本发明专利技术公开了一种含N+的有机纳米抗菌剂及其制备方法和用途，该抗菌剂是先用乳液聚合的方法制备出带功能基团的有机纳米产物，然后用叔胺盐酸盐对有机纳米产物进行阳离子化处理，再透析就制得含N+有机纳米抗菌剂。本发明专利技术的有机纳米抗菌剂有巨大的比表面，利用率高；其多正电荷的特性对负电性微生物有强的静电作用，能牢固捕吸有害微生物，破坏其生理过程，从而致其死亡，实现高效广谱抗菌效果；此外本发明专利技术的抗菌剂不团聚、易分散，与聚合物材料有良好的相容性，应用面广，制备过程简单，成本低廉。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种含N+的有机纳米抗菌剂及其制备方法和用途，该抗菌剂对多种细菌微生物具有高效的抑制或杀灭作用。
技术介绍
在现代的家电制品、建材、纸制品、玩具、文具、装饰材料、厨房用具以及纤维制品等许多领域，抗菌剂得到广泛应用。抗菌材料具有高品质和高附加值的特点，已成为当今重要的新兴产业。现有的抗菌剂大体上分为金属离子、无机纳米粉体、有机低分子化合物、有机高分子聚合物以及有机/无机复合物等几大类，各类别抗菌在应用上都有各自的局限性。许多金属离子都有杀菌能力，但考虑到安全和效率，目前研究与应用最多的主要是银系抗菌剂。银系抗菌材料存在·的问题主要表现在(1)抗菌过程伴有银离子反应与消耗，不具有即效性，持效性也欠佳；(2)银可能被氧化以至引起材料颜色的改变；(3)银的价格相对较高和银系抗菌材料的制备过程较为复杂，推广应用受到一定限制；(4)该类抗菌剂遇到氯离子(Cl—)等阴离子容易失去抗菌活性；(5)欧美等国规定银的安全用量为5X10_8 10_7，大量使用可能引起中毒和对环境造成破坏等等。许多无机物氧化物(Ti02、ZnO> SnO2> ZrO2等)或金属(Fe、N1、Zn、Ag和Al等)的颗粒尺寸小至100纳米后，都能表现出抗菌性能。虽然这类抗菌剂具有毒性低，无刺激性，不变色，不分解，抗菌力强，抗菌广谱，以及具有即效性，但也有一些因素影响它们的应用(I)纳米粉体及其载体的制备对原料要求严格并需要特殊而复杂的工艺，成本较高，价格较贵；(2)无机纳米粉体的严重团聚现象和性质与有机聚合物性质差距很大，难以在普遍使用的高分子材料中得到良好分散和应用；(3)该类抗菌剂需要紫外光的作用，在暗环境中的应用受到限制；(4)无机纳米粉体的毒性在当今学界备受关注，其应用也有很大的隐忧。有机低分子抗菌剂的历史久远，如季铵盐、双胍、酚、有机锡、有机胺、吡啶及其衍生物、异噻唑啉酮及其衍生物以及带正离子的有机表面活性剂等有机低分子都具有抗菌活性，其中含氮阳离子有机表面活性抗菌剂是目前广泛研究与应用的抗菌剂品种。有机低分子抗菌剂具有杀菌力强、即效性好、来源丰富等优点，但也存在一些明显存在不足(1)毒性大，安全性较差；(2)伴随杀菌反应而消耗，持效性差；(3)易使微生物产生耐药性；(4)易挥发，耐热性较差。现有的高分子抗菌剂的抗菌性能不仅受高分子的微结构(线型、支化或交联)、相对分子质量及其分布、电荷密度以及高分子在溶液中的形态等因素影响，也与聚集态结构有关，大量制备比较困难，应用也不方便。
技术实现思路
为了克服现有抗菌剂的不足，本专利技术的首要目的在于提供一种高效、广谱、安全、持效性好、通用易得的接触型含N+的有机纳米抗菌剂的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供由上述方法制备得到的含N+的有机纳米抗菌剂。本专利技术的再一目的在于提供上述的含N+的有机纳米抗菌剂的用途。本专利技术的目的通过下述技术方案实现一种含N+的有机纳米抗菌剂的制备方法，是先用乳液聚合的方法制备出带环氧功能基团的有机纳米产物，然后用叔胺盐酸盐对有机纳米产物进行阳离子化处理，再透析就制得含N+有机纳米抗菌剂；具体包括以下步骤(I)将单体、含环氧结构的功能单体、乳化剂、助剂与水混合，充入惰性气体鼓泡除氧；然后升温至6(T80°C，加入引发剂溶液，搅拌反应2 3h，得到带功能基团的有机纳米产物；(2)在带功能基团的有机纳米产物中加入叔胺盐酸盐，在常温下搅拌反应O. 