一种非释放型抗微生物黏附涂层及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种非释放型抗微生物黏附涂层及其制备方法，构成该涂层的聚合物由丙烯酸龙脑酯和聚乙二醇二丙烯酸酯两种单体共聚形成，该涂层具有良好的抗微生物黏附性。该涂层制备方法主要包括以下步骤：首先将单体和光引发剂配置成一定浓度的溶液，然后用光接枝的方法对高分子材料进行两步改性，第一步将光引发剂固定在高分子材料表面，第二步将单体通过表面自由基引发聚合实现接枝。本发明专利技术中所述涂层的制备方法简单，所得的接枝涂层安全稳定；可以充分发挥聚丙烯酸龙脑酯和聚乙二醇二丙烯酸酯各自的优点，协同阻止微生物粘附；该涂层可以应用于大部分高分子材料表面的改性，能够确保接枝涂层的结构平整。确保接枝涂层的结构平整。确保接枝涂层的结构平整。

【技术实现步骤摘要】
一种非释放型抗微生物黏附涂层及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物材料领域，特别涉及一种非释放型抗微生物黏附涂层及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]高分子膜或片材广泛应用于人们的生活和工业生产中，如农业，食品，医疗，化工等。但是通常这些高分子不具有抗微生物黏附的功能，为微生物的黏附和传播提供了媒介，严重影响生产的效率，威胁人类的健康。这些微生物污染的问题近年来受到越来越多研究者关注，因此在不破坏高分子内部结构的同时，进行表面改性从而赋予其抗微生物黏附的性能，具有着重要意义。
[0003]目前的高分子抗菌材料的制备方法主要分为两种：一种是在制备过程中加入抗菌成分，如填充纳米粒子，加入抗菌剂等，这种方法成膜的稳定性高，但同时往往会导致生产工艺难度的加大，并且存在抗菌成分利用率不高的问题；另一种方法是在高分子加工成形之后，在表面负载抗菌成分，这种方法可以提高抗菌成分的利用率，但是存在着随着抗菌成分的释放，暴露出抗菌效果持久性差的问题。另外，现有的抗菌材料中很难兼具对真菌和细菌的抗性。因此，生产出高效稳定的非释放型抗微生物黏附的涂层一直是业界研究开发的主要内容。
[0004]近年来，通过紫外光辅助表面改性，引入功能基团的方法引起了研究人员的兴趣。
[0005]1996年，杨和Ranby专利技术了一种对聚合物“两步”活性光接枝的方法，在紫外光照的条件下，光引发剂二苯甲酮(BP)可以夺取基材表面C-H键的H原子，从而产生表面自由基引发聚合，实现接枝链的增长，并且末端自由基可以与BP被还原生成的半频哪醇自由基耦合，从而实现了可控活性表面接枝聚合(Macromolecules,1996,29,3308)。随后，杨和尹等研究发现类似于二苯甲酮结构的异丙基硫杂蒽酮(ITX)也具有类似的性质，并实现了可见光范围内对聚合物基材的接枝。北京化工大学杨万泰在“光引发与表面改性”(高分子化学，2001，化学工业出版社)中对紫外光引发表面技术进行了综合的阐述，指出适合用于该方法的所有烯类单体，如丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯酰胺等以及适用于该方法的光敏剂，如二苯甲酮、蒽酮等。申请号200310100364和200710146564的专利技术对上述方法进行优化，实现了对于多种高分子材料表面改性的目的。
[0006]申请号201410081985的专利技术公开了一种纤维素复合龙脑的抗菌材料，该专利技术用龙脑分子酯化修饰纤维素的高分子结构，从而实现抗微生物黏附的目的。该方法简单易行，具有良好的抗菌性能。申请号201910411303的专利技术公开了一种龙脑作为纺织品的表面修饰成分的应用，所述的纺织品首先用氨基硅氧烷进行表面改性，然后将醛基苯甲酸龙脑键合到纺织品的表面。利用该专利技术可以得到稳定安全的抗微生物黏附纺织品，同时对真菌和细菌都具有很好的抗黏附作用。
[0007]目前对龙脑抗微生物性能的研究只停留在单独使用龙脑对基材进行改性，并有着显著的抗菌效果，然而将龙脑的丙烯酸酯类单体进行光引发聚合不能实现修饰材料表面的
抗菌性能(见对比例)。
[0008]另外，前述专利修饰方法局限于反应活性高的基团，并且操作步骤相对复杂，在生产过程中会导致不必要的资源浪费。而活性光接枝方法可减少功能单体的用量，实现绝大多数聚合物在抗微生物黏附领域的应用，这对于生产生活具有重要意义。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的之一在于针对现有的生活生产中的问题，提供一种非释放型抗微生物黏附涂层，该涂层主要由丙烯酸龙脑酯和聚乙二醇二丙烯酸酯的共聚物构成，具有良好的抗菌性能。
[0010]本专利技术的目的之二在于提供一种上述非释放型抗微生物黏附涂层的制备方法，该制备方法简单，所制得的接枝涂层安全稳定，可以充分发挥聚丙烯酸龙脑酯和聚乙二醇二丙烯酸酯各自的优点，协同阻止微生物粘附。
[0011]本专利技术第一方面提供了一种非释放型抗微生物黏附涂层，构成该涂层的聚合物由丙烯酸龙脑酯和聚乙二醇二丙烯酸酯两种单体共聚形成，其分子结构如式(Ⅰ)所示：
[0012][0013]式(Ⅰ)中，n为聚合物的重复单元数，取值为正整数。
[0014]本专利技术中，丙烯酸龙脑酯为丙烯酸L-龙脑酯，丙烯酸D-龙脑酯和丙烯酸Iso-龙脑酯中的一种或几种。
