一種可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于抗菌消毒技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無論是公眾場(chǎng)所還是私人空間，有效防止細(xì)菌和病毒等致病微生物的傳播都是一 個(gè)亟待完成的任務(wù)。尤其是近年來，大范圍地區(qū)爆發(fā)的流行病，如德國(guó)的EHEC耐抗生素細(xì) 菌導(dǎo)致的急性腸道疾病、韓國(guó)的中東呼吸綜合征（MERS)、英國(guó)的瘋牛病、東南亞的禽流感、 亞洲的SARS、非洲的埃博拉出血熱等，都是由致病性細(xì)菌或病毒的傳播引起的，嚴(yán)重威脅著 人類健康，造成了世界性的恐慌。因此，開發(fā)高效、廣譜、穩(wěn)定、安全的抗菌消毒劑及其相應(yīng) 材料日益受到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的關(guān)注。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外正在應(yīng)用的抗菌材料絕大多數(shù)是將小分子抗菌劑物理添加進(jìn)基體材 料中。所用抗菌劑包括銀、銅等無機(jī)抗菌劑，季銨鹽類、酚類等有機(jī)抗菌劑，以及殼聚糖、植 物提取等的天然抗菌劑。而無機(jī)抗菌劑價(jià)格較高且易氧化，顏色穩(wěn)定性差；小分子有機(jī)抗菌 劑對(duì)微生物的抑制作用往往具有一定特異性；天然抗菌劑使用壽命較短且耐熱性差。特別 是通過物理混合抗菌劑而獲得抗菌性能的材料，在儲(chǔ)存和使用過程中，隨著抗菌劑的流失， 材料的抗菌性能大幅下降，而且容易對(duì)環(huán)境造成污染。特別是烷基季銨鹽類抗菌劑，因具 有高效廣譜的殺菌抑菌作用而被廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)中，但游離態(tài)的季銨 鹽具有較大的刺激性，容易在人體皮膚表面富集，長(zhǎng)期接觸使用有可能會(huì)引起病變；并且在 材料中季銨鹽是溶出型的，容易流失，導(dǎo)致材料抗菌性能降低。
[0004] 現(xiàn)有的小分子抗菌劑存在刺激性和溶出的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑及其制備方法，旨 在解決現(xiàn)有的小分子抗菌劑存在刺激性和溶出的問題。
[0006] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑，所述可反應(yīng)性有 機(jī)娃季膦鹽抗菌消毒劑的分子式如下：
[0008] 其中，&為甲基或乙基，1?2為丁基或苯基。
[0009] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑的制備方法， 所述可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑的制備方法包括以下步驟：
[0010] 步驟一，將三烷基膦與溶劑混合，加入碘化物，通氮?dú)獠㈤_始攪拌，緩慢滴加 y _氯丙基二烷氧基硅烷；
[0011] 步驟二，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，升溫至80~120°C，恒溫反應(yīng)18~24h ;冷卻后過濾除去碘 化物；
[0012] 步驟三，減壓蒸餾除去溶劑和殘留的γ-氯丙基三烷氧基硅烷，即得可反應(yīng)性有 機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑。
[0013] 進(jìn)一步，所述三烷基膦選自三丁基膦和三苯基膦；所述γ-氯丙基三烷氧基硅烷 選自γ-氯丙基三甲氧基硅烷和γ-氯丙基三乙氧基硅烷；所述碘化物為催化劑，選自碘化 鈉和碘化鉀；三烷基膦、γ-氯丙基三烷氧基硅烷、催化劑的摩爾比為1:1.1:0.01。
[0014] 進(jìn)一步，所述溶劑選自無水乙醇和無水二甲基甲酰胺，溶劑與γ-氯丙基三烷氧 基硅烷的體積比為2. 6:1. 0。
[0015] 進(jìn)一步，所述可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑的制備方法具體包括：
[0016] 在IOOmL的反應(yīng)釜中，依次加入35mL二甲基甲酰胺、13. 2mL三丁基膦和0. 08g 碘化鉀，開始攪拌，通氮?dú)?0min后，滴加13. 7mL γ -氯丙基三乙氧基硅烷，并將溫度升高 至120Γ，氮?dú)獗Ｗo(hù)下恒溫反應(yīng)18h ;冷卻后過濾除去碘化鉀，減壓蒸餾除去溶劑和殘余的 γ -氯丙基三乙氧基硅烷，即得可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑。
[0017] 進(jìn)一步，所述可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑的制備方法具體包括：
[0018] 在IOOmL的反應(yīng)釜中，依次加入35mL無水乙醇、13. 2mL三丁基膦和0. 08g碘化鉀， 開始攪拌，通氮?dú)?0min后，滴加10. 2mL γ -氯丙基三甲氧基硅烷，并將溫度升高至80°C， 氮?dú)獗Ｗo(hù)下恒溫回流反應(yīng)24h ;冷卻后過濾除去碘化鉀，減壓蒸餾除去溶劑和殘余的γ -氯 丙基三甲氧基硅烷，即得可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑。
[0019] 進(jìn)一步，所述可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑的制備方法具體包括：
