CN105315509B - 抑菌复合物、其制造方法及抑菌塑胶基材的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关一种抑菌复合物，将抑菌剂包覆于经长碳链分子表面修饰的β‑环糊精中，借此提供抑制有害菌的用途，β‑环糊精经表面修饰接枝长碳链分子，因最终抑菌复合物与塑胶基材亲疏水特性差异，可使抑菌复合物停留于塑胶基材表面，以增加此一抑菌复合物在塑胶基材表面的浓度而提高抑菌效果。本发明也有关一种抑菌复合物的制造方法。
Description
技术领域
本发明是关于一种抑菌复合物，更具体地说，是将抑菌剂包覆于经表面修饰长碳链分子的β-环糊精(β-cyclodextrin，BCD)中，并将此抑菌复合物应用于常用的塑胶基材中，并使增加其抑菌效果。
背景技术
β-环糊精是7个葡萄糖以1-4-糖苷键结合的一种环状低聚糖，其为白色结晶粉末，无臭、稍甜，可溶于水，熔点约为290-305℃之间。环糊精的分子中有一空心腔，腔內壁为氢原子和糖苷键的氧原子，具有疏水性或非极性，腔外具有亲水性，与表面活性剂性质相似，对于水和油类物质有乳化作用。β-环糊精可与多种化合物形成复合物，例如抑菌剂，使其稳定、溶解度增加、缓慢释放、乳化、抗氧化、抗分解、保温、防潮，并具有遮蔽异味的作用。因此，β-环糊精可应用于抑菌食品包裝中。
β-环糊精在抑菌食品包裝中的两种应用方式:一是先使环糊精与抑菌剂形成复合物，然后加入到食品包裝材料例如塑胶基材中，借由抑菌剂从复合物中的缓慢释放以及在材料中的迁移，最后达到在食品表面发挥抑菌作用；二是先将环糊精固载在纤维包装材料上，然后通过固载环糊精对抑菌剂的包埋与缓释来实现纤维包装材料的抑菌性能。
由于抑菌剂需与菌体发生接触才能发挥其作用，将抑菌复合物与塑胶基材混合，恐将遮蔽此一抑菌复合物中的抑菌剂的释放。因此，增加此一抑菌复合物的表面接触面积将能有效提高抑菌作用的效能。在审阅既有文献及基于自身经验发现，尚无利用将抑菌剂包覆于经表面修饰长碳链分子的β-环糊精(β-cyclodextrin，BCD)中作为抗菌防霉的产品，因此在促进产业发展及提升生活品质的理想上，研究在塑胶基材上添加此抗菌复合物的可行性，因而有本篇专利技术的产生。
发明内容
本发明的一目的为提供一种抑菌复合物，来克服现有技术中抑菌复合物中抑菌剂的释放受到抑制的缺陷。
本发明的另一目的是提供一种抑菌复合物的制造方法。
本发明的再一目的是提供一种抑菌塑胶基材的制造方法。
本发明的目的是这样实现的：一种抑菌复合物，是将抑菌剂包覆于β-环糊精中，其中作为载体的β-环糊精(BCD)抑菌剂例如肉桂醛的重量比为1倍至10倍量。
本发明还提供了一种抑菌复合物，是将抑菌剂包覆于β-环糊精中，该抑菌复合物包含：抑菌剂及β-环糊精，其中该β-环糊精与该抑菌剂重量比为1倍至10倍量，其中该β-环糊精是经长碳链分子表面修饰。
进一步的，该β-环糊精的表面修饰的长碳链分子是含有6-18个碳原子。
进一步的，该长碳链分子为十二烷基三甲氧基矽烷、十八烷基三甲氧基矽烷、正辛基三乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷或十二烷基苯磺酸钠。
本发明提供了一种抑菌复合物的制造方法，包含以下步骤:
将β-环糊精与抑菌剂，以摩尔数比例为1:1～10:1的数量在溶剂中溶解；
混合β-环糊精与抑菌剂，并使其作用1至2小时；及
干燥可得β-环糊精包覆抑菌剂的抑菌复合物。
进一步的，该β-环糊精是经长碳链分子表面修饰。
进一步的，该β-环糊精经长碳链分子表面修饰包含以下步骤：