5^1. 5h，得到阳离子化产物；将阳离子化产物装入截留分子量为100(Γ3000的透析袋中，用去离子水透析至水体中不能检出氯离子为止，即得到本专利技术的含N+的有机纳米抗菌剂的乳液；蒸发掉乳液中的水，即得到本专利技术的含N+的有机纳米抗菌剂；在步骤(I)中，水与两种单体(即单体和含环氧结构的功能单体)的质量比为(1. 5^5. 7):1,乳化剂的用量占两种单体质量的O. 5 2%，助剂的用量占两种单体质量的广10%，引发剂的用量占单体质量的O. Γ2% ；步骤(I)中，含环氧结构的功能单体占单体与含环氧结构的功能单体总质量的10^40% ；所述的含环氧结构的功能单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯、亚甲基双丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸丁二醇酯、二甲基丙烯酸1，6_己二醇酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的两种以上；所述的单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯腈、苯乙烯或醋酸乙稀酷中的一种以上；所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、丁基萘磺酸钠或软脂酸钠中的一种；所述的助剂为环己烷、正己烷、乙酸丁酯、甲基乙基酮或正丁醚中的一种；所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种；步骤(I)所述的混合是以100(Tl200r/min的速度搅拌分散3(T60min ；步骤(I)所述的惰性气体优选氮气或氩气；步骤(I)所述的搅拌反应是以50(T800r/min的速度搅拌；步骤(2)所述的叔胺盐酸盐，是将有机化合物与盐酸在冰浴中以20(T300r/min的速度搅拌反应O. 5^1h后得到的；所述的有机化合物是三甲胺、三乙胺、三丙胺或三丁胺中的一种； 步骤(2)所述的反应是在冰浴中以20(T300r/min的速度搅拌反应。一种含N+的有机纳米抗菌剂，由上述的方法制备得到。上述的含N+的有机纳米抗菌剂可用于制作抗菌材料，如分散到涂料中制得抗菌涂料，添加到塑料中制得抗菌塑料制品，添加到医用高分子材料中可制得抗菌医疗器械。本专利技术是利用乳液聚合原理将常用单体、功能单体聚合成表面带环氧功能基的有机纳米产物，然后通过叔胺盐酸盐的开环反应使纳米粒子表面带正电。带正电的纳米粒子能高效捕吸或吸附带带负电荷的细菌，破坏其生存环境，干扰其生理过程，进而实现抑制或杀灭细菌的目的。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果(I)本专利技术的有机纳米抗菌剂有巨大的比表面，利用率高；其多正电荷的特性对负电性微生物有强的静电作用，能牢固捕吸有害微生物，破坏其生理过程，从而致其死亡，实现高效广谱抗菌效果。(2)由于电荷之间存在的排斥作用，本专利技术的有机纳米抗菌剂不团聚，易分散。 (3)本专利技术的抗菌剂与高分子材料有良好的相容性，应用方便、应用面广，可分散到涂料中制得抗菌涂料，添加到塑料中制得抗菌塑料制品，添加到医用高分子材料中可制得抗菌医疗器械。(4)本专利技术的抗菌剂采用乳液聚合方法和简单的工艺制成，过程相对简单，成本相对低廉。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1一种含N+的有机纳米抗菌剂，由以下方法制备得到(I)在装有搅拌器、氮气入口管、回流冷凝管、温度计的250mL四口反应瓶中分别加入65g水、O. 3g十二烧基苯磺酸钠、6g甲基丙烯酸缩水甘油酯、12g甲基丙烯酸甲酯、O. 2g亚甲基双丙烯酰胺、Ig环己烷，以lOOOr/min的速度搅拌分散，用氮气鼓泡法除氧。