[发明专利]一种有机硅季铵盐双胍盐材料、制备方法与抗菌应用

说明书

本发明公开了一种有机硅季铵盐双胍盐材料，化学结构如6所示，本发明的有机硅季铵盐双胍盐材料同时引入双胍基结构、季铵盐结构和有机硅结构，其中有机硅结构，季铵盐结构和双胍基结构的协同作用，使其抗菌效果比相应的双胍基抗菌材料的抗菌效果有了5倍以上的提升。本发明耐洗性尤其好，与现有技术相比，50次洗涤后的抑菌率都保持在99.9%，100次洗涤后的抑菌率都在70%以上，200次洗涤后的抑菌率也都还在50%以上。另外，本发明的制备方法工艺简单，原料价廉易得，同时具有高转化率，低成本，高安全性，更易工业化放大生产。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种有机硅季铵盐双胍盐材料、制备方法和抗菌应用。

背景技术

在人们生活的环境中存在着有害细菌、真菌和病毒等种类繁多的微生物，而这些有害的微生物正是导致人们患上疾病的主要原因之一。为了获得安全健康的生活环境、减少细菌对人体的伤害，人类不断探索开发环保、安全、卫生、高效和廉价的抗菌材料及其在产品中的应用。目前，用于抑菌或消灭有害微生物的杀菌剂根据其杀菌成分的化学结构主要分为三大类: 天然抗菌剂、无机抗菌剂和有机抗菌剂。天然抗菌剂主要为天然植物的提取物,受资源的限制, 应用推广有一定困难; 无机抗菌剂这类化合物的耐洗性很差, 杀菌作用比较慢; 有机抗菌剂主要包括醛类、酚类、醇类、过氧化物类、胍类、醚类等。

双胍盐属于胍类有机抗菌剂，具有优良的杀菌抑菌作用和良好的广谱杀菌性，其抗菌机理是：双胍盐的正电荷中心[N⁺]，使细胞膜中酶的代谢功能失活，使其呼吸功能受到破坏；可通过渗透扩散吸附作用，吸附带负电荷的微生物，并破坏微生物的细胞结构和物质能量代谢，从而起到杀菌灭菌的作用。

双胍盐类抗菌剂中最优异的一种是英国Avecia公司开发的聚已亚甲基盐酸（PHMB）抗菌剂，其合成路线是由己二胺和双氰胺的铜盐或锌盐在60℃加热反应，通二氧化氯使pH值由11降至6.8-7，冷却过滤，先制得己亚甲基二胺的二氰酸盐，再用己二胺和36％的盐酸处理，然后加热至150-155℃，搅拌反应4小时，得产品。由于混杂有各种反应中间体及副产物，要制得高纯度的产物非常困难，难以满足一些对高纯度产品的需求，同时这种抗菌材料的抗菌性能也不够持久， 将其用于织物上所制得的抗菌织物在100次洗涤后基本上就不再具备抗菌性。如何通过简单廉价的方法制得高纯度的双胍盐类抗菌剂材料，以及如何进一步提高双胍盐类抗菌剂材料的抗菌性和耐久性将是非常具有挑战性的课题。

鉴于现有技术存在的问题，需要对传统的抗菌材料的制备方法和结构进行改造以解决现有技术存在的问题，以期实现合成路线短、合成工艺简单、原料成本低、环境污染小，更易实现规模化生产等特性，具有重要意义。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明开发了一种有机硅季铵盐双胍盐材料及其制备方法，其制备方法工艺简单，原料价廉易得，有效解决了现在使用的双胍盐材料在合成技术上存在的问题，所获产物克服了现有抗菌产品在使用性能上存在的不足，具有广泛的应用范围。

本发明的目的之一是提供一种有机硅季铵盐双胍盐材料，化学结构如6所示，

式中，X₁选自氯、溴、碘、对甲苯磺酰氧基、苯磺酰氧基、甲磺酰氧基、乙酰氧基、葡萄糖酸根、乳酸根、羟基乙酸根；X₂选自氯、溴、碘、对甲苯磺酰氧基、苯磺酰氧基、甲磺酰氧基；R₁选自甲基、乙基、C3-C8烷基、苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-氟苯基、4-碘苯基、4-三氟甲氧基苯基、4-甲氧基苯基、4-乙氧基苯基、4-甲基苯基、4-三氟甲基苯基；R₂选自甲基、乙基、C3-C6烷基、苯基、乙烯基、烯丙基，l=1-100， m=1-100，n=1-100。

在本发明的一较佳实施例中，上述的l，m和n满足的和大于或等于3，且小于或等于40。