一种抗菌薄膜及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗菌薄膜及制备方法。抗菌薄膜包括经过电晕处理的薄膜和涂覆于薄膜表面的抗菌涂覆剂层，长烷基链抗菌涂覆剂在电晕薄膜表面的涂覆量为0.02～5g/cm

A kind of antimicrobial film and its preparation method

The invention discloses an antimicrobial film and a preparation method thereof. Antibacterial films include corona treated films and antimicrobial coatings on the surface of films. The amount of long alkyl chain antimicrobial coatings on the surface of corona films is 0.02~5g/cm.

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌薄膜及制备方法
本专利技术涉及抗菌材料领域，进一步地说，是涉及一种基于长烷基链含硅季铵盐抗菌薄膜及制备方法。
技术介绍
细菌是引起人们疾病重要源头，无时不刻地侵扰着人们的生活，它们的大量繁殖会威胁到人们的健康。随着科学技术的不断进步和人们的生活水平日益提高，人们的自我健康意识正在不断加强，抗菌材料的应用也逐渐引起人们的重视。在日常生活中人们首先接触到都是形形色色的各种材料，比如日用品、食品包装、卫生用品、家用电器、公用设施等，乘坐公交车时所碰到的扶手，乘坐电梯时碰到的按钮，都成为了细菌繁殖、传播的场所。为了防止细菌传播，减少交叉感染，应倡导在社会公共场所推行使用抗菌产品，即指那些具有抑菌和杀菌性能的功能材料，以提高人们健康水平，造福人类。广义来讲，抗菌功能主要包括抗细菌、霉菌、真菌甚至病毒等多种微生物，即“抗微生物”，而狭义的说法就是指“抗细菌”。优异的抗菌材料应该具有以下几点特征材料：不仅对致病微生物具有明显的抗菌效果外，还要能够保持抗菌性能达到足够的使用时间材料不能释放出有毒物质，且使用达到有效寿命后能够绿色回收膜型的抗菌材料既要具备良好的强度也要具备一定的柔韧性材料能够自身清洁，应用条件简单，最好能够便于降解回收功能。细菌的繁殖严重影响人类的健康，无机金属如Ag+虽然具有抗菌性，但将其分散在材料中会发生迁移，使得材料的抗菌效果不持久，并且会造成环境污染。抗菌剂分为无机和有机抗菌剂。无机抗菌剂有Ag+、Cu2+、Zn2+，将其分散在材料中可制备抗菌材料。但是时间过长就会引起抗菌剂迁移，不仅会造成环境污染，而且抗菌效果不能持久。将其添加入塑料制品中，时间过长制品颜色会发生变化，影响使用。有机抗菌剂有酸、酯、醇、酚、季铵盐等小分子，这类小分子添加入材料中也会发生迁移，并且毒性大，在很大程度上限制了其使用。以上所述抗菌剂均属于释放型。现有技术中主要是将高分子季铵盐化学键接到材料中，不迁移，抗菌效果持久，属于接触型抗菌，然而季铵盐单体带有正电荷，相互排斥，不易通过直接均聚得到高分子量的聚合物[CN103232587A]。目前研究主要集中在保持季铵盐抗菌剂添加量最小的情况下，获得高效的抗菌性能。现在有一种新型含氟季铵盐抗菌剂，由于氟的表面能较小，使得季铵盐能最大程度富集在材料表面，从而获得优异的抗菌性能。但是含氟季铵盐成本较高，且氟对环境和人体健康伤害较大，因此不能广泛使用[ZhaoJ；MilliansW.Self-stratifiedantimicrobialacryliccoatingsviaone-stepUVcuring.J.ACSappliedmaterials&interfaces2015,7(33):18467-18472]。现有技术中不含氟季铵盐多为小分子季铵盐或短支链季铵盐，但其无法扩散到细胞壁并穿透细胞壁，不能与细胞膜结合并破坏细胞膜结构，导致抗菌效果不佳且易迁移。
技术实现思路
为解决现有技术中出现的问题，本专利技术提供了一种基于长烷基链含硅季铵盐的抗菌薄膜及制备方法。本专利技术引入带有长烷基链的含硅季铵盐，可通过与电晕薄膜表面的羟基发生水解缩合反应，将含硅季铵盐直接键接在薄膜表面，有效提高材料的抗菌性能，达到接触型抗菌的目的。本专利技术的目的之一是提供一种抗菌薄膜。所述抗菌薄膜包括经过电晕处理的薄膜和涂覆于薄膜表面的抗菌涂覆剂层，其中，所述抗菌涂覆剂由包括以下组分的原料制成，各组分按重量份数计：长烷基链含硅季铵盐100重量份；水50-300重量份；所述抗菌涂覆剂的涂覆量为0.02～5g/cm2，优选0.1～3g/cm2。所述薄膜为电晕处理过的聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯醇、聚酯、聚苯醚、聚氨酯、聚丙烯腈薄膜中的至少一种；电晕处理采用现有技术中通常的处理方法。