品种有咪唑类、噻唑类、卤素类、季铵盐类、双呱类、酚类等。其中季铵盐类抗菌剂因具有低毒性、价格低廉、广谱抗菌等优良特性倍受青睐，是目前应用最为广泛的有机抗菌剂。

近年来，小分子季铵盐类抗菌剂的研究已经取得了长足的进展。例如，2003年，Shao等人(Journal of Fluorine Chemistry.124,89(2003))合成了一种含有全氟烃基的季铵盐，并对此季铵盐的抗菌活性进行测定，结果表明此种季铵盐对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果十分优异，其最小抑菌浓度为7.8μg/mL。Pernak等人(European Journalof Medicinal Chemistry.38,1035(2003))合成了一种类胆碱季铵盐氯化物，表现出优异的抗菌性能和广泛的抗菌谱。Kourai等人(European Journal of MedicinalChemistry.41,437(2006))合成了一系列双季铵盐化合物，并用细菌、霉菌、酵母菌对此化合物的抗菌活性进行测定，结果表明此种季铵盐化合物的抗菌性能优于噻苯咪唑，对革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌、酵母菌和一些霉菌都具有抗菌效果。但小分子化合物抗菌材料存在稳定性差、会渗入人体皮肤、容易流失、造成二次污染等问题。

相比小分子化合物，季铵盐高分子抗菌剂具有更高的电荷密度，抗菌能力更强。此外，还具有化学稳定性高、残余毒性低、容易加工等特点，成为该研究领域的热点。如2007年，Lu等人(ReactiveFunctional Polymers.67,355(2007))合成了四种新型的季铵盐单体，然后用这四种单体分别聚合得到相应的聚合物，并对此类单体和聚合物的抗菌活性进行测定。测试结果表明，随着季铵盐取代烷基链的增长，其抗菌活性增加，相应聚合物的抗菌活性大于其单体。Zhang等人(ReactiveFunctional Polymers.88,39(2015))合成了一系列含有季铵盐的丙烯酰胺单体和聚合物，并对其抗细菌和病原菌活性进行测定，结果证明其均聚物和共聚物的抗菌效果远远好于单体。2015年，Liu等人(Progress in OrganicCoatings.80,150(2015))合成了一系列含有氨基甲酸酯的季铵盐化合物，并将其通过交联作用加入到聚氨酯涂料中，并对此涂料的抗菌活性进行测定，结果表明此种季铵盐涂料的抗菌性能十分优异，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都具有抗菌效果，而且随着季铵盐含量的增加，涂料的抗菌性能显著增强。2016年，Tang等人(Carbohydrate Polymers.139,191(2016))用季铵盐改性的壳聚糖合成了一种抗菌生物大分子染料，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果十分优异，抑菌率均大于99％。

虽然现有技术公开了大量的高分子季铵盐抗菌材料，但目前所报道的高分子抗菌材料的亲水性能较差，这在一定程度上限制其广泛应用。因此，开发一种同时具有较好亲水性和抗菌性的抗菌材料成为本领域研发的热点。