CN111345298B - 一种水溶性季铵盐消毒剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水溶性季铵盐消毒剂，其中，所述水溶性季铵盐消毒剂按照重量份数计包括：椰子油基二胍醋酸盐1‑2份、有机硅类季铵盐1‑2份、N，N‑十二烷基羟丙基‑聚乙烯亚胺1‑10份、表面活性剂1‑10份以及去离子水70‑100份。本发明中，通过将高分子季铵盐PEI与有机硅类季铵盐以及小分子季铵盐椰子油基二胍醋酸盐进行复配所制备的水溶性季铵盐消毒剂，其能够在织物表面或者光滑表面上形成一层具有抗菌效果的纳米薄膜覆盖层，杀菌效果好且杀菌效果持久，同时，能够破坏冠状病毒的RNA，对冠状病毒的杀毒作用效果好。

Description

一种水溶性季铵盐消毒剂
技术领域
本发明涉及消毒剂的制备领域，尤其涉及一种水溶性季铵盐消毒剂。
背景技术
随着社会不断发展，人们对健康生活越来越重视，在日常生活中，特别是在一些人流量大的公共场所，如公共卫生间、医院、酒店等，由于人流量大，为细菌提供了良好的生存环境，很容易滋生细菌，造成人群的交叉感染，需要定期对公共场所进行消毒。
现有技术中，一般采用含有过氧化氢、乙醇、二氧化氯和次氯酸钠等成分的消毒液进行消毒杀菌，或是采用季铵盐用于杀菌的技术方案，目前用于高效杀菌的季铵盐主要分为五大类：双链季铵盐、多功能季铵盐(即含有多种官能团的季铵盐)、多胺基季铵盐(即含有多个胺基的季铵盐)和非对称的单链季铵盐以及硅类季铵盐(简称SiSiB)。在中国专利CN108391673A中已公开了一种纳米银/季铵盐复合消毒剂的制备方法，其中，制备的复合消毒剂中的季铵盐在水溶液中是以阳离子的形式存在，对所有的细菌和病毒表面有很强的亲和吸附力，并能破坏其组织细胞，但其所用的季铵盐为小分子，易挥发，无法持久保持杀菌效果。同时，在中国专利CN102387703B中还公开了包括一种双胍化合物的消毒剂组合物，该杀生物组合物包括一种或多种双胍聚合物，一种或多种选自单季铵盐的另外的活性试剂，以及一种或多种选自一种或多种异噻唑酮化合物的另外的活性试剂，其中的异噻唑酮化合物目前已经被欧洲限制使用，有过敏的风险，用于接触皮肤的织物消毒有造成过敏风险，异噻唑酮是抑菌防腐剂，不适用于快速杀菌，对病毒的杀灭效果也不理想。进一步地，在中国专利CN106146835B中公开了一种高分子季铵盐抗菌剂制备方法及应用，其特征在于将聚乙烯亚胺用短链卤代烃季铵化(例如溴己烷和碘甲烷)，但是，短链季铵化的聚乙烯亚胺，对含有亲脂包膜的病毒(流感病毒、人类冠状病毒)的灭活效果差。
目前市面上的大部分清洗消毒剂均有一定的杀菌消毒能力，但其杀菌的持久性都不高，同时，含有过氧化氢、乙醇、二氧化氯和次氯酸钠等成分的消毒液不适用于飞机和铁路客运的密闭空间的杀菌消毒，其中，过氧化氢和乙醇属于危险品，而二氧化氯和次氯酸等化学成分带有刺激性气味，对人体的呼吸道有刺激。所以，开发一种能够持久杀菌、对人体无刺激且对冠状病毒有杀毒作用的清洗消毒剂尤为重要。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水溶性季铵盐消毒剂，旨在解决现有的消毒剂的消毒杀菌的效果不够持久，使用场所受限制以及使用舒适性差的技术问题。
本发明的技术方案如下：
一种水溶性季铵盐消毒剂，其中，按照重量份数计包括：
Figure GDA0002680839250000021
所述的水溶性季铵盐消毒剂，其中，所述表面活性剂为N,N-二甲基-N-十二烷基聚氧乙烯醚基氧化胺。
所述的水溶性季铵盐消毒剂，其中，所述有机硅类季铵盐为三甲氧基硅丙基十二烷基二甲基溴化铵或三甲氧基硅丙基癸烷基二甲基溴化铵中的一种。
所述的水溶性季铵盐消毒剂，其中，所述N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺由聚乙烯亚胺与环氧丙烷以及氯化十二烷反应制得。