45min后升温至70°C，接着加入含O. 2g过硫酸钾的水溶液5mL，在氮气保护下维持70°C和600r/min的搅拌速度,反应3h即得功能纳米粒子乳液。(2)将30g质量分数为33%的三甲胺水溶液加入置于冰浴的圆底烧瓶中，再将18g浓盐酸(质量分数为36%)和15g蒸馏水的混合液在搅拌下缓慢滴入本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含N+的有机纳米抗菌剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将单体、含环氧结构的功能单体、乳化剂、助剂与水混合，充入惰性气体鼓泡除氧；然后升温至60~80℃，加入引发剂溶液，搅拌反应2~3h，得到带功能基团的有机纳米产物；（2）在带功能基团的有机纳米产物中加入叔胺盐酸盐，搅拌反应0.5~1.5h，得到阳离子化产物；将阳离子化产物装入截留分子量为1000~3000的透析袋中，用去离子水透析至水体中不能检出氯离子为止，即得到含N+的有机纳米抗菌剂的乳液；蒸发掉乳液中的水，即得到含N+的有机纳米抗菌剂；在步骤（1）中，水与两种单体的质量比为(1.5?5.7):1；两种单体是指单体和含环氧结构的功能单体；步骤（1）中，含环氧结构的功能单体占单体与含环氧结构的功能单体总质量的10~40%；所述的含环氧结构的功能单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯、亚甲基双丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸丁二醇酯、二甲基丙烯酸1,6?己二醇酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的两种以上；所述的单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯腈、苯乙烯或醋酸乙烯酯中的一种以上；步骤（2）所述的叔胺盐酸盐，是将有机化合物与盐酸在冰浴中以200~300r/min的速度搅拌反应0.5~1h后得到的；所述的有机化合物是三甲胺、三乙胺、三丙胺或三丁胺中的一种。...
【技术特征摘要】
1.ー种含N+的有机纳米抗菌剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤 (1)将单体、含环氧结构的功能単体、乳化剤、助剂与水混合，充入惰性气体鼓泡除氧；然后升温至6(T80°C，加入引发剂溶液，搅拌反应2 3h，得到带功能基团的有机纳米产物； (2)在带功能基团的有机纳米产物中加入叔胺盐酸盐，搅拌反应0.5^1. 5h，得到阳离子化产物；将阳离子化产物装入截留分子量为10001000的透析袋中，用去离子水透析至水体中不能检出氯离子为止，即得到含N+的有机纳米抗菌剂的乳液；蒸发掉乳液中的水，即得到含N+的有机纳米抗菌剂； 在步骤(I)中，水与两种单体的质量比为(1. 5-5. 7) :1 ;两种单体是指单体和含环氧结构的功能单体； 步骤(I)中，含环氧结构的功能单体占单体与含环氧结构的功能单体总质量的10^40% ； 所述的含环氧结构的功能单体为甲基丙烯酸缩水甘油酷、亚甲基双丙烯酰胺、ニ甲基丙烯酸こニ醇酯、ニ甲基丙烯酸丁ニ醇酯、ニ甲基丙烯酸1，6_己ニ醇酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的两种以上； 所述的单体为丙烯酸甲酷、甲基丙烯酸甲酷、丙烯酸こ酷、丙烯腈、苯こ烯或醋酸こ烯酯中的ー种以上； 步骤(2)所述的叔胺盐酸盐，是将有机化合物与盐酸在冰浴中以20(T300r/min的速度搅拌反应0...
【专利技术属性】
技术研发人员：王正辉，宣晓雅，王青，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：
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