CN113197220B - 一种用于无纺布的除螨消毒剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于无纺布的除螨消毒剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无纺布技术领域，且公开了一种除螨消毒剂，在卷心菜状纳米TiO2表面化学键合大量的长烷基链季铵盐小分子，得到季铵化卷心菜状纳米TiO2，实现对纳米TiO2的有机功能化改性，以季铵化卷心菜状纳米TiO2作为抗菌消毒整理剂，对聚丙烯无纺布进行改性，卷心菜状纳米TiO2具有优异的光催化抗菌活性，而表面修饰的长烷基链季铵盐小分子，可以使对大肠杆菌和螨虫等微生物的细胞膜的通透性增大，加速细胞膜内细胞质等外渗，从而起到很强的抑制和杀灭的作用，在季铵化卷心菜状纳米TiO2的抗菌整理作用下，使聚丙烯无纺布具有优异的抗菌、除螨、消毒的作用。

Description

一种用于无纺布的除螨消毒剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及无纺布技术领域，具体为一种用于无纺布的除螨消毒剂及其制备方法。
背景技术
聚丙烯无纺布是新型环保材料，具有强度高、防护性能良好，透气性好，无毒污染小等优点，可以制作成手术服、医用绷带、口罩、防护服等产品，广泛应用于医护用品和医疗卫生领域，因此近年来对聚丙烯无纺布进行抗菌、除螨、消毒整理和改性成为研究热点。
纳米TiO2是一种常见无机纳米材料，具有廉价易得，无毒附作用，并且纳米TiO2具有独特的光催化效应，在紫外光照射下可以产生大量的光生电子和空穴，进一步生成超氧自由基和羟基自由基，这些自由基具有很强氧化性，可以作用于大肠杆菌等细菌微生物中的生物大分子，起到抑制、杀菌和消毒的作用，使得纳米TiO2广泛应用于高分子材料的抗菌、消毒领域；季铵盐是一种抗菌类有机化合物，具有抗菌广谱性宽、抗菌活性高、生物相容性好等优点，因此可以将纳米TiO2和季铵盐抗菌剂结合，得到有机-无机杂化抗菌剂，对聚丙烯无纺布进行消毒整理和抗菌除螨改性。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于无纺布的除螨消毒剂及其制备方法，具有优异的抗菌、消毒和除螨的效果。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种除螨消毒剂，所述除螨消毒剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将钛酸四丁酯加入到蒸馏水中，搅拌溶解后加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液和尿素，将溶液倒入反应釜中，进行水热反应，得到卷心菜状纳米TiO2。
(2)向蒸馏水和乙醇混合溶剂中加入卷心菜状纳米TiO2和3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，超声分散后，在20-50℃中，进行改性处理4-10h，离心分离，依次使用乙醇和丙酮洗涤，得到氨基化卷心菜状纳米TiO2。
(3)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入氨基化卷心菜状纳米TiO2和丁二酸酐，进行酰胺化反应，过滤溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到羧基化卷心菜状纳米TiO2。
(4)以十六烷基二甲基叔胺和环氧氯丙烷为反应物，制得环氧基十六烷基季铵盐。
(5)向蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂中，加入羧基化卷心菜状纳米TiO2、环氧基十六烷基季铵盐和三乙胺，在氮气气氛中，进行加成酯化反应，过滤溶剂，使用使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到季铵化卷心菜状纳米TiO2。
(6)向75％医用酒精和季铵化卷心菜状纳米TiO2，超声分散后配成除螨消毒剂。
优选的，所述步骤(2)中的卷心菜状纳米TiO2和3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的质量比为100:35-80。
优选的，所述步骤(3)中的入氨基化卷心菜状纳米TiO2和丁二酸酐的质量比为100:80-200。
优选的，所述步骤(3)中的酰胺化反应的温度为40-80℃，反应时间为12-24h。
优选的，所述步骤(5)中的羧基化卷心菜状纳米TiO2、环氧基十六烷基季铵盐和三乙胺的质量比为100:120-300:50-130。
优选的，所述步骤(5)中的加成酯化反应的温度为70-100℃，反应时间为18-36h。
优选的，所述步骤(6)中的除螨消毒剂中季铵化卷心菜状纳米TiO2的浓度为0.2-3g/L。
优选的，所述除螨消毒剂应用于无纺布消毒、除螨和杀菌。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益技术效果：
该一种除螨消毒剂，卷心菜状纳米TiO2具有独特的卷心菜状结构，比表面积更高，更容易吸收光能，有利于产生更多的光生电子和活性，进而生成羟基自由基和超氧自由基，并且水热法制备的纳米TiO2，表面含有丰富的羟基，可以很好加速与3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的反应进程，有利于提高接枝率，从而增大表面氨基的含量，氨基化卷心菜状纳米TiO2，然后丰富的氨基与丁二酸酐进行酰胺化反应，得到表面羧基更加丰富的羧基化卷心菜状纳米TiO2。