有益效果：本发明中提供了一种水溶性季铵盐消毒剂，通过将高分子季铵盐PEI与有机硅类季铵盐以及小分子季铵盐椰子油基二胍醋酸盐进行复配所制备的水溶性季铵盐消毒剂，其能够在织物表面或者光滑表面上形成一层具有抗菌效果的纳米薄膜覆盖层，杀菌效果好且杀菌效果持久，同时，能够破坏冠状病毒的亲脂性包膜，使冠状病毒的RNA物质流出，从而达到对冠状病毒的杀灭效果，此外，本发明所制备的水溶性季铵盐消毒剂以去离子水为溶剂，制备的水溶性季铵盐消毒剂的配方温和，不会对人体产生刺激，能够在飞机和铁路客运的密闭空间中使用，对使用环境的污染小。
具体实施方式
本发明提供一种水溶性季铵盐消毒剂，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
基于现有的消毒剂的杀菌效果不够持久，使用场所受限制以及使用舒适性差的技术问题，本发明提供了一种水溶性季铵盐消毒剂，其中，按重量份数计包括：1-2份的椰子油基二胍醋酸盐，1-2份的有机硅类季铵盐，1-10份的N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺，1-10份的表面活性剂以及70-100份的去离子水。
本实施例中，所述N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺由聚乙烯亚胺与环氧丙烷以及氯化十二烷反应制得，其反应方程式如下所示(反应方程式中的X和Y均代表的是聚合度，X和Y的数值为10-20的整数)：
Figure GDA0002680839250000041
本实施例中，先在聚乙烯亚胺水溶液中滴加环氧丙烷，在低温条件下进行搅拌，制备得到羟丙基聚乙烯亚胺，其后，升温至35℃，蒸发出未反应的环氧丙烷，并将制备的羟丙基聚乙烯亚胺置于真空箱内，在80℃的条件下进行干燥，得到干燥的羟丙基聚乙烯亚胺，进一步地，向所述干燥的羟丙基聚乙烯亚胺中加入氯化十二烷，恒温搅拌进行反应，反应完成后，用乙醚萃取即得N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺。
本发明的水溶性季铵盐消毒剂的配方中，采用将高分子季铵盐PEI与有机硅类季铵盐以及小分子季铵盐进行复配的方式，其中，加入的高分子季铵盐PEI属于有机高分子抗菌剂季铵盐，具有高效广谱，刺激性小，结构多样，种类丰富的特点，在水溶液中为阳离子的形式存在，对病毒和细菌表面具有很强的电子亲和力，能够破坏冠状病毒的RNA，同时，能够穿过细胞壁并与细胞膜进行结合，通过破坏细胞膜的通透性导致细胞破损，具有良好的表面活性作用，可高度聚集于菌体表面，影响细菌的新陈代谢；加入的椰子油基二胍醋酸盐作为小分子季铵盐，其不同于抗生素与细菌特异性结合的抗菌机理，仅靠静电作用和氢键配位机制能够与所有细菌结合，本身具有广谱抗菌性，同时，由于细菌细胞膜带负电的特点难以产生变异，细菌不会对本发明所制备的消毒剂产生耐药性；加入的有机硅类季铵盐是一类新型阳离子表面活性剂，具有耐高温、耐水洗、持久的效果，抑菌范围广，能够有效的一直革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌和真菌，其以有机硅为媒介，将具有杀菌性能的铵阳离子基团强有力的吸附于细菌的表面，改变细菌细胞壁的通透性，使菌体内的酶、辅酶和代谢中间产物溢出，致使微生物停止呼吸功能而致死，从而达到杀菌、抑菌的效果。
进一步地，本发明中通过将高分子季铵盐PEI与有机硅类季铵盐以及小分子季铵盐椰子油基二胍醋酸盐进行复配所制备的水溶性季铵盐消毒剂，其能够在织物表面或者光滑表面上形成一层具有抗菌效果的纳米薄膜覆盖层，杀菌效果好且杀菌效果持久，同时，能够破坏冠状病毒的RNA，对冠状病毒的杀毒作用效果好，另外，本发明所制备的水溶性季铵盐消毒剂以去离子水为溶剂，制备的水溶性季铵盐消毒剂的配方温和，不会对人体产生刺激，能够在飞机和铁路客运的密闭空间中使用，对使用环境的污染小。
