一种抗菌硅橡胶涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种抗菌硅橡胶涂层及其制备方法和应用。本发明专利技术的抗菌硅橡胶涂层包括以下按重量份数计算的组分：乙烯基甲基苯基聚硅氧烷50～80份、巯丙基甲基苯基聚硅氧烷10～30份、含多硫键光敏硅树脂3～15份、改性纳米粒子5～10份和助剂0.5～3份。本发明专利技术的抗菌硅橡胶涂层以乙烯基甲基苯基聚硅氧烷和巯丙基甲基苯基聚硅氧烷形成的交联网络为基体，与含多硫键光敏硅树脂和改性纳米粒子相配合，将改性纳米粒子的粗糙度和有机硅材料的低表面能相结合使抗菌硅橡胶涂层表面具备超疏水性能，进而有效防止生物粘附，实现可持续抗菌的效果，同时兼具较高透明性。时兼具较高透明性。时兼具较高透明性。

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌硅橡胶涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及功能高分子材料
，更具体地，涉及一种抗菌硅橡胶涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]硅橡胶分子极性低、耐高温、抗老化，具有良好的生物相容性好、抗凝血性，在生物学、医学领域应用广泛。由于有机硅具有高生物相容性、低细胞毒性常被作为医用植入材料，但即便如此，很多患者、消费者在植入有机硅材料后，创面常常会发生局部细菌感染，必须要服用抗生素抑制感染，严重的还会危及生命。此外，细菌等微生物粘附在硅橡胶材料表面很难脱离，也易造成严重的生物污染。
[0003]目前对于抗菌硅橡胶的改性主要分为表面改性和本体改性两种。例如，现有技术公开了一种用于抗菌处理由硅橡胶材料制成的制品的表面的方法，通过在高频电磁辐射下，在低温氧等离子体中的处理来改性有机硅橡胶制品的表面，在有机硅橡胶制品表面上形成抗菌涂层，从而提升其抗菌性能。不过，表面改性工程量大，同时因有机硅橡胶材料表面与组织接触，其本身需要具备较好的细胞亲和力，而这也会导致其抗菌性能的退化。
[0004]在硅橡胶制备的过程中添加抗菌剂，形成本体改性的抗菌材料，能克服表面改性二次加工的缺点，抗菌性能更加持久。例如，现有技术公开了一种抗菌硅橡胶的制备方法，以金属离子为抗菌离子，通过溶胶
‑
凝胶法将其附着在白炭黑载体上得到抗菌凝胶，然后加入预处理的硅橡胶原液充分融合、固化即可获得抗菌硅橡胶，但是金属离子的加入会影响抗菌硅橡胶外观，尤其是银离子的加入使得抗菌硅橡胶透明性下降，颜色偏褐。<br/>
技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有抗菌硅橡胶材料难以同时具备较好持续抗菌性能和较高透明性的缺陷和不足，提供一种抗菌硅橡胶涂层，以乙烯基甲基苯基聚硅氧烷和巯丙基甲基苯基聚硅氧烷形成交联网络，同时接入含多硫键光敏硅树脂和改性纳米粒子，使抗菌硅橡胶涂层表面具备超疏水性能，进而有效防止生物粘附，从而实现持续抗菌的效果，同时具备较高透明性。
[0006]本专利技术的另一目的是提供所述抗菌硅橡胶涂层的制备方法。
[0007]本专利技术的又一目的在于提供所述抗菌硅橡胶涂层在生物医学材料中的应用。
[0008]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0009]一种抗菌硅橡胶涂层，按重量份数计，包括以下原料组分：
[0010][0011]其中，所述改性纳米粒子为含巯基硅烷偶联剂接枝改性纳米粒子；
[0012]所述纳米粒子的粒径为10～50nm。
[0013]本专利技术以乙烯基甲基苯基聚硅氧烷、巯丙基甲基苯基聚硅氧烷和含多硫键光敏硅树脂形成聚硅氧烷交联网络，然后在其中加入含巯基硅烷偶联剂接枝改性的纳米粒子，利用巯基
‑
烯点击反应接入聚硅氧烷交联网络，增大纳米粒子与聚硅氧烷交联网络之间的相容性，而纳米粒子的粗糙度与聚硅氧烷交联网络的低表面能相结合可以使得抗菌硅橡胶涂层表面具备超疏水性能，进而有效防止生物粘附，实现持续抗菌的效果。当纳米粒子的粒径过小时，不利于其在聚硅氧烷中均匀分散；当纳米粒子的粒径过大时，会降低抗菌硅橡胶涂层的透明性。
[0014]本专利技术乙烯基甲基苯基聚硅氧烷和巯丙基甲基苯基聚硅氧烷的重量比需要在一个合适的范围内，如果过大或过小均会影响其光固化成膜及最终形成抗菌硅橡胶涂层的力学性能；而含多硫键光敏硅树脂添加量过少则会降低抗菌硅橡胶涂层的抗菌性能，添加量过多则会影响光固化成膜；改性纳米粒子添加量过多会影响光固化效果，添加量过少则会影响抗菌硅橡胶涂层的疏水效果。