将长碳链分子与β-环糊精以摩尔数比例为10至1000:1的数量，预配置于无水酒精中；将长碳链分子与β-环糊精混合，并于室温反应18小时或加热至105℃并作用5小时的反应条件下，使长碳链分子与β-环糊精充分反应接枝；作用完全后，利用酒精重复清洗三至五次；及干燥可得表面修饰长碳链分子的β-环糊精。
进一步的，该长碳链分子为十二烷基三甲氧基矽烷。
本发明提供了一种抑菌塑胶基材的制造方法，包含有下列步骤：(a)将一塑胶原料混合于一溶剂中；(b)加热至温度介于70℃至300℃之间，使前述塑胶原料充分溶解于该溶剂中，形成含塑胶原料的溶液；(c)在前述溶液中添加重量百分比介于0.01％至70％之间的抑菌复合物，使抑菌复合物混合于该溶液中，接着停止加热并冷卻至常温；(d)去除该溶剂。
进一步的，在步骤(d)去除该溶剂的过程中可辅以抽风方式进行一段时间的抽风，以辅助去除该溶剂，借以获得添加有抑菌复合物的塑胶原料，并将该添加有抑菌复合物的塑胶原料成型为一塑胶基材。
进一步的，步骤a中所用溶剂选自由氨、六氨基己酸、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、丁酮(MEK)、甲酸、二甲苯及甲苯所组成的群体中的一种或多种。其中当(a)步骤的塑胶原料为聚乙烯树脂(PE)时，该溶剂是使用甲苯，且(b)步骤的加热温度介于80℃至120℃之间；当(a)步骤的塑胶原料为聚酰胺(Nylon)时，则该溶剂是使用甲酸，且(b)步骤的加热温度介于100℃至120℃之间。
本发明包含一种由前述制造方法所制成的抑菌塑胶基材，是包括有相互混合的一塑胶原料及一抑菌复合物。
本发明还提供了一种抑菌塑胶基材的制造方法，包含有下列步骤：(a)将一塑胶原料与一抑菌复合物进行混炼；(b)使混炼后含有抑菌复合物的塑胶原料成型为一塑胶基材。
进一步的，(a)步骤是将该塑胶原料与该抑菌复合物先行混合，再进行混炼。
进一步的，(a)步骤混炼过程中，是将该塑胶原料融熔后，再添加抑菌复合物。
进一步，该塑胶原料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚酰胺(Nylon)。
本发明包含一种由前述混炼方式的物理方式制造方法所制成的抑菌塑胶基材，是包括有相互混合的一塑胶原料及一抑菌复合物。
本发明的有益效果是：
抑菌剂包覆于β-环糊精中，借此提供抑制有害菌的用途，俾能缓慢释放其中的抑菌剂，而且仅需少量浓度即可达绝佳抑制细菌生长效果；β-环糊精经表面修饰接枝长碳链分子，因最终抑菌复合物与塑胶基材亲疏水特性的差异，可使抑菌复合物停留于塑胶基材表面，以增加此一抑菌复合物在塑胶基材表面的浓度而提高抑菌效果。
附图说明
图1是本发明的一实施例的抑菌复合物制造流程图；
图2是本发明的另一实施例的抑菌复合物制造流程图；
图3是显示接枝长碳链分子的抑菌复合物的抑菌PET布料和未接枝长碳链分子的抑菌复合物的抑菌PET布料的抗菌效率。
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术內容，配合图式说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
本发明的一实施例有关一种抑菌复合物，是将抑菌剂包覆于β-环糊精中，其中载体β-环糊精(BCD)与抑菌剂例如肉桂醛的重量比为1倍至10倍量，借此提供抑制有害菌的用途，俾能缓慢释放其中的抑菌剂，而且仅需少量浓度即可达绝佳抑制细菌生长效果。
另一实施例是有关一种抑菌复合物，将抑菌剂包覆于经长碳链分子表面修饰的β-环糊精中，借此提供抑制有害菌的用途，β-环糊精经表面修饰接枝长碳链分子，因最终抑菌复合物与塑胶基材亲疏水特性差异，可使抑菌复合物停留于塑胶基材表面，以增加此一抑菌复合物在塑胶基材表面的浓度而提高抑菌效果。在一实施例，β-环糊精的表面修饰的长碳链分子是含有6-18个碳原子。适用于本实施例的长碳链分子例如为十二烷基三甲氧基矽烷、十八烷基三甲氧基矽烷、正辛基三乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷或十二烷基苯磺酸钠。