在一些实施方式中，所述表面活性剂为N,N-二甲基-N-十二烷基聚氧乙烯醚基氧化胺。本实施例中所采用的N,N-二甲基-N-十二烷基聚氧乙烯醚基氧化胺不仅能够充当表面活性剂使用，同时，还能够增加杀菌效果。
在一些实施方式中，所述有机硅类季铵盐为三甲氧基硅丙基十二烷基二甲基溴化铵或三甲氧基硅丙基癸烷基二甲基溴化铵中的一种。
下面通过具体实施例对本发明一种水溶性季铵盐消毒剂做进一步的解释说明：
实施例1
原料准备：椰子油基二胍醋酸盐20g，有机硅类季铵盐20g，N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺10g，N,N-二甲基-N-十二烷基聚氧乙烯醚基氧化胺10g，去离子水940g。
制备过程：将上述各成分在室温下持续混合搅拌30min，即得到所制备的广谱杀菌、性能持久的水溶性季铵盐消毒剂。
实施例2
原料准备：椰子油基二胍醋酸盐10g，有机硅类季铵盐20g，N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺10g，N,N-二甲基-N-十二烷基聚氧乙烯醚基氧化胺10g，去离子水950g。
制备过程：将上述各成分在室温下持续混合搅拌30min，即得到所制备的广谱杀菌、性能持久的水溶性季铵盐消毒剂。
实施例3
原料准备：椰子油基二胍醋酸盐15g，有机硅类季铵盐15g，N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺10g，N,N-二甲基-N-十二烷基聚氧乙烯醚基氧化胺10g，去离子水945g。
制备过程：将上述各成分在室温下持续混合搅拌30min，即得到所制备的广谱杀菌、性能持久的水溶性季铵盐消毒剂。
实施例4
原料准备：椰子油基二胍醋酸盐10g，有机硅类季铵盐15g，N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺60g，N,N-二甲基-N-十二烷基聚氧乙烯醚基氧化胺20g，去离子水895g。
制备过程：将上述各成分在室温下持续混合搅拌30min，即得到所制备的广谱杀菌、性能持久的水溶性季铵盐消毒剂。
实施例5
原料准备：椰子油基二胍醋酸盐10g，有机硅类季铵盐18g，N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺32g，N,N-二甲基-N-十二烷基聚氧乙烯醚基氧化胺100g，去离子水840g。
制备过程：将上述各成分在室温下持续混合搅拌30min，即得到所制备的广谱杀菌、性能持久的水溶性季铵盐消毒剂。
实施例1-5中所制备的水溶性季铵盐消毒剂由于所加入的高分子季铵盐、有机硅类季铵盐以及小分子季铵盐椰子油基二胍醋酸盐的含量不同，可针对性的适用于不同的场合，例如，实施例1中所制备的水溶性季铵盐消毒剂中加入的椰子油基二胍醋酸盐较多，比较适用于需要快速消毒的场所，实施例2中所制备的水溶性季铵盐消毒剂中加入的有机硅类季铵盐的含量较多，比较适用于衣料等物体表面持续灭菌，实施例3中所制备的水溶性季铵盐消毒剂中高分子季铵盐N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺与有机硅类季铵盐以及小分子季铵盐椰子油基二胍醋酸盐的含量相同，比较实用于中等空间大小的场所消毒，实施例4中所制备的水溶性季铵盐消毒剂中加入的高分子季铵盐N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺较多，其抑菌效果强，具有耐洗性，实施例5中所制备的水溶性季铵盐消毒剂以高分子季铵盐N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺和有机硅季铵盐为主，杀菌效果强，适用于医院病房表面清洗，效果持久。