[0015]上述助剂具体可以为光引发剂或其他助剂，光引发剂可以为α,α
‑
二乙氧基苯乙酮、α,α
‑
二甲氧基
‑
α
‑
苯基苯乙酮、1
‑
羟基
‑
环己基苯甲酮、2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮、2
‑
羟基
‑4‑
(2
‑
羟乙氧基)
‑2‑
甲基苯丙酮、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
乙氧基
‑
苯基氧化膦和异丙基硫杂蒽中一种或几种。
[0016]优选地，抗菌硅橡胶涂层按重量份数计，包括以下组分：
[0017][0018][0019]优选地，所述纳米粒子的粒径为20～40nm。
[0020]优选地，所述含巯基硅烷偶联剂与纳米粒子的重量比为(30～50):(80～90)。
[0021]含巯基硅烷偶联剂添加量较多时，易导致改性纳米粒子团聚，使其分散性降低；含巯基硅烷偶联剂添加量较少时，会降低改性纳米粒子与乙烯基甲基苯基聚硅氧烷、巯丙基甲基苯基聚硅氧烷、含多硫键光敏硅树脂之间的相容性，进而会降低光固化效果及抗菌硅橡胶涂层的透明度。
[0022]在具体实施方式中，本专利技术的含多硫键光敏硅树脂可以由四甲基二乙烯基二硅氧
烷、双
‑
[γ
‑
(三乙氧基硅)丙基]四硫化物和/或双
‑3‑
(三乙氧基硅烷丙基)
‑
二硫化物和正硅酸乙酯经过水解
‑
缩聚反应制得，所述水解
‑
缩聚反应的pH为3～6。
[0023]本专利技术含多硫键光敏硅树脂中的四甲基二乙烯基二硅氧烷中含有碳碳双键，可与改性纳米粒子、巯丙基甲基苯基聚硅氧烷中的巯基发生交联反应，进而提高光固化交联反应速率，缩短抗菌硅橡胶涂层的成型时间；双
‑
[γ
‑
(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、双
‑3‑
(三乙氧基硅烷丙基)
‑
二硫化物则是提供二硫键，而二硫键可以抑制微生物生长繁殖所依赖的巯基酶活性，使细菌生长达不到对数生长期，进而起到杀灭细菌的作用。
[0024]当水解
‑
缩聚反应的pH过小或过大均会导致交联过度，导致含多硫键光敏硅树脂与乙烯基甲基苯基聚硅氧烷、巯丙基甲基苯基聚硅氧烷的相容性变差，从而影响体系的光固化效果，同时还会降低抗菌硅橡胶涂层的透明度。
[0025]优选地，所述四甲基二乙烯基二硅氧烷、双
‑
[γ
‑
(三乙氧基硅)丙基]四硫化物和/或双
‑3‑
(三乙氧基硅烷丙基)
‑
二硫化物和正硅酸乙酯的重量比为(40～80):(50～150):(40～80)。
[0026]四甲基二乙烯基二硅氧烷的添加量过多会导致体系的分子量降低，而添加量过少则会降低光固化效果；双
‑
[γ
‑
(三乙氧基硅)丙基]四硫化物和/或双
‑3‑
(三乙氧基硅烷丙基)
‑
二硫化物添加量过少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌硅橡胶涂层，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：乙烯基甲基苯基聚硅氧烷50～80份；巯丙基甲基苯基聚硅氧烷10～30份；含多硫键光敏硅树脂3～15份；改性纳米粒子5～10份；助剂0.5～3份；其中，所述改性纳米粒子为含巯基硅烷偶联剂接枝改性纳米粒子；所述纳米粒子的粒径为10～50nm。2.如权利要求1所述抗菌硅橡胶涂层，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：乙烯基甲基苯基聚硅氧烷60～70份；巯丙基甲基苯基聚硅氧烷20～30份；含多硫键光敏硅树脂5～10份；改性纳米粒子6～8份；助剂1～2份。3.如权利要求1所述抗菌硅橡胶涂层，其特征在于，所述纳米粒子的粒径为20～40nm。4.如权利要求1所述抗菌硅橡胶涂层，其特征在于，所述含巯基硅烷偶联剂与纳米粒子的重量比为(10～50):(80～100)。5.如权利要求1所述抗菌硅橡胶涂层，其特征在于，所述含多硫键光敏硅树脂由四甲基二乙烯基二硅氧烷、双
‑
[γ
‑
(三乙氧基硅)丙基]四硫化物和/或双
‑3‑
(三乙氧基硅烷丙基)
‑
二硫化物和正硅酸乙酯经过水解
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓韬，范胜标，贲志山，凌峰，刘继雄，滕飞，鞠昊，
申请(专利权)人：广钢气体广州有限公司，
类型：发明
国别省市：