所述长烷基链含硅季铵盐是由叔胺基硅氧烷与卤代烷合成而得，原料按重量份数计，包括以下组分：所述叔胺基硅氧烷为：其中R、R1、R5选自C1-C6烷基(CmH2m)、C1-C6烷氧基(CmH2m-O)、苯基(CmHm-2)，m为1-6；其中R2、R3、R4选自C1-C6烷基(CiH2i)，i为1-6；所述阻聚剂为对羟基苯甲醚、对苯二酚、对苯醌、对苯二酚甲基醚、2-叔丁基对苯二酚中的至少一种；所述溶剂为乙腈、丙酮、乙酸乙酯、甲苯中的至少一种；所述卤代烷为氯代辛烷、溴代辛烷、碘代辛烷、氯代壬烷、溴代壬烷、碘代壬烷、氯代癸烷、溴代癸烷、碘代癸烷、氯代十一烷、溴代十一烷、碘代十一烷、氯代十二烷、溴代十二烷、碘代十二烷中的至少一种。所述长烷基链含硅季铵盐可按照现有技术中通常的方法制备，本专利技术优选按照包括以下步骤的方法制备：(1)叔胺基硅氧烷和卤代烷中加入溶剂得到混合溶液，然后加入阻聚剂，在30-45℃下反应8-12h；(2)将反应得到的溶液在50℃-70℃下旋蒸1-2h，除去未反应的卤代烷和溶剂后得到橙色季铵盐液体。本专利技术还可以根据实际情况在所述抗菌薄膜中添加微量的添加剂，例如着色剂、加工助剂等，其用量均为常规用量，或根据实际情况的要求进行调整，不会影响该薄膜的基本性能。本专利技术的目的之二是提供一种抗菌薄膜的制备方法。所述抗菌薄膜按照以下步骤制备：(1)长烷基链含硅季铵盐分散在水中得到抗菌涂覆剂；(2)将抗菌涂覆剂按所述用量均匀涂覆在电晕薄膜表面，制得所述抗菌薄膜。本专利技术提供的抗菌薄膜，将长烷基链含硅季铵盐应用于电晕处理过的聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯醇、聚酯、聚苯醚、聚氨酯、聚丙烯腈薄膜中的至少一种，得到的薄膜安全环保，抗菌性能高效持久。在材料引入带有长碳链的季铵盐使其具有很强的抗菌性能。其抗菌机理包括以下几步：1、带正电荷的季铵盐将带负电荷的细菌吸附到其表面2、长烷基链扩散到细胞壁并穿透细胞壁3、与细胞膜结合并破坏细胞膜结构4、致使细胞膜内的钾离子、脱氧核糖核酸、核糖核酸等物质的泄露5、细菌细胞死亡。以共价键引入季铵盐长烷基链的抗菌复合材料具有较高的抗菌性能，并且不会发生迁移，使用安全，可应用在食品包装等各个领域。本专利技术使用长碳链的含硅季铵盐，长烷基链含硅季铵盐中的硅氧键可与电晕处理过的薄膜表面上的羟基反应，将长烷基链季铵盐通过共价键键接在薄膜表面，使长碳链季铵盐能最大程度在薄膜表面富集，不发生迁移，属于接触型抗菌。本专利技术所用抗菌剂安全环保，抗菌性能高效持久，在食品、包装和医疗器械等领域都会有很大的应用前景。本专利技术提供的一种长烷基链含硅季铵盐抗菌薄膜可以在传统简单的合成设备上实现薄膜高抗菌率的改性，同时抗菌物质不迁移，健康环保，在包装领域具有广泛的应用。为了测定材料的抗菌性能，对薄膜进行抗菌率检测。根据本专利技术提供的制备方法所获得的长烷基链含硅季铵盐抗菌薄膜具有抗菌率高、抗菌时效性长、强度高、韧性高、抗菌物质不迁移等特点。具体实施方式下面结合实施例，进一步说明本专利技术。按[不饱和季铵盐的合成.化学与粘合,1997(3):128-130.]公开方法，自制不同烷基链长度的含硅季铵盐。实施例1将100份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷(南京罗恩硅材料)，120份溴代辛烷(阿拉丁)，0.1份对羟基苯甲醚(阿拉丁)加入200份乙腈中，30℃反应8h制备得到含硅季铵盐1，结构式如下式：将100本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌薄膜，其特征在于所述抗菌薄膜包括经过电晕处理的薄膜和涂覆于薄膜表面的抗菌涂覆剂层，其中，所述抗菌涂覆剂由包括以下组分的原料制成，各组分按重量份数计：长烷基链含硅季铵盐    100重量份；水                    50‑300重量份；所述抗菌涂覆剂的涂覆量为0.02～5g/cm2。

【技术特征摘要】
1.一种抗菌薄膜，其特征在于所述抗菌薄膜包括经过电晕处理的薄膜和涂覆于薄膜表面的抗菌涂覆剂层，其中，所述抗菌涂覆剂由包括以下组分的原料制成，各组分按重量份数计：长烷基链含硅季铵盐100重量份；水50-300重量份；所述抗菌涂覆剂的涂覆量为0.02～5g/cm2。2.如权利要求1所述的抗菌薄膜，其特征在于：所述薄膜为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯醇、聚酯、聚苯醚、聚氨酯、聚丙烯腈薄膜中的至少一种。3.如权利要求1所述的抗菌薄膜，其特征在于：所述抗菌涂覆剂的涂覆量为0.1～3g/cm2。4.如权利要求1所述的抗菌薄膜，其特征在于：所述长烷基链含硅季铵盐由叔胺基硅氧烷与卤代烷合成而得，各组分按重量份数计：其中，所述叔胺基硅氧烷为：R、R1、R5选自C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、苯基；R2、R3、R4选自C1-C6烷基；所述阻聚剂为对羟基苯甲醚、对苯二酚、对...

【专利技术属性】
技术研发人员：东为富，陈锐，明伟华，朱永，李婷，陈明清，马丕明，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32