以下详细说明本发明抑菌复合物的制造方法。请参考图1，抑菌复合物的制造方法包含:步骤S150，将作为载体的β-环糊精与欲携带的抑菌剂，以摩尔数比例为1:1～10:1的数量在溶剂中溶解。在一实施例中，作为载体的β-环糊精与欲携带的抑菌剂例如肉桂醛等疏水性抑菌剂，以摩尔数比例为1:1～10:1的数量，预先加入水中并于温度80-90℃下加热使其溶解。在另一实施例中，将作为载体的β-环糊精与欲携带的抑菌剂例如肉桂醛等疏水性抑菌剂，以摩尔数比例为1:1～10:1的数量，预先加入可使载体溶解的有机溶剂例如二氯甲烷、二甲基亚砜(DMSO)等中。接着，进行步骤S160，β-环糊精与抑菌剂混合，并使其作用1至2小时，以确保抑菌剂确实包覆于载体中。最后，进行步骤S170，干燥可得β-环糊精包覆抑菌剂的抑菌复合物。
接着，说明另一抑菌复合物的制造方法，与上述方法的差异在于β-环糊精是经长碳链分子表面修饰。请参考图2，首先说明在β-环糊精表面接枝修饰长碳链分子的制造方法，包含下列步骤S210至S240：步骤S210，将长碳链分子与β-环糊精以摩尔数比例为10至1000:1的数量，预配置于无水酒精中。在一实施例中，长碳链分子可为十二烷基三甲氧基矽烷(Dodecyltrimethoxysilane)。接着，进行步骤S220，将长碳链分子与β-环糊精混合，并于室温反应18小时或加热至105℃并作用5小时，使长碳链分子充分接枝于β-环糊精表面上。接着，进行步骤S230，作用完全后，利用酒精重复清洗三至五次。接着，进行步骤S240，干燥可得表面修饰长碳链分子的β-环糊精。
接着，进行步骤S250，将作为载体的表面修饰长碳链分子β-环糊精与欲携带的抑菌剂，以摩尔数比例为1:1～10:1的数量在溶剂中溶解。在一实施例中，作为载体的表面修饰长碳链分子的β-环糊精(BCD)与欲携带的抑菌剂例如肉桂醛等疏水性抑菌剂，以摩尔数比例为1:1～10:1的数量，预先加入水中并于温度80-90℃下加热使其溶解。在另一实施例中，将作为载体的表面修饰长碳链分子的β-环糊精与欲携带的抑菌剂例如肉桂醛等疏水性抑菌剂，以摩尔数比例为1:1～10:1的数量，预先加入可使载体溶解的有机溶剂例如二氯甲烷、二甲基亚砜(DMSO)等中。接着，进行步骤S260，表面修饰长碳链分子的β-环糊精与抑菌剂混合，并使其作用1至2小时，以确保抑菌剂确实包覆于载体中。最后，进行步骤S270，干燥可得表面修饰长碳链分子的β-环糊精包覆抑菌剂的抑菌复合物。
将上述制造的抑菌复合物与常用塑胶粒例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龙(Nylon)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等经由混炼加工，制成高浓度母粒(3％～10％)，再以可抑菌作用浓度(0.1％～3％)，经加工制成相对应抑菌塑胶产品。
本实施例中抑菌塑胶基材的制造方法包含化学方式的制造方法及物理方式的制造方法，现将各种具有的塑胶基材制造方法及其制成的具有抑菌复合物的塑胶基材依序说明如下：
(化学方式的制造方法)
