[发明专利]一种有机改性载银蒙脱土/聚苯胺纳米复合抗菌剂

说明书

一种有机改性载银蒙脱土/聚苯胺纳米复合抗菌剂，其制备方法包括利用有机改性剂对蒙脱土进行插层改性，制备得到有机改性蒙脱土，然后加入硝酸银，搅拌并超声分散均匀后，加入苯胺、对苯二胺、酸，室温下搅拌反应得到有机改性载银蒙脱土/聚苯胺纳米复合抗菌剂。本发明采用原位聚合方法制备有机改性载银蒙脱土/聚苯胺纳米复合抗菌剂，利用苯胺、对苯二胺的协同作用可成功将硝酸银还原为纳米银的同时，制备得到有机聚苯胺，有效提高材料的抗菌性能。

技术领域

本发明属于聚合物抗菌技术领域，具体涉及聚合物抗菌复合材料，尤其是一种有机改性载银蒙脱土/聚苯胺纳米复合抗菌剂。

背景技术

纳米抗菌材料相比传统抗菌材料具有更为广泛、卓越的抗菌杀菌效果。其中纳米银抗菌高分子材料结合了无机抗菌材料与纳米抗菌材料的双重优势，具有比表面积大、表面反应活性高、表面活性中心多、催化效率高、吸附能力强等优点，抗菌能力是微米级银粒子的二百倍以上。抗菌纤维、抗菌塑料、抗菌涂料、抗菌凝胶等抗菌高分子材料在医用防护、家用电器、生物医药等领域的应用备受人们关注。

在金属元素抗菌剂中，纳米银抗菌剂已被广泛使用。但单独采用纳米银进行抗菌，由于其与聚合物的相容性、界面粘合性比较差，所以易在聚合物基体中团聚，严重影响复合材料性能。而季铵盐类抗菌剂虽然发展历史悠久，性能优异，但同时也有许多缺陷限制其应用，例如其抗菌活性易受有机物质和阴离子表面活性剂的影响而使抗菌活性大大降低。利用纳米载银硅酸盐与聚醚型聚氨酯通过熔融共混挤出制备得到的医用热塑性聚氨酯弹性体抗菌材料，其拉伸强度和断裂伸长率随着抗菌剂添加量的增多而增大。当抗菌剂添加量为1.0wt％时抗菌聚氨酯综合性能最优，抗菌剂分散均匀，抗菌性能良好，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抗菌活性值分别为5.4、3.3、3.7[王国锋,李菲,李利娜,等.纳米载银医用TPU抗菌材料的制备及其性能研究.辽宁化工,2020,49(9):1059-1062.]。利用正硅酸四乙酯为原料，采用溶胶凝胶法制备Ag-SiO₂颗粒，加入聚氯乙烯(PVC)中挤出成型制备PVC复合管材，Ag-SiO₂颗粒添加量为2.0wt％时Ag-SiO₂/PVC复合管材的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、缺口冲击强度和弯曲弹性模量达到最大值，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率为94.2％和91.5％[舒炼,张嘉杨,陈宣池,等.抗菌型聚氯乙烯管材的制备及性能.工程塑料应用,2019,47(3):96-100.]。将纳米银与无机材料复合制备纳米抗菌剂用于高分子材料抗菌时，其在获得良好抗菌性能的同时，还可提高材料的力学性能。但常见的载银高分子抗菌材料仍存在纳米银分散性差、与高分子相容性差、抗菌时效短、生产工艺复杂、成本高等问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是采用原位聚合的方法制备有机改性载银蒙脱土/聚苯胺纳米复合抗菌剂，利用有机改性剂插层纳米蒙脱土，增大其层间距，在此基础上引入Ag⁺，利用其与电负性羟基的静电吸引作用锚定Ag⁺。苯胺引入后在Ag⁺与对苯二胺的协同氧化作用下聚合为长链聚苯胺，增加其与聚合物的相容性，同时Ag⁺被还原为纳米银，纳米银均匀分布在复合材料内部，可协效蒙脱土及有机改性剂起到良好的抗菌作用。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下。

一种有机改性载银蒙脱土/聚苯胺纳米复合抗菌剂，其制备方法包括以下步骤：

(1)将蒙脱土加入去离子水中，于60℃搅拌30min后，将改性剂缓慢加入，继续搅拌反应得到化学改性的蒙脱土悬浮液；然后进行抽滤，使用去离子水反复洗涤后进行干燥研磨得到有机改性蒙脱土。所述改性剂为十二烷基三甲基氯化铵，十二烷基苄基氯化铵、双十烷基二甲基溴化铵、双十二烷基二甲基溴化铵、羧甲基壳聚糖中的一种；

所述蒙脱土的浓度为10g/L；蒙脱土与改性剂的质量比为