聚合物/蒙脱土-大蒜素纳米抗菌复合材料及其制备方法技术

聚合物／蒙脱土－大蒜素纳米抗菌复合材料，其原料组分和重量份含量如下：聚合物１００；蒙脱土－大蒜素复合物０．１～１０；分散介质０～４００；交联剂０～１０；促进剂０～１。所述聚合物是硅橡胶生胶、聚氨酯或二者的共聚物组成；或是聚烯烃材料；所述硅橡胶生胶选自：室温硅橡胶、高温硅橡胶、加成型硅橡胶；所述聚烯烃材料选自：ＰＥ、ＰＶＣ、ＰＰ；所述的蒙脱土－大蒜素复合物中的功能性插层剂是大蒜素。本发明专利技术使大蒜素释放速度减慢、缓释性能良好，从而明显延长材料的抗菌性能；可以制备出高性能的聚合物／蒙脱土－大蒜素纳米抗菌复合材料，同时也能提高聚合物基体的力学性能、耐热性和耐介质的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种聚合物/蒙脱土-大蒜素纳米抗菌复合材料及其制备方法，特别涉及到大蒜素插层改性的蒙脱土填充到聚合物基体中形成的一类聚合物/蒙脱土-大蒜素纳米抗菌复合材料及其制备方法。
技术介绍
大蒜中含有独特的大蒜素，大蒜素对多种细菌、真菌、病毒均具有杀灭和抑制作用，被称为″天然广谱植物杀菌剂″，且大蒜素具有无残留、不易产生耐药性，无致变、致畸、致癌性，成本低、来源广泛而且食用安全，在人类保健和医疗等方面有着广泛的应用前景。大蒜素(Alliiridum)是大蒜提取液中主要生物活性成分的总称。大蒜素的化学成份由二硫化丙烯、二硫化二丙烯、三硫化二丙烯、甲基硫化丙烯、甲基二硫化丙烯等二十多种挥发性含硫化合组成。大蒜素中的二硫醚和三硫醚能够透过病菌的细胞膜进入细胞质中，将含巯基的酶氧化为双硫键，从而抑制细胞分裂，破坏病菌和癌细胞的正常代谢。国外大量研究表明，大蒜素对福氏痢疾杆菌、巴氏杆菌、伤寒杆菌、白色葡萄球菌、变形杆菌、绿脓杆菌等许多革兰氏阳性和阴性细菌及真菌如白色念珠菌具有很强的抑制作用。大蒜素主要成分的结构式为 大蒜新素(allitridi)大蒜辣素(allicin) 阿霍烯(ajoene)另外大蒜素治疗糖尿病尿路真菌感染也具有良好效果，据报道总有效率达90％以上。大蒜提取物能降低真菌对氧的吸收，减缓菌体生长，抑制脂肪、蛋白质和核酸的合成，以及破坏膜结构等。大蒜素抗真菌的机制也可能是通过对巯基的氧化而使蛋白质失活，与含巯基的化合物如半胱氨酸等发生竞争抑制；非竞争性的抑制某些酶的作用等。蒙脱土属于2∶1型层状硅酸盐，每个单位晶胞由两个硅氧四面体中间夹带一层铝氧八面体，二者之间靠公用氧原子连接，这种四面体和八面体的紧密堆积结构使其具有高度有序的晶体排列，层间距离大约为1nm左右。层间是水合的Na+、Ca2+等可交换无机阳离子。蒙脱石四面体中的Si4+常被Al3+替代，八面体中的Al3+常被Mg2+、Fe3+、Fe2+、Ni2+、Li+等替代，从而使层间产生弱的负电荷，过剩的负电荷靠游离于层间的Na+，Ca2+和Mg2+等阳离子平衡，因此容易与烷基季铵盐或其它有机阳离子进行交换反应生成有机蒙脱土。蒙脱土这一特点，对于制备抗菌材料来说尤为重要。因为抗菌材料表面的性能，特别是光滑性、表面电荷和疏水性对抗菌材料引发的生物体反应有很大的影响。表面具有负电荷在很多方面是非常有益的，多数细菌都不会吸附在带负电荷的表面，这样就可以减少感染的发生。细菌的吸附随接触角的减小和表面张力的提高而减少。增加材料表面负电荷提高亲水性可降低表面对细菌的吸附。聚合物/粘土纳米复合材料是制备高性能复合材料的有效手段之一，是一个极具发展潜力的新兴研究领域。当粘土以单个的片层均匀分散于聚合物基体中，由于纳米分散相大的比表面和强的界面相互作用，使纳米复合材料不但表现出不同于一般宏观复合材料的性能，还具有各独立组分不具备的特殊性能或功能，从而为设计和制备高性能多功能新材料提供了新的机遇。大蒜素直接和聚合物共混，存在以下几方面的问题大蒜素很不稳定，在一定条件下，易分解产生多种烯丙基硫化物，并产生蒜臭味；大蒜素耐热性差，遇热(75℃以上)分解失去作用。大蒜素在高分子基质中存在分散不均匀、易流失等缺点，且直接共混制备的聚合物/大蒜素复合物抗菌时效短。
技术实现思路
