一种自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体及其制备方法与抗菌材料应用技术

本发明专利技术涉及一种自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体及其制备方法与抗菌材料应用，属于柔性材料领域。本发明专利技术通过含氨基聚硅氧烷衍生物A、扩链剂含醛基单体衍生物B与3,4‑二氨基呋扎C通过Schiff碱反应和与锌离子进行金属配位生成主链动态亚胺键与动态锌离子配位键的有机聚硅氧烷，制备自修复、可溶解的有机硅抗菌弹性体。本发明专利技术制备的有机硅弹性体具有良好的力学性能、溶解性能以及100℃温度下的高效自修复性能和抗菌性能，可应用于非抗生素抗菌材料、柔性抗菌材料、可拉伸抗菌材料等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体及其制备方法与抗菌材料应用
本专利技术属于柔性材料领域，特别涉及一种自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体及其制备方法。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。随着高分子材料和抗菌材料的不断发展，在人们的日常生活中各种抗菌材料的需求量愈发增多，其中最为突出的研究领域自当是非抗生素抗菌材料、柔性抗菌材料、纳米抗菌材料、高分子抗菌材料等方向，为了满足实际的应用要求，往往需要抗菌材料具备柔性、可拉伸的能力。其中，有机硅弹性体作为一种有机硅高分子材料，由于其拥有出色的化学稳定性、热力学稳定性，其无毒并且不易燃，且在较宽温度范围内具有优异的柔韧性，是制备柔性抗菌材料的潜在原料。传统的有机硅弹性体过氧化物交联、硅氢加成交联等方式形成永久性的共价键交联网络，而失去自修复性能，溶解能力差。如何令受损的有机硅弹性体自行修复并恢复其力学性能是一个难题。而基于动态化学键，如二硫键、可逆酰腙、金属配位键和可逆D-A反应制得的有机硅弹性体，可通过动态化学键的可逆破坏，轻松实现材料的自我修复。如有研究公开了一种自修复有机硅弹性体的制备方法，利用动态双硫键作用实现有机硅弹性体的可逆交联作用，制备出一种可自修复的有机硅弹性，但专利技术人发现：该材料的机械性能和可降解能力还有研究空间。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术提供了一种自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体及其制备方法。采用Schiff碱反应生成动态亚胺键以及3,4-二氨基呋扎中1,2,5-恶二唑杂环上的N原子和O原子与锌离子形成配位键实现有机硅弹性体的可逆交联，亚胺键和锌离子配位键赋予有机硅弹性体的自修复性能，并使其具有优秀的机械性能、易于被氨基和甲氨基试剂快速溶解；本专利技术制备方法简单高效、实用性强，易于推广。为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一个方面，提供了一种自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体，其结构式如下：其中，n为大于零的自然数；R1通常为甲基、苯基或者三氟丙基；R2的结构式为其中y＝0～10；R3为—(CH2)z—或苯环，Z为自然数。本申请提供了上述自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体具有良好的力学性能、溶解性能、100℃自修复性能以及抗菌性能。本专利技术的第二个方面，提供了一种自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体的制备方法，包括：将含氨基聚硅氧烷衍生物A、含醛基单体衍生物B与3,4-二氨基呋扎分散在有机溶剂中，缩合反应，得到预聚物；向所述预聚物中加入含锌离子的溶剂，进行配位反应，得到自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体；其中，所述含氨基聚硅氧烷衍生物A的结构单元通式如下：其中，n为大于零的自然数；R1通常为甲基、苯基或者三氟丙基；R2的结构式为其中y＝0～10；所述含醛基单体衍生物B的通式如下：OHC-R3-CHO其中，R3为—(CH2)z—或苯环，Z为自然数。本专利技术研究发现：采用过氧化物交联、硅氢加成交联等方式制备的有机硅弹性体共价键交联网络，虽然具有较好的力学性能，但此类材料不溶解只溶胀、自修复性能差、制备工艺复杂。为此，本专利技术利用Schiff碱反应生成动态亚胺键以及3,4-二氨基呋扎中1,2,5-恶二唑杂环上的N原子和O原子与锌离子形成配位键实现有机硅弹性体的可逆交联。动态亚胺键的引入，可以赋予其高温下的自修复以及溶解性能；1,2,5-恶二唑杂环的引入不仅可以与锌离子形成配位键，也可以赋予材料抗菌能力。另外，锌离子配位键可以增强材料的自修复能力与机械性能，并且可以通过调节金属与配体摩尔比，控制材料的机械性能和热力学性能。