[0020] 在IOOmL的反應(yīng)釜中，依次加入35mL無水乙醇、13. Ig三苯基膦和0. 08g碘化鈉， 開始攪拌，通氮?dú)?0min后，滴加13. 7mL γ -氯丙基三乙氧基硅烷，并將溫度升高至80°C，氮 氣保護(hù)下恒溫回流反應(yīng)24h ;冷卻后過濾除去碘化鈉，減壓蒸餾除去溶劑和殘余的γ-氯丙 基三乙氧基硅烷，即得可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑。
[0021] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述的可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑在橡 膠領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0022] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述的可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑在塑 料領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0023] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述的可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑在建 材領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0024] 本發(fā)明提供的可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑及其制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比， 具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0025] 1、本發(fā)明以季膦鹽作為抗菌消毒功能主體，其分子中心膦陽離子具有比同結(jié)構(gòu)季 銨鹽的氮陽離子更高的陽離子電荷密度，因此具有更高的抗菌性能。并且季膦鹽對(duì)部分包 膜病毒如感冒病毒和無包膜病毒如腺病毒等具有一定的病毒滅活性能。本發(fā)明所提供的抗 菌消毒劑具備季膦鹽殺菌劑的高效、廣譜、穩(wěn)定、長(zhǎng)效的抗菌消毒效果。
[0026] 2、本發(fā)明所提供的可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑，以鹵代硅氧烷與叔膦發(fā) 生季膦化反應(yīng)，引入的硅氧烷基團(tuán)具有高反應(yīng)活性，與部分基體材料如紙漿纖維、織物纖維 等通過一般烘干方法就能夠以化學(xué)鍵合方式固著在基材表面，也不需借助特殊溶劑，使用 非常方便。由此所得到的抗菌材料不存在抗菌劑的溶出問題，保證了材料的長(zhǎng)效抗菌性能， 同時(shí)大大降低了對(duì)人體皮膚的刺激性，并有效減少了環(huán)境污染。
[0027] 3、本發(fā)明中提出的可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑的制備方法，物料價(jià)廉易 得，工藝操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備及環(huán)境條件要求不高，非常適合大規(guī)模的工 業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0028] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑的制備方法流程 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0030] 在本發(fā)明中陽離子季銨鹽類抗菌劑是通過與帶負(fù)電的細(xì)菌細(xì)胞膜相互作用，改變 其通透性，使細(xì)菌內(nèi)容物外滲，阻礙其代謝而使細(xì)菌死亡的。而作為新一代抗菌劑，季膦鹽 的抗菌機(jī)理與季銨鹽類似，但與季銨鹽相比，季膦鹽的離子半徑大，極化作用強(qiáng)，正電荷密 度更大。磷、氮原子結(jié)構(gòu)的差異，使季膦鹽抗菌劑的抗菌活性明顯高于相同結(jié)構(gòu)的季銨鹽 抗菌劑；并且季膦鹽對(duì)部分包膜病毒如感冒病毒和無包膜病毒如腺病毒等具有一定的病毒 滅活性能。
[0031] 鑒于季膦鹽抗菌劑的高效廣譜抗菌性能，針對(duì)目前小分子抗菌劑的不足，將季膦 鹽抗菌劑進(jìn)行硅氧烷基團(tuán)改性，制備可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑，可利用具有高反 應(yīng)活性的硅氧烷與基體材料的活性基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以化學(xué)鍵合的形式將季膦鹽功能團(tuán) 固著在材料表面。通過此方法得到的抗菌材料可避免抗菌劑的溶出問題，并且能夠有效減 少環(huán)境污染，保護(hù)人體健康。
[0032] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。
[0033] 本發(fā)明實(shí)施例的可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑是由三烷基膦和γ -氯丙基 三烷氧基硅烷通過SN2親核取代反應(yīng)得到產(chǎn)物，如式I所示。其中三烷基膦為生成抗菌消 毒官能團(tuán)的主體，其烷基可以為丁基或苯基。所述γ-氯丙基三烷氧基硅烷為可與叔膦發(fā) 生季膦化反應(yīng)的鹵代烷試劑，以及可與基體材料發(fā)生化學(xué)鍵合的架橋功能試劑，其烷氧基 可以為甲氧基或乙氧基。
[0035] 其中，&為甲基或乙基，1?2為丁基或苯基。
[0036] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的可反應(yīng)性有機(jī)硅季膦鹽抗菌消毒劑的制備方法包括 以下步驟：