该一种除螨消毒剂，在三乙胺的催化作用下，使环氧基十六烷基季铵盐的环氧基团与卷心菜状纳米TiO2表面大量的羧基进行加成酯化反应，从而在卷心菜状纳米TiO2表面化学键合大量的长烷基链季铵盐小分子，得到季铵化卷心菜状纳米TiO2，实现对纳米TiO2的有机功能化改性，以季铵化卷心菜状纳米TiO2作为抗菌消毒整理剂，对聚丙烯无纺布进行改性，卷心菜状纳米TiO2具有优异的光催化抗菌活性，而表面修饰的长烷基链季铵盐小分子，可以使对大肠杆菌和螨虫等微生物的细胞膜的通透性增大，加速细胞膜内细胞质等外渗，从而起到很强的抑制和杀灭的作用，在季铵化卷心菜状纳米TiO2的抗菌整理作用下，使聚丙烯无纺布具有优异的抗菌、除螨、消毒的作用。
附图说明
图1是氨基化卷心菜状纳米TiO2和丁二酸酐的反应示意图；
图2是羧基化卷心菜状纳米TiO2和环氧基十六烷基季铵盐的反应示意图。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种除螨消毒剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将钛酸四丁酯加入到蒸馏水中，搅拌溶解后加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液和尿素，将溶液倒入反应釜中，进行水热反应，得到卷心菜状纳米TiO2。
(2)向蒸馏水和乙醇混合溶剂中，加入质量比为100:35-80的卷心菜状纳米TiO2和3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，超声分散后，在20-50℃中，进行改性处理4-10h，离心分离，依次使用乙醇和丙酮洗涤，得到氨基化卷心菜状纳米TiO2。
(3)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，加入质量比为100:80-200的氨基化卷心菜状纳米TiO2和丁二酸酐，在40-80℃中进行酰胺化反应12-24h，过滤溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到羧基化卷心菜状纳米TiO2。
(4)以十六烷基二甲基叔胺和环氧氯丙烷为反应物，制得环氧基十六烷基季铵盐。
(5)向蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂中，加入质量比为100:120-300:50-130的羧基化卷心菜状纳米TiO2、环氧基十六烷基季铵盐和三乙胺，在氮气气氛中，在70-100℃中进行加成酯化反应18-36h，过滤溶剂，使用使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到季铵化卷心菜状纳米TiO2。
(6)向75％医用酒精和季铵化卷心菜状纳米TiO2，超声分散后配成浓度为0.2-3g/L的除螨消毒剂，应用于无纺布消毒、除螨和杀菌。
实施例1
(1)将钛酸四丁酯加入到蒸馏水中，搅拌溶解后加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液和尿素，将溶液倒入反应釜中，进行水热反应，得到卷心菜状纳米TiO2。
(2)向蒸馏水和乙醇混合溶剂中，加入质量比为100:35的卷心菜状纳米TiO2和3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，超声分散后，在20℃中，进行改性处理4h，离心分离，依次使用乙醇和丙酮洗涤，得到氨基化卷心菜状纳米TiO2。
(3)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，加入质量比为100:80的氨基化卷心菜状纳米TiO2和丁二酸酐，在40℃中进行酰胺化反应12h，过滤溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到羧基化卷心菜状纳米TiO2。
(4)以十六烷基二甲基叔胺和环氧氯丙烷为反应物，制得环氧基十六烷基季铵盐。
(5)向蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂中，加入质量比为100:120:50的羧基化卷心菜状纳米TiO2、环氧基十六烷基季铵盐和三乙胺，在氮气气氛中，在70℃中进行加成酯化反应18h，过滤溶剂，使用使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到季铵化卷心菜状纳米TiO2。
(6)向75％医用酒精和季铵化卷心菜状纳米TiO2，超声分散后配成浓度为0.2g/L的除螨消毒剂，应用于无纺布消毒、除螨和杀菌。
实施例2
(1)将钛酸四丁酯加入到蒸馏水中，搅拌溶解后加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液和尿素，将溶液倒入反应釜中，进行水热反应，得到卷心菜状纳米TiO2。
(2)向蒸馏水和乙醇混合溶剂中，加入质量比为100:50的卷心菜状纳米TiO2和3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，超声分散后，在40℃中，进行改性处理4h，离心分离，依次使用乙醇和丙酮洗涤，得到氨基化卷心菜状纳米TiO2。
