CN105418972B - 一种有机抗菌剂插层改性蒙脱土及其应用 - Google Patents

一种有机抗菌剂插层改性蒙脱土及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗菌物质，特别涉及一种有机抗菌剂插层改性蒙脱土及其应用。一种有机抗菌剂插层改性蒙脱土，有机抗菌剂插层改性蒙脱土的结构式为

Description

一种有机抗菌剂插层改性蒙脱土及其应用
技术领域
本发明涉及一种抗菌物质，特别涉及一种有机抗菌剂插层改性蒙脱土及其应用。
背景技术
近年来伴随着频发的公共安全卫生事件，如何有效控制和消灭有害细菌及病毒的生长和传播，依然是一项与人类健康息息相关的重要课题。抗菌制品被公认为是具有广泛发展前景的新型健康产品之一，抗菌塑料、抗菌陶瓷、抗菌纤维以及抗菌涂料等抗菌产品可以广泛的应用在家用电器、日用品、纺织服装和建筑材料等领域。研制新型高效的抗菌材料对保持民众健康以及增强卫生制品的防护效果意义重大。
目前，普通的杀菌乳胶漆大多采用在乳胶漆中添加有机杀菌剂的方法。一般杀菌剂有毒性、不安全、易溶出、耐久性差，加上不能承受数千次的反复洗刷与消毒，难以达到应用的要求。纳米颗粒具有常规微细粉末所不具备的特性，将其应用于乳胶漆中，纳米颗粒特殊的磁、光、电性能及其在高温下仍具有高强、高韧、耐磨、稳定性优良等特点，可为开发符合环保要求的高性能乳胶漆提供新的途径。蒙脱土分子式为Na0.7(A133Mg0.7)Si8O20(OH)4·nH2O，属于2：1型层状硅酸盐，层间具有可交换的水合阳离子，同时蒙脱土具有很强的吸附性能，因此适合作为抗菌剂的载体，所制备的抗菌剂可添加在材料中得到长效性的抗菌材料及制品。有机抗菌剂具很强的有杀菌作用，将有机抗菌剂均匀、稳定地设计进蒙脱土的层间中，使其缓慢释放而达到长久杀菌抗霉作用。所以，有机抗菌剂插层改性蒙脱土材料具有高效、快速、持久、广谱、抗菌、无毒、无刺激等特点。
发明内容
本发明提供一种抑菌效果较好的有机抗菌剂插层改性蒙脱土。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种有机抗菌剂插层改性蒙脱土，有机抗菌剂插层改性蒙脱土的结构式为
式中，条状物表示蒙脱土，接枝在蒙脱土表面的化合物为盐酸左氧氟沙星。有机抗菌剂插层改性蒙脱土作为一种新型的抗菌剂，添加到涂料、胶黏剂中，用于改性高分子材料，制备相应的抗菌材料。
一种所述的有机抗菌剂插层改性蒙脱土的制备方法，钠基蒙脱土与盐酸左氧氟沙星在水相中通过离子交换反应制得有机抗菌剂插层改性蒙脱土。
作为优选，将蒙脱土与水混合，加热到50～95℃搅拌预溶胀2～10小时，再降温到0～25℃，滴加盐酸左氧氟沙星水溶液，反应2～10小时，分离得到有机抗菌剂插层改性蒙脱土。
作为优选，所述的蒙脱土与盐酸左氧氟沙星的投料质量比为1.0：0.01～0.15，所述水的体积用量以蒙脱土的质量计为50～300ml/g。
一种抗菌丙烯酸酯乳液，该抗菌丙烯酸酯乳液是由以下方法制得：取权利要求1所述的有机抗菌剂插层改性蒙脱土与丙烯酸单体于30～80℃反应3～10小时，得到所述抗菌丙烯酸酯乳液。本发明使用所述的有机抗菌剂插层改性蒙脱土制备抗菌丙烯酸酯乳液，即以所述有机抗菌剂插层改性蒙脱土与丙烯酸单体通过乳液聚合反应制得所述的抗菌丙烯酸酯乳液。
作为优选，所述丙烯酸酯单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯、丙烯酸。作为优选，所述有机抗菌剂插层改性蒙脱土与丙烯酸酯单体的投料质量比为1～15：100。
本发明的有益效果是：