[0015]本专利技术中，聚乙二醇二丙烯酸酯的分子量为200-1000。
[0016]在本专利技术的一些具体的实施例中，所述涂层通过光引发剂产生表面自由基的方式将丙烯酸龙脑酯和聚乙二醇二丙烯酸酯接枝到高分子基底材料的表面共聚而成。
[0017]本专利技术中，所述光引发剂包括二苯甲酮和/或异丙基硫杂蒽酮。
[0018]在本专利技术的一些优选的实施例中，所述高分子基底材料包括聚丙烯腈膜、低密度聚乙烯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜或聚丙烯膜。
[0019]根据本专利技术，所述非释放型抗微生物黏附涂层能够防止真菌和细菌黏附；优选地，所述非释放型抗微生物黏附涂层中丙烯酸龙脑酯和聚乙二醇二丙烯酸酯的摩尔比为(0.3-3)：1；进一步优选地，所述非释放型抗微生物黏附涂层中所述丙烯酸龙脑酯的摩尔分数为0.25-0.75。
[0020]本专利技术第二方面提供了如本专利技术第一方面所述的涂层的制备方法，其包括，
[0021]步骤C，将光引发剂溶液分散在高分子基底材料的表面，并进行光照，洗涤，干燥，得到光引发剂改性的高分子基底材料；
[0022]步骤D，将丙烯酸龙脑酯单体和聚乙二醇二丙烯酸酯单体的混合溶液分散在光引
发剂改性的高分子基底材料表面，并进行光照，洗涤，干燥，制得接枝于高分子基底材料表面的非释放型抗微生物黏附涂层。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，所述光引发剂溶液是由光引发剂溶于丙酮中，经涡旋，超声处理，然后通氮气除氧获得；优选地，所述光引发剂溶液的浓度为0.1-0.5g/mL；进一步优选地，所述光引发剂包括二苯甲酮和/或异丙基硫杂蒽酮。
[0024]根据本专利技术的另一些实施方式，所述丙烯酸龙脑酯单体和聚乙二醇二丙烯酸酯单体的混合溶液是将丙烯酸龙脑酯单体和聚乙二醇二丙烯酸酯单体溶于丙酮中，经涡旋，超声处理，然后通氮气除氧获得；优选地，在所述丙烯酸龙脑酯单体和聚乙二醇二丙烯酸酯单体的混合溶液中，丙烯酸龙脑酯与聚乙二醇二丙烯酸酯的摩尔比为(0.3-3):1；进一步优选地，所述述丙烯酸龙脑酯单体和聚乙二醇二丙烯酸酯单体的混合溶液的浓度为50％-80％(v/v)。
[0025]本专利技术中，所述光源为200-1000W高压汞灯，光照的时间为5-10min。
[0026]在本专利技术的一些实施例中，在步骤C中，所述洗涤包括在室温下用丙酮或乙醇溶液浸泡5-10h；
[0027]在本专利技术的另一些实施例中，在步骤D中，所述洗涤包括在室温下依次用二氯甲烷和乙醇溶液浸泡5-10h，每次浸泡后超声20-30min。
[0028]本专利技术中，所述高分子基底材料包括聚丙烯腈膜、低密度聚乙烯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜或聚丙烯膜；优选地，在步骤C中，所述高分子基底材料为经过预处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非释放型抗微生物黏附涂层，构成该涂层的聚合物由丙烯酸龙脑酯和聚乙二醇二丙烯酸酯两种单体共聚形成，其分子结构如式(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)中，n为聚合物的重复单元数，取值为正整数。2.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，丙烯酸龙脑酯为丙烯酸L-龙脑酯，丙烯酸D-龙脑酯和丙烯酸Iso-龙脑酯中的一种或几种；和/或，聚乙二醇二丙烯酸酯的分子量为200-1000。3.根据权利要求1或2所述的涂层，其特征在于，所述涂层通过光引发剂产生表面自由基的方式将丙烯酸龙脑酯和聚乙二醇二丙烯酸酯接枝到高分子基底材料的表面共聚而成；优选地，所述光引发剂包括二苯甲酮和/或异丙基硫杂蒽酮；和/或，所述高分子基底材料包括聚丙烯腈膜、低密度聚乙烯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜或聚丙烯膜。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的涂层，其特征在于，所述非释放型抗微生物黏附涂层能够防止真菌和细菌黏附；优选地，所述非释放型抗微生物黏附涂层中丙烯酸龙脑酯和聚乙二醇二丙烯酸酯的摩尔比为(0.3-3)：1；进一步优选地，所述非释放型抗微生物黏附涂层中所述丙烯酸龙脑酯的摩尔分数为0.25-0.75。5.如权利要求1-4中任意一项所述的涂层的制备方法，其包括，步骤C，将光引发剂溶液分散在高分子基底材料的表面，并进行光照，洗涤，干燥，得到光引发剂改性的高分子基底材料；步骤D，将丙烯酸龙脑酯单体和聚乙二醇二丙烯酸酯单体的混合溶液分散在光引发剂改性的高分子基底材料表面，并进行光照，洗涤，干燥，制得接枝于高分子基底材料表面的非释放型抗微生物黏附涂层。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述光引发剂溶液是由光引发剂溶于丙酮中，经涡旋，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴，陈晨，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：