化学方式的制造方法是指将塑胶原料溶解于有机化学溶剂中，再混入抑菌复合物并施以干燥处理去除有机化学溶剂，并进行加工而得到具有抑菌复合物的塑胶基材，利用化学方式的制造方法所获得的塑胶基材是包括有相互混合的塑胶原料及抑菌复合物；前述有机化学溶剂选自由氨、六氨基己酸、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、丁酮(MEK)、甲酸、二甲苯及甲苯所组成的群体中的一种或多种。本实施例以经常被使用的聚乙烯树脂(PE)或聚酰胺(Nylon)进行试验，其中聚乙烯树脂(PE)经常被制造为日常使用的塑胶袋、塑胶膜产品或桶状物、壳体物件等等，聚酰胺(Nylon)则经常被制成塑胶纤维产品、刷毛等。
一实施例中，具有抑菌复合物的聚乙烯树脂基材的制造方法包括有下列步骤：
(a)将一聚乙烯树脂(PE)的原料混合于一甲苯溶剂中。
(b)加热至温度介于80℃至120℃之间，使前述聚乙烯树脂(PE)充分溶解于该甲苯溶剂中，形成含聚乙烯树脂(PE)的溶液。
(c)在前述溶液中添加重量百分比约0.5％至10％的抑菌复合物进行试验。使抑菌复合物均匀的混合于该溶液中，接着停止加热并冷卻至常温，可直接置于常温下冷卻或以水冷冷卻，也可以采用其他方式急速冷卻。
(d)去除该甲苯溶剂，过程中可辅以抽风方式进行一段时间的抽风，以辅助去除该甲苯溶剂，抽风去除甲苯溶剂过程中也可辅助(c)步骤的冷卻过程，当该甲苯溶剂被去除后，即可获得添加有抑菌复合物的聚乙烯树脂(PE)。将该添加有抑菌复合物的聚乙烯树脂(PE)成型为一塑胶基材。
另一实施例中，具有抑菌复合物的聚酰胺(Nylon)基材的制造方法包括有下列步骤：
(a)将一聚酰胺(Nylon)的原料混合于一甲酸溶剂中。
(b)加热至温度介于100℃至120℃之间，使前述聚酰胺(Nylon)充分溶解于该甲酸溶剂中，形成含聚酰胺(Nylon)的溶液。
(c)在前述溶液中添加重量百分比介于0.5％至10％的抑菌复合物进行试验，使抑菌复合物均匀的混合于该溶液中，接着停止加热并冷卻至常温，可直接置于常温下冷卻或以水冷冷卻，也可以采用其他方式急速冷卻。
(d)去除该甲酸溶剂，过程中可辅以抽风方式进行一段时间的抽风，以辅助去除该甲酸溶剂，抽风去除甲酸溶剂过程中也可辅助(c)步骤的冷卻过程，当该甲酸溶剂被去除后，即可获得添加有抑菌复合物的聚酰胺(Nylon)。将该添加有抑菌复合物的聚酰胺(Nylon)成型为一塑胶基材。
(物理方式制造方法)
本实施例针对物理方式制造方法提出混炼的方式制造具有抑菌复合物的塑胶基材的方法，指的是在融熔的塑胶原料中添加抑菌复合物，经由冷卻后将抑菌复合物结合至塑胶原料，并成型塑胶基材的方法，同样的，塑胶原料可以是聚乙烯树脂(PE)或聚酰胺(Nylon)，其抑菌效果可如同前述化学方式获得的具有抑菌复合物的聚乙烯树脂(PE)基材以及具有抑菌复合物的聚酰胺(Nylon)基材。
经由混炼法获得的具有抑菌复合物的塑胶基材是包括有相互混合的塑胶原料及抑菌复合物，其混合型态有二。
(I)同时添加塑胶原料及抑菌复合物
同时添加塑胶原料及抑菌复合物，并利用混炼方式的物理方式制造方法包含有下列步骤：(a)在混炼机中将该塑胶原料与该抑菌复合物先行混合，再进行融熔的混炼过程，使得抑菌复合物均匀混合在融熔的塑胶原料中；及(b)使混炼后含有抑菌复合物的塑胶原料依序执行螺杆抽丝、水冷卻及切断成粒的步骤，而成型为一颗粒状的塑胶基材。
(II)先后添加塑胶原料及抑菌复合物
先后添加塑胶原料及抑菌复合物，并利用混炼方式的物理方式制造方法包含有下列步骤：(a)在混炼机中先将该塑胶原料加热融熔，之后在融熔的塑胶原料中加入抑菌复合物，使融熔的塑胶原料与肉桂醛充份混合；及(b)使混炼后含有抑菌复合物的塑胶原料依序执行螺杆抽丝、水冷卻及切断成粒的步骤，而成型为一颗粒状的塑胶基材。
本实施例将未接枝长碳链分子的抑菌复合物的PET布料及接枝长碳链分子的抑菌复合物的PET布料，分别利用混炼制成母粒，并取出不同克数抽丝加工后制成抑菌PET布料进行抑菌实验，结果显示于下述表1。另外，实验结果以长条图比例显示于图3，其中A组别代表接枝长碳链分子的抑菌复合物的PET布料，B组别代表未接枝长碳链分子的抑菌复合物的PET布料。抗菌效率R值大于2表示具抗菌效果。
