抗菌尼龙6及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗菌尼龙6及其制备方法。将N

【技术实现步骤摘要】
抗菌尼龙6及其制备方法


[0001]本专利技术涉及功能聚合物制备
，尤其涉及一种抗菌尼龙6及其制备方法。

技术介绍

[0002]尼龙(PA)是大分子主链中含有重复酰胺基团的高聚物的总称，为五大工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广的品种。在不同种类的尼龙产品中，尼龙6具有优异的力学强度，良好的耐磨自润滑性和耐化学药品性，低温性能好，易于加工和生产，被广泛用于工程塑料、合成纤维、包装材料等领域。但尼龙6本身不具有抗菌性，限制了其应用。此外，尼龙6大分子链中的酰胺基团虽然具有亲水性，但因其排列规整使得尼龙6具有较高的结晶度，导致部分酰胺基团被封闭，亲水性及吸水性降低。因此，有必要对尼龙6进行改性，以提高其抗菌、亲水等功能性。
[0003]现有的抗菌尼龙材料的制备方法大多数是采用尼龙与抗菌剂共混，较为常用的抗菌剂有无机抗菌剂和有机抗菌剂。例如常用的银系抗菌剂，抗菌原理为：在一定波长的照射下，银的催化活性中心周围产生氧原子，利用氧原子的强氧化性进行杀菌；同时银离子可强烈地吸引细菌组织中的疏基，破坏细胞合成酶的活性，在细菌被杀死后，从死菌体中游离出来，继续与其他细菌接触，进行杀菌，可循环利用，两方面的原因使银具有很好的抗菌能力。但银系抗菌剂制成的产品抗菌性能不稳定，投入成本较高，合成工艺仍不够完善，无法连续化生产。申请号为CN201911373886.3的专利公开了一种超细镀银抗菌尼龙纤维的制备方法，将尼龙纤维预处理后镀银，但是尼龙纤维的预处理工艺繁琐，且镀银处理后的尼龙纤维易变色，另外该方法成本高，不适合规模化使用。申请号为CN201910916061.5的专利公开了一种抗菌尼龙6切片聚合生产方法，采用向尼龙6中混入纳米银的方式得到抗菌尼龙6，该方法存在纳米银易游离的问题，使产品抗菌性能不稳定，还可能引起环境的重金属污染。
[0004]常用的有机抗菌剂主要有季铵(鏻)类、吡啶类、胍类、卤代胺类及咪唑类等，其中咪唑鎓盐是一类重要的离子液体，对环境和临床微生物都表现出良好的抗菌活性，其性能可以通过修饰阴阳离子或引入不同的官能团进行调节，合成具有特殊性能的咪唑鎓盐离子液体已成为国内外研究的一大热点。
[0005]有鉴于此，有必要设计一种改进的抗菌尼龙6及其制备方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种抗菌尼龙6及其制备方法，从尼龙6分子结构设计角度出发，采用新型亲水抗菌咪唑鎓盐共聚单体作为封端剂和分子量调节剂，共聚到聚酰胺6大分子链的末端，得到抗菌尼龙6，其还具有良好的亲水性，而且功能耐久性好。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种抗菌尼龙6的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1.单羧基咪唑鎓盐共聚单体的合成
[0009]将N
‑
烷基咪唑和卤代乙酸乙酯反应，得到乙酸乙酯取代的咪唑鎓盐；然后将乙酸
乙酯水解，得到单羧基咪唑鎓盐共聚单体；
[0010]S2.己内酰胺预聚物的合成
[0011]将己内酰胺开环聚合，然后加入己二胺，制得两端均为氨基的己内酰胺预聚物；
[0012]S3.抗菌尼龙6的合成
[0013]向所述己内酰胺预聚物中加入步骤S1得到的所述单羧基咪唑鎓盐共聚单体，进行氨基和羧基的共聚酰胺化反应，得到所述抗菌尼龙6。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述N
‑
烷基咪唑的结构式如下：
[0015][0016]式中，n为1
‑
18。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述N
‑
烷基咪唑与卤代乙酸乙酯的反应温度为50
‑
80℃，时间为12
‑
30h，反应气氛为氮气氛围；所述水解为酸性条件水解，水解反应时间为6
‑
15h。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，步骤S3中，所述单羧基咪唑鎓盐共聚单体为所述己内酰胺预聚物的质量的0.1％
‑
5％。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，所述己内酰胺预聚物的制备包括：将所述己内酰胺加入反应容器，接着加入磷酸和去离子水，持续通入氮气，装上冷凝管；搅拌条件下加热至220