(3)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，加入质量比为100:120的氨基化卷心菜状纳米TiO2和丁二酸酐，在50℃中进行酰胺化反应18h，过滤溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到羧基化卷心菜状纳米TiO2。
(4)以十六烷基二甲基叔胺和环氧氯丙烷为反应物，制得环氧基十六烷基季铵盐。
(5)向蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂中，加入质量比为100:180:80的羧基化卷心菜状纳米TiO2、环氧基十六烷基季铵盐和三乙胺，在氮气气氛中，在80℃中进行加成酯化反应24h，过滤溶剂，使用使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到季铵化卷心菜状纳米TiO2。
(6)向75％医用酒精和季铵化卷心菜状纳米TiO2，超声分散后配成浓度为1g/L的除螨消毒剂，应用于无纺布消毒、除螨和杀菌。
实施例3
(1)将钛酸四丁酯加入到蒸馏水中，搅拌溶解后加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液和尿素，将溶液倒入反应釜中，进行水热反应，得到卷心菜状纳米TiO2。
(2)向蒸馏水和乙醇混合溶剂中，加入质量比为100:65的卷心菜状纳米TiO2和3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，超声分散后，在30℃中，进行改性处理8h，离心分离，依次使用乙醇和丙酮洗涤，得到氨基化卷心菜状纳米TiO2。
(3)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，加入质量比为100:160的氨基化卷心菜状纳米TiO2和丁二酸酐，在60℃中进行酰胺化反应18h，过滤溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到羧基化卷心菜状纳米TiO2。
(4)以十六烷基二甲基叔胺和环氧氯丙烷为反应物，制得环氧基十六烷基季铵盐。
(5)向蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂中，加入质量比为100:240:100的羧基化卷心菜状纳米TiO2、环氧基十六烷基季铵盐和三乙胺，在氮气气氛中，在80℃中进行加成酯化反应24h，过滤溶剂，使用使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到季铵化卷心菜状纳米TiO2。
(6)向75％医用酒精和季铵化卷心菜状纳米TiO2，超声分散后配成浓度为2g/L的除螨消毒剂，应用于无纺布消毒、除螨和杀菌。
实施例4
(1)将钛酸四丁酯加入到蒸馏水中，搅拌溶解后加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液和尿素，将溶液倒入反应釜中，进行水热反应，得到卷心菜状纳米TiO2。
(2)向蒸馏水和乙醇混合溶剂中，加入质量比为100:80的卷心菜状纳米TiO2和3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，超声分散后，在50℃中，进行改性处理10h，离心分离，依次使用乙醇和丙酮洗涤，得到氨基化卷心菜状纳米TiO2。
(3)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，加入质量比为100:200的氨基化卷心菜状纳米TiO2和丁二酸酐，在80℃中进行酰胺化反应24h，过滤溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到羧基化卷心菜状纳米TiO2。
(4)以十六烷基二甲基叔胺和环氧氯丙烷为反应物，制得环氧基十六烷基季铵盐。
(5)向蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂中，加入质量比为100:300:130的羧基化卷心菜状纳米TiO2、环氧基十六烷基季铵盐和三乙胺，在氮气气氛中，在100℃中进行加成酯化反应36h，过滤溶剂，使用使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到季铵化卷心菜状纳米TiO2。
(6)向75％医用酒精和季铵化卷心菜状纳米TiO2，超声分散后配成浓度为3g/L的除螨消毒剂，应用于无纺布消毒、除螨和杀菌。
对比例1
(1)将钛酸四丁酯加入到蒸馏水中，搅拌溶解后加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液和尿素，将溶液倒入反应釜中，进行水热反应，得到卷心菜状纳米TiO2。
(2)向蒸馏水和乙醇混合溶剂中，加入质量比为100:25的卷心菜状纳米TiO2和3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，超声分散后，在40℃中，进行改性处理8h，离心分离，依次使用乙醇和丙酮洗涤，得到氨基化卷心菜状纳米TiO2。
(3)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，加入质量比为100:50的氨基化卷心菜状纳米TiO2和丁二酸酐，在50℃中进行酰胺化反应24h，过滤溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到羧基化卷心菜状纳米TiO2。