进一步地，本发明中对实施例1-5所制备的水溶性季铵盐消毒剂的消毒效果进行检测，其中，杀菌检测步骤如下(检测过程中所用实验仪器均采用高温进行灭菌处理)：
(1)、分别吸取含有H3N2病毒、H4N2病毒、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌以及白色念珠菌的培养液置于试管中，吸取体积计为V1，其后，向试管中加入蒸馏水进行稀释，稀释倍数为T1，采用平板划线进行计数，记录或病毒数量为M1；
(2)、分别吸取含有H3N2病毒、H4N2病毒、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌以及白色念珠菌的培养液置于试管中，吸取体积计为V2，其后，向试管中加入实施例1-5中所制备得到的水溶性季铵盐消毒液，混合均匀后，加入蒸馏水进行稀释，稀释倍数为T2，采用平板划线进行计数，记录或病毒数量为M2；
(3)、计算杀灭率
所述杀菌率＝[1-(M2*T2/V2)/(M1*T1/V1)]*100，计算结果如下所示：
实施例1所制备的样品1的消毒效果
Figure GDA0002680839250000081
实施例2所制备的样品2的消毒效果
Figure GDA0002680839250000082
实施例3所制备的样品3的消毒效果
Figure GDA0002680839250000083
Figure GDA0002680839250000091
实施例4所制备的样品4的消毒效果
Figure GDA0002680839250000092
实施例5所制备的样品5的消毒效果
Figure GDA0002680839250000093
从上述检测结果显示，本发明所制备的水溶性季铵盐消毒剂对细菌及病毒具有明显的杀灭率，其中，本发明针对实施例2所制备的样品2，检测了采用样品2对织物进行洗涤后织物的抗菌效果，结果表明洗涤7次后织物抗微生物效果依然优异，抗菌效果持久，同时，针对实施例4和5所制备的样品4和5，检测了采用样品4和5对硬表面进行消毒后10天的抗菌效果，结果表明采用样品4和样品5对硬表面消毒10天后，其抗菌效果依然优异。
进一步地，从上述针对H3N2病毒以及H4N2病毒的检测结果，说明本发明所制备的水溶性季铵盐消毒剂能够有效的破坏病毒的RNA，而冠状病毒和H3N2病毒、H4N2病毒同为有包膜病毒，因此，本发明所制备的水溶性季铵盐消毒剂同样能够对冠状病毒的RNA进行破坏，使其失活。
更进一步地，为了验证本发明所制备的水溶性季铵盐消毒剂各组分间存在的复配效果，本发明中另制备了五种含有不同成分的消毒剂，其中，配方1是以椰子油基二胍醋酸盐和去离子水为主要成分，配方2是以N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺和去离子水为主要成分，配方3是以三甲氧基硅丙基十二烷基二甲基溴化铵和去离子水为主要成分，配方4是以椰子油基二胍醋酸盐、N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺、三甲氧基硅丙基十二烷基二甲基溴化铵和去离子水为主要成分，配方5是以椰子油基二胍醋酸盐、N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺、三甲氧基硅丙基十二烷基二甲基溴化铵、N,N-二甲基-N-十二烷基聚氧乙烯醚基氧化胺以及去离子水为主要成分。
其后，对配方1-5的消毒效果进行检测，其杀菌检测步骤如下(检测过程中所用实验仪器均采用高温进行灭菌处理)：
(1)、吸取含有金黄色葡萄球菌菌液，吸取体积计为V1，其后，向试管中加入蒸馏水进行稀释，稀释倍数为T1，采用平板划线进行计数，记录或病毒数量为M1；