‑
270℃开环反应1
‑
5h后，加入己二胺继续反应0.5
‑
1h，得到所述己内酰胺预聚物。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，所述磷酸的加入量为所述己内酰胺质量的1％
‑
3％，所述去离子水的加入量为所述己内酰胺质量的0.5％
‑
1.5％。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，所述己二胺的加入量为所述己内酰胺质量的0.5％
‑
2％。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，所述共聚酰胺化反应的温度为260
‑
280℃，反应在真空环境下进行。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，所述抗菌尼龙6的结构式如下：
[0024][0025]式中，m为50
‑
300。
[0026]一种抗菌尼龙6，采用以上任一项所述的制备方法制备得到。
[0027]本专利技术的有益效果是：
[0028](1)本专利技术提供的抗菌尼龙6及其制备方法，通过对已内酰胺进行水解，向水解得到的聚合物中引入己二胺，使己二胺与水解后的聚合物发生化学反应，得到两端均为氨基的直链抑菌尼龙6中间体；将自制的含有羧基的咪唑鎓盐抑菌剂作为端基改性剂与抑菌尼龙6中间体发生化学反应，通过巧妙的设计在尼龙6的合成过程中使尼龙6分子链的两端均与咪唑鎓盐抑菌剂通过化学键结合；所得抑菌尼龙6中抑菌成分与尼龙6结合稳定，且抑菌成分分布均匀，解决了尼龙6中的抑菌剂因溶出而失去抑菌性能的问题。另外，自制的3
‑
羧甲基
‑1‑
烷基
‑
1H
‑
咪唑
‑3‑
鎓盐抑菌剂的抑菌效果明显，且该化合物不改变尼龙优异的物理
和化学性能，使最终制备的抑菌尼龙6的抑菌效果明显，且具有优良的综合性能。
[0029](2)本专利技术采用熔融共聚的方法制备抑菌尼龙6，制备过程的原料易得，无溶剂，对环境友好；该制备工艺简单易行，便于产业化生产。
[0030](3)本专利技术提供的咪唑鎓盐改性的抑菌尼龙6，对大肠杆菌的抑菌率达99％以上，且亲水性得到改善，该抑菌尼龙6材料可广泛应用于食品包装、医药包装等领域，具有重要的实际应用价值。
附图说明
[0031]图1为本专利技术制备的咪唑鎓盐抗菌剂的分子结构图。
[0032]图2为实施例1的咪唑鎓盐抗菌剂的制备流程示意图。
[0033]图3为实施例1的咪唑鎓盐抗菌剂的核磁共振氢谱图。
[0034]图4为实施例1的抗菌尼龙6的制备流程示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌尼龙6的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.单羧基咪唑鎓盐共聚单体的合成将N
‑
烷基咪唑和卤代乙酸乙酯反应，得到乙酸乙酯取代的咪唑鎓盐；然后将乙酸乙酯水解，得到单羧基咪唑鎓盐共聚单体；S2.己内酰胺预聚物的合成将己内酰胺开环聚合，然后加入己二胺，制得两端均为氨基的己内酰胺预聚物；S3.抗菌尼龙6的合成向所述己内酰胺预聚物中加入步骤S1得到的所述单羧基咪唑鎓盐共聚单体，进行氨基和羧基的共聚酰胺化反应，得到所述抗菌尼龙6。2.根据权利要求1所述的抗菌尼龙6的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述N
‑
烷基咪唑的结构式如下：式中，n为1
‑
18。3.根据权利要求1所述的抗菌尼龙6的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述N
‑
烷基咪唑与卤代乙酸乙酯的反应温度为50
‑
80℃，时间为12
‑
30h，反应气氛为氮气氛围；所述水解为酸性条件水解，水解反应时间为6
‑
15h。4.根据权利要求1所述的抗菌尼龙6的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，步骤S3中，所述单羧基咪唑鎓盐共聚单体为所述己内酰胺预聚物的质量的0.1％
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，王雯雯，李晓光，严忠，易礼婷，周鹏程，孙权，李佳囡，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：