(4)以十六烷基二甲基叔胺和环氧氯丙烷为反应物，制得环氧基十六烷基季铵盐。
(5)向蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂中，加入质量比为100:80:30的羧基化卷心菜状纳米TiO2、环氧基十六烷基季铵盐和三乙胺，在氮气气氛中，在80℃中进行加成酯化反应24h，过滤溶剂，使用使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到季铵化卷心菜状纳米TiO2。
(6)向75％医用酒精和季铵化卷心菜状纳米TiO2，超声分散后配成浓度为0.1g/L的除螨消毒剂，应用于无纺布消毒、除螨和杀菌。
对比例2
(1)将钛酸四丁酯加入到蒸馏水中，搅拌溶解后加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液和尿素，将溶液倒入反应釜中，进行水热反应，得到卷心菜状纳米TiO2。
(2)向蒸馏水和乙醇混合溶剂中，加入质量比为100:95的卷心菜状纳米TiO2和3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，超声分散后，在40℃中，进行改性处理10h，离心分离，依次使用乙醇和丙酮洗涤，得到氨基化卷心菜状纳米TiO2。
(3)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，加入质量比为100:240的氨基化卷心菜状纳米TiO2和丁二酸酐，在60℃中进行酰胺化反应18h，过滤溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到羧基化卷心菜状纳米TiO2。
(4)以十六烷基二甲基叔胺和环氧氯丙烷为反应物，制得环氧基十六烷基季铵盐。
(5)向蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂中，加入质量比为100:360:155的羧基化卷心菜状纳米TiO2、环氧基十六烷基季铵盐和三乙胺，在氮气气氛中，在80℃中进行加成酯化反应24h，过滤溶剂，使用使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到季铵化卷心菜状纳米TiO2。
(6)向75％医用酒精和季铵化卷心菜状纳米TiO2，超声分散后配成浓度为4g/L的除螨消毒剂，应用于无纺布消毒、除螨和杀菌。
将聚丙烯无纺布浸渍在除螨消毒剂中，浸泡30min，取出后挥发乙醇，采用二浸二轧的工艺，对聚丙烯无纺布进行整理，然后剪裁成薄片，然后将薄片置于培养皿中，作为实验组，加入大肠杆菌悬菌液和蛋白胨培养基，然后置于恒温恒湿培养箱中，在紫外灯下培养6h，以没有浸渍的聚丙烯无纺布作为空白对照组，培养后观察菌落数，测试抗菌率，抗菌率＝(空白对照菌落数-实验组菌落数)÷空白对照菌落数。
Figure BDA0003051379230000091

Claims (3)

1.一种除螨消毒剂，其特征在于：所述除螨消毒剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将钛酸四丁酯加入到蒸馏水中，搅拌溶解后加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液和尿素，将溶液倒入反应釜中，进行水热反应，得到卷心菜状纳米TiO2；
(2)向蒸馏水和乙醇混合溶剂中加入质量比为100:35-80的卷心菜状纳米TiO2和3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，超声分散后，在20-50℃中，进行改性处理4-10h，离心分离，依次使用乙醇和丙酮洗涤，得到氨基化卷心菜状纳米TiO2；
(3)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入质量比为100:80-200的氨基化卷心菜状纳米TiO2和丁二酸酐，在40-80℃中，进行酰胺化反应12-24h，过滤溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到羧基化卷心菜状纳米TiO2；
(4)以十六烷基二甲基叔胺和环氧氯丙烷为反应物，制得环氧基十六烷基季铵盐；
(5)向蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂中，加入质量比为100:120-300:50-130的羧基化卷心菜状纳米TiO2、环氧基十六烷基季铵盐和三乙胺，在氮气气氛中，在70-100℃中，进行加成酯化反应18-36h，过滤溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到季铵化卷心菜状纳米TiO2；
(6)向75％医用酒精和季铵化卷心菜状纳米TiO2，超声分散后配成除螨消毒剂。
2.根据权利要求1所述的一种除螨消毒剂，其特征在于：步骤(6)中的除螨消毒剂中季铵化卷心菜状纳米TiO2的浓度为0.2-3g/L。
3.根据权利要求1所述的一种除螨消毒剂，其特征在于：所述除螨消毒剂应用于无纺布消毒、除螨和杀菌。
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