(2)、分别吸取含有H3N2病毒、H4N2病毒、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌以及白色念珠菌的培养液置于试管中，吸取体积计为V2，其后，向试管中加入实施例1-5中所制备得到的水溶性季铵盐消毒液，混合均匀后，加入蒸馏水进行稀释，稀释倍数为T2，采用平板划线进行计数，记录或病毒数量为M2；
(3)、计算杀灭率
所述杀菌率＝[1-(M2*T2/V2)/(M1*T1/V1)]*100，计算结果如下所示消毒效果
(4)织物消毒和硬表面消毒按照《消毒技术规范》2002版进行测试。
(5)金属腐蚀性测试按照《消毒技术规范》2002版进行测试。
检测结果如下表所示：
Figure GDA0002680839250000111
Figure GDA0002680839250000121
从表中数据可明显看出，配方1单独使用椰子油基二胍醋酸盐200ppm，体现了快速杀灭细菌的优势，但是对织物和硬表面的杀菌的持久性差；配方2单独使用高分子N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺200ppm，体现了硬表面消毒的持久抗菌优势；配方3单独使用三甲氧基硅丙基十二烷基二甲基溴化铵200ppm，体现了对织物消毒抗菌的持久性优势；配方4采用椰子油基二胍醋酸盐50ppm高分子N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺100ppm、三甲氧基硅丙基十二烷基二甲基溴化铵50ppm(总季铵盐合计200ppm)复配的方式，具有快速杀菌的技术效果且消毒剂处理后的织物洗涤7次以后的抗菌能力和硬表面消毒后10天的抗菌能力比配方1-3中采用单一组分的配方强，配方5在配方4的基础上继续加入200ppm的N,N-二甲基-N-十二烷基聚氧乙烯醚基氧化胺新型表面活性剂，明显看出，配方5的快速杀菌能力相对于配方4提高了1个对数级，杀菌率从99.99％提高到99.999％，消毒剂处理后的织物洗涤7次以后的抗菌能力从97.33提高至99.99％，硬表面消毒后10天的抗菌能力从98.34提高至99.99％。
同时，本申请中考虑到季铵盐类消毒剂含卤素离子，一般会对金属造成一定腐蚀，对配方1-5对金属的腐蚀性也做了相应的检测试验，其中，配方1-4对碳钢和铝合金有轻微腐蚀，会限制在部分场所中的使用，而配方5中加入的N,N-二甲基-N-十二烷基聚氧乙烯醚基氧化胺新型表面活性剂对体系有增效，清洗，金属缓蚀作用，通过加入N-二甲基-N-十二烷基聚氧乙烯醚基氧化胺新型表面活性剂使得所制备的配方5对碳钢、铝合金、不锈钢和铜基本无腐蚀。本申请中通过各成分间的复配，增强了抵抗微生物效果，同时，增加了抗菌的持久性。
综上所述，本发明通过将高分子季铵盐PEI与有机硅类季铵盐以及小分子季铵盐椰子油基二胍醋酸盐进行复配所制备的水溶性季铵盐消毒剂，其能够在织物表面或者光滑表面上形成一层具有抗菌效果的纳米薄膜覆盖层，杀菌效果好且杀菌效果持久，同时，能够破坏冠状病毒的RNA，达到灭活效果。进一步地，本发明所制备的水溶性季铵盐消毒剂以去离子水为溶剂，制备的水溶性季铵盐消毒剂的配方温和，不会对人体产生刺激，能够在飞机和铁路客运的密闭空间中使用，对使用环境的污染小。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种水溶性季铵盐消毒剂，其特征在于，按照重量份数计包括：
Figure FDA0002650171350000011
其中，所述表面活性剂为N,N-二甲基-N-十二烷基聚氧乙烯醚基氧化胺，所述有机硅类季铵盐为三甲氧基硅丙基十二烷基二甲基溴化铵或三甲氧基硅丙基癸烷基二甲基溴化铵中的一种，所述N，N-十二烷基羟丙基-聚乙烯亚胺由聚乙烯亚胺与环氧丙烷以及氯化十二烷反应制得。
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