1、本发明所述的抗菌丙烯酸酯乳液，利用离子交换反应将有机抗菌剂插入蒙脱土层间，致使蒙脱土层状结构撑开，层间距变大，有利于丙烯酸树脂乳液聚合插层复合，从而提高蒙脱土在丙烯酸树脂中分散性，改善了丙烯酸树脂的力学性能等。
2、本发明所述的抗菌丙烯酸酯乳液制备采用乳液聚合，降低反应成本、减少能耗和污染物的排放；本发明所述的抗菌丙烯酸酯乳液中，抗菌材料以蒙脱土为载体，有机抗菌剂插入蒙脱土层间，对有机抗菌剂起到很好的保护作用，提高抗菌剂的稳定性和长效性。
3、本发明所述的抗菌丙烯酸酯乳液，利用抗菌素与纳米蒙脱土片层的协同作用，提高对基体材料的抗菌效果，减少有机抗菌剂的使用量，降低材料的成本。本发明所述的抗菌丙烯酸酯乳液毒副作用小、抗菌效果好、适用范围广、符合环保要求。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
在不锈钢反应釜中加入960mL去离子水及40g钠基蒙脱土，加热到95℃并强烈搅拌2小时，降温至15℃，滴加含有0.6g盐酸左氧氟沙星溶液40mL，强烈搅拌8小时，将过滤得到的产物用去离子水多次洗涤，直至滤出水中不含卤离子或硝酸根离子，真空干燥后得到有机抗菌剂插层改性蒙脱土。
实施例2
有机抗菌剂插层改性蒙脱土的合成操作同实施例1。钠基蒙脱土与盐酸左氧氟沙星的投料质量比为1.0：0.01，去离子水的体积用量以钠基蒙脱土的质量计为300ml/g，钠基蒙脱土预溶胀温度为50℃搅拌时间10小时，盐酸左氧氟沙星插层改性反应温度25℃，反应时间为10小时。
实施例3
有机抗菌剂插层改性蒙脱土的合成操作同实施例1。钠基蒙脱土与盐酸左氧氟沙星的投料质量比为1.0：0.10，去离子水的体积用量以钠基蒙脱土的质量计为50ml/g，钠基蒙脱土预溶胀温度为75℃搅拌时间6小时，盐酸左氧氟沙星插层改性反应温度0℃，反应时间为10小时。
实施例4：抗菌丙烯酸酯乳液的制备
有机抗菌剂插层改性蒙脱土的合成操作同实施例1，先将70g甲基丙烯酸甲酯、30g甲基丙烯酸丁酯、10g有机抗菌剂插层改性蒙脱土和1.2g乳化剂十二烷基硫酸钠在25℃下超声分散2小时混合均匀，待用。在装有回流冷凝管和温度计的三口瓶中先加入200mL蒸馏水，室温下在2小时内上述反应混合物，升温到55℃后，在聚合反应体系中加入0.5g过硫酸钾和0.2g亚硫酸氢钠，反应8小时后，得到抗菌丙烯酸酯乳液。
实施例5
有机抗菌剂插层改性蒙脱土的合成操作同实施例1，抗菌丙烯酸酯乳液的制备操作同实施例4，有机抗菌剂插层改性蒙脱土与丙烯酸酯单体的投料质量比为1：100，丙烯酸酯单体甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯的质量比为90：10，反应温度为30℃，反应时间为10小时。
实施例6
有机抗菌剂插层改性蒙脱土的合成操作同实施例2，抗菌丙烯酸酯乳液的制备操作同实施例4，有机抗菌剂插层改性蒙脱土与丙烯酸酯单体的投料质量比为5：100，丙烯酸酯单体甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸辛酯的质量比为95：5，反应温度为80℃，反应时间为3小时。
实施例7
有机抗菌剂插层改性蒙脱土的合成操作同实施例3，抗菌丙烯酸酯乳液的制备操作同实施例4，有机抗菌剂插层改性蒙脱土与丙烯酸酯单体的投料质量比为8：100，丙烯酸酯单体甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯与丙烯酸的质量比为80：10：10，反应温度为65℃，反应时间为6小时。
实施例8