表1
利用本发明的抑菌塑胶基材制成各种民生用、建筑用或医疗用等塑胶产品，使其具有抑菌防霉的功效，或是直接制成抑菌防霉介质，置于需要抑菌防霉的环境。尤其是采用将抑菌剂包覆于经长碳链分子表面修饰的β-环糊精中的抑菌复合物与塑胶原料制成的抑菌塑胶基材，借此提供抑制有害菌的用途，β-环糊精经表面修饰接枝长碳链分子，因最终抑菌复合物与塑胶基材亲疏水特性的差异，可使抑菌复合物停留于塑胶基材表面，以增加此一抑菌复合物在塑胶基材表面的浓度而提高抑菌效果。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种抑菌复合物，其特征在于，是将抑菌剂包覆于β-环糊精中，该抑菌复合物包含：抑菌剂及β-环糊精，其中该β-环糊精与该抑菌剂重量比为1倍至10倍量，其中该β-环糊精是经长碳链分子表面修饰，该β-环糊精的表面修饰的长碳链分子是含有6-18个碳原子。
2.根据权利要求1所述的抑菌复合物，其特征在于，该长碳链分子为十二烷基三甲氧基矽烷、十八烷基三甲氧基矽烷、正辛基三乙氧基矽烷或十二烷基苯磺酸钠。
3.一种抑菌复合物的制造方法，其特征在于，包含以下步骤:
将β-环糊精与抑菌剂，以摩尔数比例为1:1～10:1的数量在溶剂中溶解；
混合β-环糊精与抑菌剂，并使其作用1至2小时；及
干燥可得β-环糊精包覆抑菌剂的抑菌复合物；
其中，该β-环糊精是经含有6-18个碳原子的长碳链分子表面修饰。
4.根据权利要求3所述的抑菌复合物的制造方法，其特征在于，该β-环糊精经长碳链分子表面修饰包含以下步骤：
将长碳链分子与β-环糊精以摩尔数比例为10至1000:1的数量，预配置于无水酒精中；将长碳链分子与β-环糊精混合，并于室温反应18小时或加热至105℃并作用5小时的反应条件下，使长碳链分子与β-环糊精充分反应接枝；作用完全后，利用酒精重复清洗三至五次；及干燥可得表面修饰长碳链分子的β-环糊精。
5.根据权利要求4所述的抑菌复合物的制造方法，其特征在于，该长碳链分子为十二烷基苯磺酸钠。
6.一种抑菌塑胶基材的制造方法，其特征在于，包含有下列步骤：(a)将一塑胶原料混合于一溶剂中；(b)加热至温度介于70℃至300℃之间，使前述塑胶原料充分溶解于该溶剂中，形成含塑胶原料的溶液；(c)在前述溶液中添加重量百分比介于0.01％至70％之间的抑菌复合物，使抑菌复合物混合于该溶液中，接着停止加热并冷卻至常温；(d)去除该溶剂；
其中，该抑菌复合物包含：抑菌剂及β-环糊精，该抑菌剂包覆于β-环糊精中，且该β-环糊精是经含有6-18个碳原子的长碳链分子表面修饰。
7.一种抑菌塑胶基材的制造方法，其特征在于，包含有下列步骤：(a)将一塑胶原料与一抑菌复合物进行混炼；(b)使混炼后含有抑菌复合物的塑胶原料成型为一塑胶基材；
其中，该抑菌复合物包含：抑菌剂及β-环糊精，该抑菌剂包覆于β-环糊精中，且该β-环糊精是经含有6-18个碳原子的长碳链分子表面修饰，(a)步骤是将该塑胶原料与该抑菌复合物先行混合，再进行混炼。
8.一种抑菌塑胶基材的制造方法，其特征在于，包含有下列步骤：(a)将一塑胶原料与一抑菌复合物进行混炼；(b)使混炼后含有抑菌复合物的塑胶原料成型为一塑胶基材；
其中，该抑菌复合物包含：抑菌剂及β-环糊精，该抑菌剂包覆于β-环糊精中，且该β-环糊精是经含有6-18个碳原子的长碳链分子表面修饰，(a)步骤混炼过程中，是将该塑胶原料熔融后，再添加抑菌复合物。
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