为了克服已有技术中存在的问题，本专利技术提供了一类聚合物/蒙脱土-大蒜素纳米抗菌复合材料，本专利技术还将提供这种抗菌材料的制备方法。本专利技术将抗菌剂大蒜素作为一种新型的功能插层剂，插入层状蒙脱土的片层间；形成功能性抗菌复合物大蒜素-蒙脱土纳米中间体，再经过聚合物进一步插层反应，使分散相剥离为纳米级蒙脱土的片层，均匀填充在聚合物基体中，得到聚合物/蒙脱土-大蒜素纳米抗菌复合材料。此种制备方法，不但可以提高聚合物/蒙脱土-大蒜素纳米抗菌复合材料的抗菌性，而且还可以改善聚合物/蒙脱土-大蒜素纳米复合材料的力学性能、耐热性、耐介质的稳定性和抗菌剂大蒜素的缓释性能，另外蒙脱土对抗菌药物大蒜素还有一定的协同增效作用，可以制备出高性能的聚合物/蒙脱土-大蒜素纳米抗菌复合材料。为了完成上述专利技术任务，本专利技术提供一种聚合物/蒙脱土-大蒜素纳米抗菌复合材料，其原料组分和重量份含量如下聚合物 100蒙脱土-大蒜素复合物 0.1～10分散介质 0～400交联剂 0～10促进剂 0～1.0。本专利技术可以通过以下要求达到本专利技术所适用的聚合物是硅橡胶生胶(室温硅橡胶、高温硅橡胶、加成型硅橡胶)、聚氨酯或二者的共聚物组成；所述的聚合物还可以是聚烯烃材料(PE、PVC、PP)。所述的蒙脱土-大蒜素复合物中的功能性插层剂是大蒜素。本专利技术所适用的蒙脱土是一类具有层状结构的无机物，离子交换容量(简称CEC)可达(70～120)mmol/100g蒙脱土。本专利技术所用的分散介质是水、醇类、N，N-二甲基乙酰胺、甲苯、二甲苯、正己烷、环己烷、二甲亚砜等或者它们的混合物；这类分散介质可以使蒙脱土颗粒分散均匀以及进行阳离子交换反应；并在溶液法插层时使蒙脱土-大蒜素复合物均匀分散在聚合物基体中。本专利技术所用的交联剂可以是多官能基的烷基硅烷、多官能基的烷氧基硅烷或过氧化物或Pt或不用，如正硅酸乙酯、偶联剂、过氧化二异丙苯(DCP)、2，4，2’，4’-四氯过氧化苯甲酰(DCBP)、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷(DMDBH)或Pt或不用。本专利技术所用的促进剂可以是二月桂酸二丁基锡、锌酸亚锡或不用。更优化和更详细地说所述的聚合物/蒙脱土-大蒜素纳米抗菌复合材料是按照以下方法制备得到的材料将蒙脱土溶于水溶液中，高速搅拌分散处理；将抗菌剂大蒜素在20～75℃下加入经分散处理过的蒙脱土胶体溶液中，在20～75℃下反应0.5h～5h，得到絮状沉淀；将此沉淀过滤，洗涤；60℃下真空干燥24h，所得的固体粉碎后即为功能性蒙脱土-大蒜素抗菌复合物；将蒙脱土-大蒜素抗菌复合物在20～60℃下分散于分散介质中，加入聚合物，超声分散0.5min～10min，使其充分混合，加入交联剂，促进剂，涂敷于模具上，20～60℃至少放置0.2～24小时即得聚合物/蒙脱土-大蒜素纳米抗菌复合材料；或将上述功能性蒙脱土-大蒜素抗菌复合物与聚合物充分混合，再用双螺杆挤出机将熔体挤出硫化，加交联剂0～3份成型，即得聚合物/蒙脱土-大蒜素纳米抗菌复合材料。制备这种聚合物/黏土纳米复合材料的方法，其原料组成是聚合物 100蒙脱土-大蒜素复合物0.1～10分散介质 0～400交联剂 0～10促进剂 0～1。制备方法的操作步骤如下 将蒙脱土0.1～10份，溶于2～500mL水溶液中，高速搅拌分散处理20min～2小时；将抗菌剂大蒜素0.1～20份在20～75℃下加入经分散处理过的蒙脱土胶体溶液中，在20～75℃下反应0.5h～5h，得到絮状沉淀；将此沉淀过滤，洗涤；60℃下真空干燥24h，所得的固体粉碎后即为功能性蒙脱土-大蒜素抗菌复合物。将上述功能性蒙脱土-大蒜素抗菌复合物0.1～10份在20～60℃下分散于0～400份分散介质中，加入100份聚合物，超声分散0.5min～10min，使其充分混合，加入交联剂0～10份，促进剂0～1份，涂敷于模具上，20～6本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚合物／蒙脱土－大蒜素纳米抗菌复合材料，其原料组分和重量份含量如下：聚合物１００蒙脱土－大蒜素复合物０．１～１０分散介质０～４００交联剂０～１０促进剂０～１。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周宁琳，沈健，李利，章峻，魏少华，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]