本专利技术的第三个方面，提供了任一上述的自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体在制备非抗生素抗菌材料、柔性抗菌材料或可拉伸抗菌材料中的应用。由于本申请制备的有机硅抗菌弹性体具有较优的力学性能、溶解性能、自修复性能以及抗菌性能，因此，有望在非抗生素抗菌材料、柔性抗菌材料或可拉伸抗菌材料制备中得到广泛应用。本专利技术的有益效果在于：(1)与现有技术相比，本专利技术利用Schiff碱反应生成动态亚胺键以及3,4-二氨基呋扎中1,2,5-恶二唑杂环上的N原子和O原子与锌离子形成配位键可逆交联，并且通过调控金属与配体摩尔比，调节交联密度的大小，使其具有良好的力学性能、溶解性能以及在抗菌性能。(2)本申请的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为实施例1制备的有机硅弹性体的FT-IR图；图2为实施例1制备的有机硅弹性体自修复前后的光学显微镜图；图3为实施例1制备的金属与配体摩尔比不同的有机硅弹性体的应力-应变曲线；图4为实施例1制备的有机硅弹性体在100℃下自修复不同时间有机硅弹性体的应力-应变曲线；图5为实施例1制备的有机硅弹性体的易降解性过程照片；图6为实施例1制备的有机硅弹性体对大肠杆菌的抗菌测试；图7为实施例1制备的有机硅弹性体对接种102Cells/mL、103Cells/mL和104Cells/mL的大肠杆菌的抗菌率。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。术语解释：本申请中“配体”指：3,4-二氨基呋扎。正如
技术介绍
所介绍的，针对目前的自修复有机硅弹性体材料仍存在力学性能差、溶解性能不佳等问题。本专利技术提出一种自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体，其包括由含氨基聚硅氧烷衍生物A、扩链剂含醛基单体衍生物B与3,4-二氨基呋扎通过氨基和醛基的缩合反应以及3,4-二氨基呋扎中1,2,5-恶二唑杂环上的N原子和O原子与锌离子配位，形成可逆的动态亚胺键、锌离子配位键，制备自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体。一种自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体的制备方法，将含氨基聚硅氧烷衍生物A、含醛基单体衍生物B与3,4-二氨基呋扎C分散在有机溶剂中，于25℃～40℃下反应12～16h后，加入溶于溶剂中的氯化锌于25℃～40℃下反应1h后，浇注成型，即得自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体；具体步骤如下：步骤一：将含氨基聚硅氧烷衍生物A、扩链剂含醛基单体衍生物B与3,4-二氨基呋扎C于四氢呋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体，其特征在于，其结构式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体，其特征在于，其结构式如下：



其中，n为大于零的自然数；R1通常为甲基、苯基或者三氟丙基；R2的结构式为其中y＝0～10；R3为—(CH2)z—或苯环，Z为自然数。


2.如权利要求1所述的自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体，其特征在于，所述的自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体的分子量的范围为：3000-90000。


3.一种自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体的制备方法，其特征在于，包括：
将含氨基聚硅氧烷衍生物A、含醛基单体衍生物B与3,4-二氨基呋扎分散在有机溶剂中，缩合反应，得到预聚物；
向所述预聚物中加入含锌离子的溶剂，进行配位反应，得到自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体；
其中，所述含氨基聚硅氧烷衍生物A的结构单元通式如下：



其中，n为大于零的自然数；R1通常为甲基、苯基或者三氟丙基；R2的结构式为其中y＝0～10；
所述含醛基单体衍生物B的通式如下：
OHC-R3-CHO
其中，R3为—(CH2)z—或苯环，Z为自然数。


4.如权利要求3所述的自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体的制备方法，其特征在于，缩合反...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘月涛，张凯铭，高传慧，王传兴，武玉民，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37