有机抗菌剂插层改性蒙脱土的合成操作同实施例2，抗菌丙烯酸酯乳液的制备操作同实施例4，有机抗菌剂插层改性蒙脱土与丙烯酸酯单体的投料质量比为12：100，丙烯酸酯单体甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯与丙烯酸的质量比为70：20：10，反应温度为55℃，反应时间为7小时。
实施例9
有机抗菌剂插层改性蒙脱土的合成操作同实施例1，抗菌丙烯酸酯乳液的制备操作同实施例4，有机抗菌剂插层改性蒙脱土与丙烯酸酯单体的投料质量比为12：100，丙烯酸酯单体甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸辛酯与丙烯酸的质量比为80：5：15，反应温度为45℃，反应时间为8小时。
实施例6：抗菌丙烯酸酯乳液的抗菌性能测试
抗菌丙烯酸酯乳液的制备操作同实施例4。将大肠杆菌、金黄色链球菌、枯草杆菌用肉汤培养基在37℃培养24小时，制成菌悬液，待用，营养琼脂培养基倾注平板(15～20mL)，凝固，用无菌吸管各取0.5mL菌悬液注入冷至45℃左右的琼脂培养基l50mL中，使菌悬液在融化的琼脂培养基中充分均匀分散。接着注入到已经凝固、均匀的低层琼脂培养基上(10～l5mL)，立即旋转摇匀，待其自然冷凝后备用。用直径为10mm的滤纸小园片吸附抗菌丙烯酸酯乳液的小滤片放入琼脂平板的中间，后将培养皿置于37℃的恒温培养箱中培养24小时，观察用游标卡尺测量抑菌环直径并拍照，以抑菌圈直径的平均值作为材料抗菌性能的评价依据，抑菌圈越大，杀菌效果越好。测试结果见表1。
表1
注：钠基丙烯酸酯乳液的制备方法同实施例4，100g丙烯酸酯树脂中含有10g钠基蒙脱土；抗菌丙烯酸酯乳液制备方法同实施例4，有机抗菌剂插层改性蒙脱土的合成同实施例1，100g丙烯酸酯树脂中含有10g有机抗菌剂插层改性蒙脱土。
通过表1可知，与丙烯酸酯乳液相比，抗菌丙烯酸酯乳液对变异链球菌、白色念珠菌、枯草杆菌抗菌效果明显增强，且抗菌效果优于钠基丙烯酸酯乳液。此外，在材料力学性能提高方面，与丙烯酸酯树脂相比，含钠基蒙脱土丙烯酸酯树脂的拉伸强度增加了24.5％，在相同添加量下，抗菌丙烯酸酯的拉伸强度增加了31.9％，这些表明有机抗菌剂插层改性蒙脱土对丙烯酸酯树脂具有增强作用，且增强效果优于钠基蒙脱土。因此，有机抗菌剂插层改性蒙脱土为一种抗菌剂，不仅能提高材料的抗菌性能，而且对基体树脂具有增强作用，其改性效果优于未改性的钠基蒙脱土，解决了当前有机小分子抗菌剂在提高高分子材料抗菌性时降低材料力学性能的技术难题。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (1)

1.一种抗菌丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于该方法是：在不锈钢反应釜中加入960mL去离子水及40 g钠基蒙脱土，加热到95 ℃并强烈搅拌2小时，降温至15℃，滴加含有0.6g盐酸左氧氟沙星溶液40mL，强烈搅拌8小时，将过滤得到的产物用去离子水多次洗涤，直至滤出水中不含卤离子和硝酸根离子，真空干燥后得到有机抗菌剂插层改性蒙脱土；
先将70g甲基丙烯酸甲酯、30g甲基丙烯酸丁酯、10g有机抗菌剂插层改性蒙脱土和1.2g乳化剂十二烷基硫酸钠在25℃下超声分散2小时混合均匀，待用；在装有回流冷凝管和温度计的三口瓶中先加入200mL蒸馏水，室温下在2小时内上述反应混合物，升温到55℃后，在聚合反应体系中加入0.5g过硫酸钾和0.2g亚硫酸氢钠，反应8小时后，得到抗菌丙烯酸酯乳液。
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